Освещение, основные свойства света, светофильтры

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального

образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт педагогики, психологии и социологии

Кафедра «Материаловедение и технология конструкционных материалов»

РЕФЕРАТ

На тему:

«Освещение, основные свойства света, светофильтры»

Красноярск 2009

Освещение

Все видимые нами изображения – от биологических, фотохимических до электромагнитных обязаны своим происхождением одному источнику энергии. Эта небольшая часть спектра электромагнитного излучения с интервалом длин волн от 0,44 до 0,70 мкм называется видимым светом.

Свет, являясь одним из видов электромагнитных колебаний, таких, как электрические волны или радиоволны, отличается от них меньшей длиной волны. Он испускается телами отдельными прерывистыми порциями – квантами (фотонами). За единицу длины волны видимых излучений принят нанометр (нм), равный одной миллионной доле миллиметра. В качестве единицы измерения волн меньшей длины принят ангстрем (А), равный одной десятой доле нанометра. Волны большой длины измеряют в микрометрах (мкм). Один микрометр равен тысячной доле миллиметра.

Попадая на сетчатую оболочку глаза, энергия света вызывает зрительное ощущение в виде яркостей и цветов. Воздействуя на светочувствительный фотоматериал, энергия света, вызывая фотохимическую реакцию, преобразуется в изображение. Но эти две системы различно «видят» свет. Наши глаза и мозг стремятся скорректировать, приспособиться к особенностям освещения. В отличие от биологического изображения картинки, зарегистрированные фотографическими системами, фиксируют освещение таким, какое оно есть на самом деле, со множеством нюансов, «не видимых» глазом и мозгом человека.

Свет по своей природе значительно более сложен и изменчив, чем может предположить человек, незнакомый со свойствами света. Без понимания природы света и освещения нельзя достичь мастерства в фотографии.

Техническая, экспозиционная функция света еще не главное в фотографии. Свет как освещение в фотографии помогает решить целый ряд изобразительных задач. Хорошо организованное освещение помогает передать объем, форму, фактуру предмета. С помощью света решаются задачи композиции, выделяется главное и уводится на второй план второстепенное. В цветной фотографии цвет светового потока создает колорит снимаемой композиции или объекта. Вообще, надо отметить, что вопросы композиции в фотографии – это большая тема для отдельного разговора.

Основные свойства света

Наиболее понятной для человеческого глаза характеристикой освещенности является яркость освещенной поверхности, или сила света. Опытный фотограф без особого труда достаточно точно оценивает степень освещенности, трудность представляет лишь оценка искусственного освещения.

Теоретически на земле максимальный уровень естественной освещенности достигается в полдень во время летнего солнцестояния на экваторе, и то только в верхних слоях атмосферы. Влажность, загрязнение, облачность, отражение от слоев воздуха с различной температурой и многие-многие другие факторы в реальных условиях значительно снижают уровень освещенности. Диапазон силы света простирается от яркого солнечного света на экваторе до безлунной ночи в глубине горного ущелья. При таких огромных «крайностях» характер освещения варьируется от яркого точечного «луча» до «пасмурного» рассеянного света. Некоторые источники света могут показаться простыми и однообразными по характеру освещения, но это только на первый взгляд. Солнце, например, на чистом голубом небе является точечным источником света, но в то же время это гигантский источник рассеянного бледно-голубого света при пасмурной погоде. Характер освещения зависит от величины источника света и расстояния от него до объекта и направления светового потока. Соотношение между линейными размерами источника света, расстоянием от источника света и направлением светового потока можно выразить следующим образом: если линейные размеры излучающего свет тела близки или. равны расстоянию от источника до объекта съемки, то освещенность объекта будет носить мягкий, светотональный характер. Если же линейные размеры источника света в десятки раз меньше расстояния от него до объекта съемки, такое освещение можно считать направленным светотеневым. При этом нужно учитывать, что изменение освещенности обратно пропорционально квадрату изменения расстояния. Так, если расстояние между осветителем и объектом съемки увеличить вдвое, то освещенность объекта уменьшится вчетверо.

Ниже приводятся примерные характеристики освещения при различных соотношениях линейных размеров источника света и расстояния до объекта съемки:

а) мягкое светотональное освещение без четко выраженных теней 1:1;

б) мягкое освещение с едва выраженными размытыми тенями от 1:1 до 1:3;

в) мягкое освещение с плавными переходами от света к теням от 1:3 до 1:6;

г) достаточно контрастное освещение с нечеткими контурными тенями от 1:6 до 1:10;

д) контрастное освещение с четкими границами тени 1:10.

Поверхность практически всех предметов поглощает свет, отражая лишь небольшую его часть. Это следует учитывать во время съемки.

Средняя отражающая способность некоторых поверхностей в процентах

Некоторые источники искусственного света излучают свет, мерцая. Например, люминесцентные лампы с большой частотой чередуют моменты света и темноты. Глаза и мозг человека этого не улавливают, но фотопленка фиксирует эти моменты при очень коротких выдержках.

