显色性_色温和白平衡理论及其应用研究.doc

浙 江 教 育 学 院 学 报 JOURNAL OF ZHEJ IANG EDUCATION INSTITUTE 2004 年 2 月 第 1 期 January 2004 No11 显色性 、色温和白平衡理论及其应用研究 谢 铄 (浙江教育学院 图书资料信息中心 ,浙江 杭州 310012) 摘 要 :分析了显色性 、色温和白平衡理论及在电视摄像实践中的应用 ,对应用 中存在的问题 ,进行了定量或定性的探讨 . 关键词 :显色性 ;色温 ;白平衡 中图分类号 : TN948 文献标识码 :A 文章编号 :1671 - 6574 (2004) 01 - 0056 - 05 在电视摄像中 ,景物色彩的正确还原 ,是一个很重要的技术要求. 实现景物色彩的正确还 原 ,人们通常仅仅关注光源色温的判定 、摄像机滤色镜的选择和白平衡的调整. 但实际的光源 多种多样 ,情况要复杂得多. 例如 ,两种不同的光源 ,即使观测到光源的色温相同 ,仍无法确保 使用这两种光源照在同一被摄物体上能产生相同的显色效果 . 在千变万化的各类拍摄环境中 , 为了更精确地还原景物色彩 ,应从多方面加以分析研究 . 1 色表和显色性 光源的颜色包括光源的色表和显色性两个方面. 直接观察光源时所看到的颜色 ,是光源的色表. 色表用色温这个概念来度量. 由于黑体的 温度与其相应的颜色存在着唯一对应的关系. 若某光源所发射的光的颜色与黑体在某一温度 下所辐射的光的颜色相同 ,则黑体的这个温度就称为该光源的颜色温度 ———色温. 光源的显色性 ,是指光源照射到物体上所产生的客观效果 ,也就是光源能否正确地呈现物 体颜色的性能 . 如果物体受到光源照射后颜色失真 ,则认为该光源的显色性不好 ; 如果各色物 体受照的效果与标准光源 (标准日光或黑体) 照射时一样 ,则认为该光源的显色性好 . 显色指数这一概念 ,可用来对光源的显色性进行定量的描述 . 以标准光源为准 ,将其显色 指数定为 100 ,其余光源的显色指数均低于 100 . 常见光源的色温 、显色指数和发光效率归纳于 表 1 . 通常摄像机都是以大约 3000 K 的色温为基准设计的. 至于显色指数 ,中华人民共和国广电 部颁发的《电视演播室灯光系统设计规范》中规定 “: 演播区光的显色指数不应小于 85 ( 连续光 谱) . ”因此 ,只有同时满足色温和显色指数要求的光源才能作为电视照明光源. 在实际工作中 , 必须同时考虑光源的色温和显色指数 ,才能取得满意的色彩还原效果. 收稿日期 :2003 - 12 - 21 作者简介 :谢铄 (1958 - ) ,男 ,浙江杭州人 ,浙江教育学院图书资料信息中心实验师. 常见光源的色温 、显色指数和发光效率1 表 1 发光效率 (η) 光源 色温 ( K) 显色指数 ( Ra) 能否作电视照明 白炽灯 卤钨灯 2400～2800 3000～3200 5500～6000 3200 6000 5500～6000 2100 4300～5600 97～99 97～99 65～75 85 94 75～85 21～23 94 10～13 24～28 40～50 85 30～40 70～80 90～120 80 不能 能 不能 能 能 能 不能 能 光色荧光灯 基色荧光灯 氙灯 镝灯 高压钠灯 气体放电灯 尽管显色指数是定量研究光源的重要参数 ,但对显色指数的进一步分析发现 ,它也存在一 题 ,主要反映在两方面 : 第一 ,按照国际照明委员会制定的标准 ,是用 8 个标准颜色样品在标准光源和待测光源照 产生的色差 ,算出每一个颜色样品的显色指数 ,这 8 个颜色样品的显色指数叫特殊显色指 用 Ri 表示. 一般显色指数 ( 又称综合显示指数) R a 是 8 个特殊显色指数 Ri 的平均值. 在实 源的测定中 , 两种不同的光源可能 8 个特殊显色指数 Ri 并不相同 , 但平均值可能相同 , 因 出完全相同的一般显色指数 Ra , 从而掩盖了两种光源实际显色性的差异. 很明显 , 只有当 接近 100 时 , 这种 Ri 值的差异才会缩小. 第二 , 在 Ri 的计算中 , 忽略了对于色位移方向的考虑. 例如有两个 Ri , 其数值相等而色位 方向相反 , 那么它们不但没有相同的颜色 , 而且会存在加倍的颜色差异. 从以上分析可知 , 具有相同 Ra 值的光源 , 也并不能保证它们对同一表面色有一致的视觉 . 在实际应用中应认识到 , 那些 R a 相同 、但种类不同的光源之间存在着不可互换性 ,在改 源时要特别加以注意 . 色温 、微倒度与允许偏差 光源的色温可以用绝对温度表示 ,也可以用绝对温度的倒数即“倒度”表示 ,由于“倒度”这 位太大 ,故实际中常