什么是色温.doc

在讨论彩色摄影用光问题时，摄影家经常提到“色温”的概念。色温究竞是指什么?我们知道，通常人眼所见到的光线，是由7种色光的光谱所组成。但其中有些光线偏蓝，有些则偏红，色温就是专门用来量度光线的颜色成分的。用以计算光线颜色成分的方法，是19世纪末由英国物理学家洛德开尔文所创立的，他制定出了一整套色温计算法，而其具体厦定的标准是基于以一黑体辐射器所发出来的波长。开尔文认为，假定某一纯黑物体，能够将落在其上的所有热量吸收，而没有损失，同时又能够将热量生成的能量全部以“光”的形式释放出来的话，它便会因受到热力的高低而变成不同的颜色。例如，当黑体受到的热力相当于500550摄氏度时，就会变成暗红色，到1050一1150摄氏度时，就变成黄色因而，光源的颜色成分是与该黑体所受的热力温度相对应的。只不过色温是用开尔文(。K)色温单位来表示，而不是用摄氏温度单位。打铁过程中，黑色的铁在炉温中逐渐变成红色，这便是黑体理论的最好例子。当黑体受到的热力使它能够放出光谱中的全部可见光波时，它就变成白色，通常我们所用灯泡内的钨丝就相当于这个黑体。色温计算法就是根据以上原理，用。K来表示受热钨丝所放射出光线的色温。根据这一原理，任何光线的色温是相当于上述黑体散发出同样颜色时所受到的“温度”。颜色实际上是一种心理物理上的作用，所有颜色印象的产生，是由于时断时续的光谱在眼睛上的反应，所以色温只是用来表示颜色的视觉印象。彩色胶片的设计，一般是根据能够真实地记录出某一特定色温的光源照明来进行的，分为5500。1t日光型、3400。1t强灯光型和3200。K钨丝灯型多种。因而，摄影家必须懂得用与光源色温相同的彩色胶卷，才会得到准确的颜色再现。如果光源的色温与胶卷的色温互相不平衡，就要靠滤光镜来提升或降低光源的色温，使与胶卷的厘定色温相匹配，才会有准确的色彩再现。通常，两种类型的滤光镜用于平衡色温。一种是带红色的81系列滤光镜，另一种是带微蓝色的82系列滤光镜。前者在光线太蓝时(也就是在色温太高时)使用：而后者是用来对付红光，以提高色温的。82系列滤光镜使用的机会不如81系列的多。事实上，很多摄影家的经验是，尽量增加色温，而不是降低色温。用一枚淡黄滤光镜拍摄最平常的日落现象，会产生极其壮观的效果。美国一位摄影家的经验是，用微红滤光镜可在色温高达8000。K时降低色温，而用蓝滤光镜可使日光型胶卷适用于低达4400。1t的色温条件。平时，靠使用这些滤光镜几乎可以在白天的任何时候进行拍摄，并取得自然的色调。但是，在例外的情况下，当色温超出这一范围之外时，就需要用色彩转换滤光镜，如琥珀色的85B滤光镜，可使高达19000。1t的色温适合于日光型胶。相反，使用灯光型胶卷配以82系列的滤光镜，可使色温下降到2800。K。倘若需要用日光型胶片在用钨丝灯照明的条件下拍摄时，还可以用80滤光镜。如果当时不用TTL曝光表测光的话，须增加2级光圈，以弥补光线的损失。而当用灯光型胶片在日光条件下拍摄时，就需用85B滤光镜，需要增加23级光圈。然而，目前市场上通用的滤光镜代号十分混乱，不易识别，并不是所有的制造厂商都用标准的代号和设计。因此，在众多的滤光镜中，选出一个合适的滤光镜是不容易的。为了把滤光镜分类的混乱状况系统化，使选择滤光镜的工作简化，加拿大摄影家施瓦茨介绍了国际上流行的标定光源色温的新方法。