摄像用光的基本知识

电视照明

第一节摄像用光的基本知识

所有的物体都以“形体”的方式存在。形就是大小、形状、色彩、质地、线条等；体是体积，占有一定的空间。同一形体在不同的光线条件下，可以呈现不同的形态，可以是立体的，也可以是“扁平”的；可以是鲜艳夺目的，也可以是平淡晦暗的。不同亮度的背景可以使主体突出醒目，也可以使它消失不见。这一切都可以用光来实现。光是塑造物体形象的基本造型因素，摄像是用光造型的一门艺术。本节首先介绍摄像用光的有关知识。

一、光源

能发光的物体叫光源。光源大体上可以分为两大类，即自然光源和人工光源。自然光源如太阳光、萤火虫光等。人工光源如电光源、火焰光等。

二、光度计量

在摄像用光过程中，经常要涉及到光度学的几个物理量，现介绍如下。

（一）光通量

人眼对不同波长的光有不同的灵敏度，对黄光敏感最高，对红光、紫光较不灵敏，而对红外光、紫外光则无视觉反应。光通量是衡量一个光源发出的辐射通量（辐射能量）对人眼所引起的视觉强度的物理量，它等于单位时间内光源的光辐射通量与相对视见率（光见度函数）的乘积。光通量的单位为流明，一般用字母Φ表示。

（二）发光强度

对点光源来说，点光源在给定方向上单位立体角内通过的光通量称为点光源在该方向上的发光强度，即发光强度在数值上等于通过单位立体角的光通量，单位是坎德拉。通过单位立体角的光通量为1流明时，光源的发光强度为1坎德拉。对面光源来说，面发光度在数值上等于通过单位面积所传送的光通量，一般用字母I表示。

（三）照度

照度是一个表征物体表面受光源照射，受照面的明亮程度的物理量。当光线垂直照射到物体表面时，受光面照度的大小等于物体表面单位面积上受到的光通量。照度一般用E表示，即式中E表示照度，Φ为光通量，S表示光照面积。照度单位为勒克司（lx），1勒克司等于1平方米上接受1流明的光通量。

点光源在某物体表面上的照度与光源的发光强度成正比，与距离的平方成反比。当入射光斜向投射到物体表面时，受光面照度的大小为：α为光线的入射角（即光线与受光面法线的夹角）。

（四）亮度

亮度是表征发光表面不同位置和不同方向上的发光特征的物理量，它在数值上等于单位面积的光源表面（包括发光的表面或反光的表面），在其法线方向上的发光强度，一般用字

母B表示，即亮度的单位为尼特，发光面1平方米上发光强度为1坎德拉时，其亮度为1尼特。

不同的物体对光的反射各有不同，吸收和透射也不相同。因此，不同表面的物体在接受相同照度的光线时，其亮度也不同。由此可见，照度与亮度是两个不同的概念，照度决定于光源，而亮度在受光源影响的前提下，决定于物体表面的性质。于是，在实际拍摄中，测光方法也分为照度测量与亮度测量两种。

三、对比度与宽容度

1．对比度

亮度具有相对性。人们在观察事物中，不是亮度绝对值起作用，而是亮度与背景的对比度起作用，也就是层次在起作用。如有A、B两个亮度区域，当A、B两个亮度区域亮度相等时，人眼是不能区分两部分亮度差别的，只有A与B的亮度存在差值时，才能获得一个视觉上的亮度层次。

所谓对比度指的就是景物的亮度差别，在绘画中叫明暗对比，在摄影学中叫景物反差。摄影、摄像真实地再现景物，并不是真实地表现景物各部分亮度的绝对值的关系，而是表现景物各部分亮度反差或叫亮度对比关系。所谓真实再现影调，就是真实地表现出景物的亮度的对比关系。

实际的景物其亮度部分和黑暗部分之间的差别，可以用一种比例关系来表示，例如100:1倍,就是表明最亮部分比最暗部分亮100倍（对比度为100）。

2．宽容度

所谓的宽容度是指承像物质（例如人眼，照相胶卷，录像磁带），所可能按比例正确地记录或反映景物亮度间距的幅度（最大的对比度）。幅度越大，宽容度越大；幅度越小，宽容度也越小。例如黑白胶片的宽容度为128:1，表明黑白胶片所能按比例正确记录的景物亮度间距其最亮部分是最暗部分的128倍。在这个范围内，画面中亮的部分与暗的部分影调层次都可以正确表现出来。超过这个范围，亮的部分里亮与更亮的不能区分，表现出白色的亮斑，失去层次；同样在暗的部分里暗与更暗的也不能区分，都成为一块黑色，景物层次也被严重压缩。

彩色胶片的宽容度为64:1。电视摄像管的宽容度为32:1，也就是说电视所能表现的景物亮度范围，最亮与最暗的比值只能是32:1。自然界景物广阔的亮度范围，被摄像机严重地压缩了。电视的宽容度也远不如电影，这不仅表现在屏幕上影调的层次，远远不如电影银幕效果好，而且也使电视照明比电影照明更加困难。32:1的宽容度，目前改善是困难的。

四、发光效率

光源发出的光通量与消耗功率之比，叫做发光效率，单位是流明/瓦。不同光源发出同样的光通量，消耗的功率越少，发光效率就越高。

五、光源的色温与显色性

（一）光源的色温

色温是用来表征光源发光所含的颜色成分（光谱成分）的物理量。色温高的光源其颜色偏兰光（光谱偏于波长短的兰光、紫光），色温低的光源，其颜色偏红（光谱偏于波长较长的红光）。

色温的计量方法是，当实际光源的光谱成分和绝对黑体在某一温度时的光谱成分一致时，则用绝对黑体的这个温度来表示实际光源的色温。色温的单位用绝对温标K（开尔文）表示。表6-1是几种电光源与自然光的色温。

表6-1 几种电光源与自然光的色温

二）光源的显色性

光源的显色性是指光源照射到物体上所产生的客观效果，是表征光源能否正确地显现物体颜色的一种性能。在日光下红花呈红色、绿叶呈绿色。如果在红光照射下，红花可以呈红色，但绿叶就呈黑色。对于某一种光源而言，如果各色物体受照的效果与在标准光源照射下的效果相同，那么就认为这种光源的显色性好；如果受照后颜色失真，则认为该光源的显色性差。

为了对光源的显色性进行定量描述，人们以标准光源为基准，将标准光源的显色指数定为100，显然，其它光源的显色指数均低于100。标准光源以外的其它光源的显色指数是这样确定的：分别用标准光源和待测光源照射八种标准颜色样品，即红、橙、黄、绿、青、蓝、紫、品，根据它们产生的相对色差，算出每种颜色样品的显色指数，称为特殊显色指数，这样就可以得到待测光源的八个特殊显色指数。取八个特殊显色指数的平均值Ra，则Ra就是被测光源的显色指数。表6-2是几种常用电光源的显色指数。