Свет является также источником цвета. Световые волны различной длины воспринимаются нами как разные цвета. Оттенки красного цвета образуют волны большой длины, а синие и фиолетовые цвета – это волны малой длины. Качество цветного изображения зависит от многочисленных факторов, но, пожалуй, наиважнейший из всех – спектральный состав освещения. Дневной свет состоит из смеси волн разной длины и воспринимается человеком как имеющий белый цвет. При восприятии искусственного освещения глаз адаптируется и свет ламп накаливания или ламп дневного света также воспринимается как белый. Почувствовать глазом желтоватый оттенок, например, ламп накаливания мы можем, сравнив его с другим типом освещения. Фотопленка всегда «видит» то, что есть на самом деле. Для количественного и качественного анализа смеси белого света существует понятие цветовой температуры.

Цветовая температура характеризует спектральный состав лучистой энергии и выражается температурой, до которой необходимо нагреть абсолютно черное тело в градусах абсолютной шкалы, когда видимое излучение его будет иметь такой же спектральный состав, что и данный источник света. Абсолютная температура выражается в градусах Кельвина (К) и отсчитывается от абсолютного нуля, соответствующего минус 73 градусам по шкале Цельсию.

Для того чтобы цвета на фотопленке передавались так же, как их видит глаз, необходимо учитывать спектральный состав освещения и в соответствии с ним подбирать тот или иной тип фотопленки. Глаз компенсирует изменения цветовой температуры в пределах 3000-10000 К, а фотопленка таким свойством не обладает.

Если цветовая температура источника света выше той, для которой сбалансирована фотопленка, изображение приобретает холодный голубоватый оттенок, и наоборот, если цветовая температура источника света ниже, на снимке будут преобладать теплые желтоватые оттенки.

В свободной продаже вы найдете фотопленки, сбалансированные для съемки при дневном свете (5500 – среднее значение) и для съемки при лампах накаливания (3200-3500°К).

Люминесцентные лампы представляют собой стеклянные трубки, наполненные парами ртути. При прохождении электрического заряда ртуть испускает ультрафиолетовые лучи, в свою очередь это излучение возбуждает нанесенные на внутреннюю поверхность стеклянной трубки люминофоры, излучение которых приходится на видимую часть спектра. Природа этого возбуждения такова, что люминофоры (фосфоры) излучают дискретный набор спектральных полос, расположенных на фоне непрерывного спектра. Грубо говоря, в невидимой нам части вполне белого света присутствуют «всплески» разного цвета в зависимости от состава люминофора. Использовать люминесцентное освещение в фотографии не стоит.

Цветовые температуры, соответствующие различным условиям освещения

В фотографии существуют методики съемки при освещении, не совпадающем с тем, для которого изготовлена фотопленка. Для коррекции цветопередачи используют специальные конверсионные и коррекционные светофильтры. Производители светофильтров снабжают свою продукцию инструкцией с указанием сдвига в майредах (англ. mireds, от micro-reciprocal degrees). Чтобы получить числовую характеристику освещения в майредах, надо разделить 1000000 на цветовую температуру в Кельвинах. Дневной свет, в 5000°К соответствует 200 майредам. Свет лампы накаливания 3200°К это 313 майред. Таким образом, разница между дневным светом и светом ламп накаливания составляет +113 майред. Чтобы сбалансировать эту разницу, необходим светофильтр, обеспечивающий сдвиг – 113 майред.

Фильтры янтарного цвета имеют плюсовые значения, а фильтры синего цвета – минусовые. Ниже приведена таблица с характеристиками конверсиионных и коррекционных светофильтров.

Рано или поздно вы столкнетесь с ситуацией, когда понятие цветовой температуры станет для вас крайне актуальным. Практикующие фотографы быстро начинают понимать, какие фильтры нужно использовать в том или ином случае для исправления цветопередачи.

Таблица цветовой температуры искусственных источников света

Элементы светотени

Если наблюдать предмет, расположенный в лучах направленного освещения, можно увидеть образующиеся элементы светотени. Ярко освещенные поверхности, обращенные к источнику, это свет. На гладких, глянцевых, выпуклых поверхностях отражается источник света и это называется блик. Слабоосвещенные поверхности, на которые попадают скользящие световые лучи, называются полутоном. Он находится между светом и тенью. Те же участки предмета, которые не освещены прямыми или скользящими лучами, называются тенью. Различают два вида теней. собственные и падающие. Собственные тени расположены на неосвещенной части предмета. Падающие тени – это тени, отбрасываемые объектом. На предмет в теневой его части попадают отраженные световые лучи от других предметов. Некоторое высветление тени предмета называют рефлексом.

Элементы светотени как бы состоят из многих тонов, образуя гамму светотональных переходов. Это создает богатый светотональный рисунок, включающий в себя градацию от наиболее ярких тонов блика, до наименее ярких теней.

Освещение по своему характеру бывает направленное, рассеянное и комбинированное.

Направленное освещение образует на объекте съемки резко выраженные участки света, тени и бликов. Такое освещение выявляет только обращенные к источнику света поверхности, остальное остается в тени. Тени при таком освещении обычно глубокие, не показывающие фактуры и тона объекта. На свету же, напротив, фактуры и тона выявлены очень хорошо. Направленный свет от одного источника создает очень контрастное изображение, чего можно избежать, если, использовать несколько источников света или отражатели. В природе направленный свет – это прямой солнечный свет в безоблачную погоду.

Параметры коррекционных светофильтров

Таблица 1

Таблица 2