色温：光源发射光的颜色与黑体在某一温度下辐射光色相同时，黑体的温度称为该光源的色温。因为在部分光源所发出的光通称为白光，故光源的色表温度或相关色温度即用以指称其光色相对白的程度，以量化光源的光色表现。根据Max Planck的理论，将一具完全吸收与放射能力的标准黑体加热，温度逐渐升高光度亦随之改变；CIE色座标上的黑体曲线显示黑体由红棗橙红棗黄棗黄白棗白棗蓝白的过程。黑体加温到出现与光源相同或接近光色时的温度，定义为该光源的相关色温度，称色温，以绝对温度K（Kelvin，或称开氏温度）为单位（K=+273.15）。因此，黑体加热至呈现红色时温度约为527即800K，其他温度影响光色变化。光色愈偏蓝，色温愈高；偏红则色温愈低。一天当中光的光色亦随时间变化；日出后40分钟光色较黄，色温3000K；下午阳光雪白，上升至4800-5800K；阴天正午时分则约6500K；日落前光色偏红，色温又降至2200K。因相关色温度事实上是以黑体辐射接近光源光色时，对该光源光色表现的评价值，并非一种精确的颜色对比，故具相同色温值的二光源，可能在光色外观上仍有些许差异。仅凭色温无法了解光源对物体的显色能力，或在该光源下特体颜色的再现如何。光源色温不同，光色也不同，色温在3300K以下有稳重的气氛，温暖的感觉；色温在3000-5000K为中间色温，有爽快的感觉；色温在5000K以上有冷的感觉，不同光源的不同光色组成最佳环境，如表：l 色温与高度高色温光源照射下，如亮度不高则给人们有一种阴冷的气氛；低色温光源照射下，亮度过高会给人们有一种闷热感觉。l 光色的对比在同一空间使用两种光色差很大的光源，其对比将会出现层次效果，光色对比大时，在获得亮度层次的同时，又可获得光色的层次。光、色温、白平衡光速电磁辐射粒子的传播速度一是宇宙基本常数之一。光子，作为电磁辐射粒子，充满了我们的四周。它们刺激人类的视网膜神经末梢从光谱上很窄的一段给我们视觉光谱从长波广播信号到微波到红外到可见光频段到X射线和Y射线到高能宇宙射线可见光段占整个光谱的180。当原子受到激发时，光子被发射出来这种激发可以看成等同于热能。理论上的黑体被加热时，它开始发射出光子，最后到达狭窄的可见光频段变红，然后经历色彩变化，从橙到黄到蓝，最后到达“白热”。黑体产生色轮中某一特定色彩所需的温度称为色温。色温越高，光越冷或越蓝。量子或光子具有双重特性，作为一个独立个体它是一个微粒具有一定能量被描述为它的波长或频率。可见波长范围的范围大致在700nm400nm或从红外之后到紫外之前。1nm是1微毫米。能量越高波长越短或振动频率越高。色彩和眼睛在现实世界中，所有的光包括自然光或人造光，其中包含了各种波长色彩。物体的色彩，如我们观察到的，是由落在其上的各种波长的光形成的，物体反射或吸收光。摄影就是记录反射的光线(除了画面中包括光源)。当一个物体被照亮时，光向四处反射开来。人类的眼睛的功能如同照相机镜头的功能，收集一些光，聚焦于视网膜、胶卷或其它影像传感器的影像平面上。镜头的入口区域或“瞳孔”光圈越宽，收集的聚焦的光越多，记录影像的速度越快。这是快速镜头或快速胶卷的出处。眼睛是非凡的器官，在自动曝光和自动对焦相机出现的几百万年前，眼睛就具有这样的功能，此外，眼睛还具有适应能力。眼睛能够察觉到大范围的亮度范围。从阳光下进入暗室，最初的暂时的失明会慢慢消失，这是因为眼睛会调整视网膜的敏感度以适应新的照明水平。底于一定的光线水平人眼的峰值色彩敏感度将从黄绿偏移到绿蓝，这是我们在足够明亮的月光下所看的色彩呈现浅蓝色，并且月光本身看上去是冷色调的原因，实际上，月光比阳光暖。光以直线形式传播(我们不是从宇宙观点讲的)，否则，它就不会形成阴影。在小尺度上，光线倾向于绕过障碍如狭缝或孔眼的边缘，因而投射出的阴影是模糊的，这称为衍射。当一个孔眼被点光源映射时，那个圆包括其模糊的边缘被称为模糊圆。红光形成的圆较大，蓝光形成的圆较小。在摄影中这种衍射效应变得重要起来，因为镜头中的可变光阑构成了这样一个孔眼，当它收缩时，光圈变小了这样细节之上的模糊圆开始变大。最后，它在整体反差和影像细节分辨方面损害影像质量。这种效应在小画幅相机如35mm相机或更小相机上更明显，因为它们的镜头的光圈直径小特别是短焦距镜头更是如此。色温对摄影师而言，光的特性中最重要的是光的强度其次就是色温了。人类的眼睛能自动调整白平衡所以一张纸在阳光下看是白色的，在夜晚室内灯光下看也是白色的，但如果我们用同一种类型的胶卷在上述两个环境中拍摄，真实的区别将显示出来这是区别出售日光下拍摄和钨丝灯光下拍摄胶卷的原因。胶卷的色温响应是固定的，而影像传感器的色温响应是可变的，这是一大优势。日光彩色胶卷或数字相机所设置的日光白平衡是与正午的日光的色温相符的有一些白云，色温为5500开耳文。这是理论上的黑体被加热到5500K时发出的光的色温。开耳文标度以绝对零度开始，绝对零度相当于-273c，这时原子运动停止。色温也可以用“微倒数度”来标定，“微倒数度”是色温的倒数乘以100万所得到的值。大多数商用色温表都可以在开耳文和微倒数度之间切换，然而大多数摄影师更熟悉开耳文标度，范围通常是实用的从7500k到2000k。色温表通常价格较高一般不需要准备一枚，除非你需要精确的、一贯的色彩或你从事科学和技术工作。对于衍射效应：光栅测试标板的测微光度计轨迹，用50mmf/1.8镜头拍摄，左为f/5.6光圈。右为f/22光圈。振幅(轨迹的宽度)减小，分辨率也减小，显示在小光圈会损失清晰度一般的彩色摄影而言，不必过于关注色温，彩色负片在放大时有较宽的校正幅度。对于彩色反转片，色温问题严重一些需要标准的转换滤镜，这也不会经常遇到，这在胶卷说明书上有介绍在网站上也能查到。日光型胶卷在钨丝灯光下拍摄在绝大多数时需要一枚蓝Wratten 80A或80B滤镜或等效滤镜防止色彩平衡偏黄。灯光型胶卷在日光下拍摄需要一枚85或85B滤镜防止色彩平衡偏蓝。如果扫描影像，相机镜头上滤镜的作用可以用图象处理软件来模拟。白平衡通常照明中的误差在摄影中与人们对被摄物体的印象相关联，例如拍摄日落的金色风光时没必要在镜头前佩带蓝滤镜，或者在室内人造光下拍摄人物也没有必要总是带上转换滤镜。色彩转换滤镜调整胶卷对不同色温光源的敏感度。黄、品、青、红、绿、蓝滤镜有一系列不同的密度，它们用于相机胶卷系统中校正色彩特征或是创造特殊效果它们还用于彩色照片制作中。在数字摄影中，色彩转换滤镜基本上不需要。为从日光转换到钨丝灯人造光，只需调整相关的红、蓝像素的输出比例。自动白平衡设置只是在曝光前评估红蓝平衡并据此调整红蓝输出。工作方法是读取相机对准的物体的反射光而不是光源，这也是偶尔会出现偏色的原因。如果拿不准并且有时间，在白平衡调整菜单中应用设置选项。它也许包括晴朗天空中的日光(约6500k)、白云遮日(5500k)、钨丝灯光(2900k)和荧光灯光。荧光灯管有3种主要类型：1、北光，色彩与白天的光线匹配(6500k)。2、冷白光(4300k)。3、暖白光(3000k)。对于摄影目的来说，开耳文值可能是靠不住的，只是个指南。灯泡不能发出平衡的连续的光谱，所以色彩再现也许有偏差。最普遍的是偏绿或偏黄绿，需要一枚色彩校正滤镜，对于胶卷相机，建议在北窗光灯泡下拍摄使用CC20品滤镜，暖白光下使用CC30蓝滤镜。更先进的数字相机在白平衡菜中可以单独设置这3种荧光灯类型。在通常的环境中，如果数字相机有自定义设置选项，可以从一张光源直接照明的白卡纸上读取数值。环境效应我们在观看彩色照片或反转片以及电视或计算机屏幕时，“环境”效应会显现出来。眼睛会适应观看影像时的环境光的色温这自然会影响影像的色彩显示。测试标准是复杂的。在投射电影胶片或反转片时，由于是在暗房间内，环境效应或多或少被排除了，在灯箱上观看是完全相反的方法。电视一般在夜晚观看，所以在测试电视显示彩色胶卷时，照明显示屏的环境光的色温为5400k，比标准的电视显示屏白色温6500k暖。在计算机影像处理中，环境也是一个因素。为了精确、稳定地工作，环境光水平及其色温应保持不变。好显示器允许自己设置显示屏色温。把彩色照片从人造光下拿到日光下以及反过来将显现出环境效应。镜头和色温决定影像色彩平衡的另一个因素是镜头。根据镜头设计中所用的光学玻璃以及镜片数量，通过镜头的光线的色温是可变的。一般的规则是，高折射率玻璃倾向于稍稍偏黄因而影像色彩偏暖，镜头中镜片越多，影像越偏暖，比如变焦镜头。有胶合镜片的老镜头也偏黄。这些因素在今天正在失去重要性镜头镀膜可以校正大量的色彩传递偏差。老式色温表通过旋转红和蓝滤镜来测量红蓝平衡。现代数字色温表(右)显示需要在镜头前佩带的滤镜来匹配胶卷类型的色温在讨论彩色摄影用光问题时，摄影家经常提到“色温”的概念。色温究竞是指什么?我们知道，通常人眼所见到的光线，是由7种色光的光谱所组成。但其中有些光线偏蓝，有些则偏红，色温就是专门用来量度光线的颜色成分的。用以计算光线颜色成分的方法，是19世纪末由英国物理学家洛德开尔文所创立的，他制定出了一整套色温计算法，而其具体厦定的标准是基于以一黑体辐射器所发出来的波长。开尔文认为，假定某一纯黑物体，能够将落在其上的所有热量吸收，而没有损失，同时又能够将热量生成的能量全部以“光”的形式释放出来的话，它便会因受到热力的高低而变成不同的颜色。例如，当黑体受到的热力相当于500550摄氏度时，就会变成暗红色，到1050一1150摄氏度时，就变成黄色因而，光源的颜色成分是与该黑体所受的热力温度相对应的。只不过色温是用开尔文(。K)色温单位来表示，而不是用摄氏温度单位。打铁过程中，黑色的铁在炉温中逐渐变成红色，这便是黑体理论的最好例子。当黑体受到的热力使它能够放出光谱中的全部可见光波时，它就变成白色，通常我们所用灯泡内的钨丝就相当于这个黑体。色温计算法就是根据以上原理，用。K来表示受热钨丝所放射出光线的色温。根据这一原理，任何光线的色温是相当于上述黑体散发出同样颜色时所受到的“温度”。颜色实际上是一种心理物理上的作用，所有颜色印象的产生，是由于时断时续的光谱在眼睛上的反应，所以色温只是用来表示颜色的视觉印象。彩色胶片的设计，一般是根据能够真实地记录出某一特定色温的光源照明来进行的，分为5500。1t日光型、3400。1t强灯光型和3200。K钨丝灯型多种。因而，摄影家必须懂得用与光源色温相同的彩色胶卷，才会得到准确的颜色再现。如果光源的色温与胶卷的色温互相不平衡，就要靠滤光镜来提升或降低光源的色温，使与胶卷的厘定色温相匹配，才会有准确的色彩再现。通常，两种类型的滤光镜用于平衡色温。一种是带红色的81系列滤光镜，另一种是带微蓝色的82系列滤光镜。前者在光线太蓝时(也就是在色温太高时)使用：而后者是用来对付红光，以提高色温的。82系列滤光镜使用的机会不如81系列的多。事实上，很多摄影家的经验是，尽量增加色温，而不是降低色温。用一枚淡黄滤光镜拍摄最平常的日落现象，会产生极其壮观的效果。美国一位摄影家的经验是，用微红滤光镜可在色温高达8000。K时降低色温，而用蓝滤光镜可使日光型胶卷适用于低达4400。1t的色温条件。平时，靠使用这些滤光镜几乎可以在白天的任何时候进行拍摄，并取得自然的色调。但是，在例外的情况下，当色温超出这一范围之外时，就需要用色彩转换滤光镜，如琥珀色的85B滤光镜，可使高达19000。1t的色温适合于日光型胶。相反，使用灯光型胶卷配以82系列的滤光镜，可使色温下降到2800。K。倘若需要用日光型胶片在用钨丝灯照明的条件下拍摄时，还可以用80滤光镜。如果当时不用TTL曝光表测光的话，须增加2级光圈，以弥补光线的损失。而当用灯光型胶片在日光条件下拍摄时，就需用85B滤光镜，需要增加23级光圈。然而，目前市场上通用的滤光镜代号十分混乱，不易识别，并不是所有的制造厂商都用标准的代号和设计。因此，在众多的滤光镜中，选出一个合适的滤光镜是不容易的。为了把滤光镜分类的混乱状况系统化，使选择滤光镜的工作简化，加拿大摄影家施瓦茨介绍了国际上流行的标定光源色温的新方法。色温：光源发射光的颜色与黑体在某一温度下辐射光色相同时，黑体的温度称为该光源的色温。因为在部分光源所发出的光通称为白光，故光源的色表温度或相关色温度即用以指称其光色相对白的程度，以量化光源的光色表现。根据Max Planck的理论，将一具完全吸收与放射能力的标准黑体加热，温度逐渐升高光度亦随之改变；CIE色座标上的黑体曲线显示黑体由红棗橙红棗黄棗黄白棗白棗蓝白的过程。黑体加温到出现与光源相同或接近光色时的温度，定义为该光源的相关色温度，称色温，以绝对温度K（Kelvin，或称开氏温度）为单位（K=+273.15）。因此，黑体加热至呈现红色时温度约为527即800K，其他温度影响光色变化。光色愈偏蓝，色温愈高；偏红则色温愈低。一天当中光的光色亦随时间变化；日出后40分钟光色较黄，色温3000K；下午阳光雪白，上升至4800-5800K；阴天正午时分则约6500K；日落前光色偏红，色温又降至2200K。因相关色温度事实上是以黑体辐射接近光源光色时，对该光源光色表现的评价值，并非一种精确的颜色对比，故具相同色温值的二光源，可能在光色外观上仍有些许差异。仅凭色温无法了解光源对物体的显色能力，或在该光源下特体颜色的再现如何。光源色温不同，光色也不同，色温在3300K以下有稳重的气氛，温暖的感觉；色温在3000-5000K为中间色温，有爽快的感觉；色温在5000K以上有冷的感觉，不同光源的不同光色组成最佳环境，如表：l 色温与高度高色温光源照射下，如亮度不高则给人们有一种阴冷的气氛；低色温光源照射下，亮度过高会给人们有一种闷热感觉。l 光色的对比在同一空间使用两种光色差很大的光源，其对比将会出现层次效果，光色对比大时，在获得亮度层次的同时，又可获得光色的层次。光、色温、白平衡光速电磁辐射粒子的传播速度一是宇宙基本常数之一。光子，作为电磁辐射粒子，充满了我们的四周。它们刺激人类的视网膜神经末梢从光谱上很窄的一段给我们视觉光谱从长波广播信号到微波到红外到可见光频段到X射线和Y射线到高能宇宙射线可见光段占整个光谱的180。当原子受到激发时，光子被发射出来这种激发可以看成等同于热能。理论上的黑体被加热时，它开始发射出光子，最后到达狭窄的可见光频段变红，然后经历色彩变化，从橙到黄到蓝，最后到达“白热”。黑体产生色轮中某一特定色彩所需的温度称为色温。色温越高，光越冷或越蓝。量子或光子具有双重特性，作为一个独立个体它是一个微粒具有一定能量被描述为它的波长或频率。可见波长范围的范围大致在700nm400nm或从红外之后到紫外之前。1nm是1微毫米。能量越高波长越短或振动频率越高。色彩和眼睛在现实世界中，所有的光包括自然光或人造光，其中包含了各种波长色彩。物体的色彩，如我们观察到的，是由落在其上的各种波长的光形成的，物体反射或吸收光。摄影就是记录反射的光线(除了画面中包括光源)。当一个物体被照亮时，光向四处反射开来。人类的眼睛的功能如同照相机镜头的功能，收集一些光，聚焦于视网膜、胶卷或其它影像传感器的影像平面上。镜头的入口区域或“瞳孔”光圈越宽，收集的聚焦的光越多，记录影像的速度越快。这是快速镜头或快速胶卷的出处。眼睛是非凡的器官，在自动曝光和自动对焦相机出现的几百万年前，眼睛就具有这样的功能，此外，眼睛还具有适应能力。眼睛能够察觉到大范围的亮度范围。从阳光下进入暗室，最初的暂时的失明会慢慢消失，这是因为眼睛会调整视网膜的敏感度以适应新的照明水平。底于一定的光线水平人眼的峰值色彩敏感度将从黄绿偏移到绿蓝，这是我们在足够明亮的月光下所看的色彩呈现浅蓝色，并且月光本身看上去是冷色调的原因，实际上，月光比阳光暖。光以直线形式传播(我们不是从宇宙观点讲的)，否则，它就不会形成阴影。在小尺度上，光线倾向于绕过障碍如狭缝或孔眼的边缘，因而投射出的阴影是模糊的，这称为衍射。当一个孔眼被点光源映射时，那个圆包括其模糊的边缘被称为模糊圆。红光形成的圆较大，蓝光形成的圆较小。在摄影中这种衍射效应变得重要起来，因为镜头中的可变光阑构成了这样一个孔眼，当它收缩时，光圈变小了这样细节之上的模糊圆开始变大。最后，它在整体反差和影像细节分辨方面损害影像质量。这种效应在小画幅相机如35mm相机或更小相机上更明显，因为它们的镜头的光圈直径小特别是短焦距镜头更是如此。色温对摄影师而言，光的特性中最重要的是光的强度其次就是色温了。人类的眼睛能自动调整白平衡所以一张纸在阳光下看是白色的，在夜晚室内灯光下看也是白色的，但如果我们用同一种类型的胶卷在上述两个环境中拍摄，真实的区别将显示出来这是区别出售日光下拍摄和钨丝灯光下拍摄胶卷的原因。胶卷的色温响应是固定的，而影像传感器的色温响应是可变的，这是一大优势。日光彩色胶卷或数字相机所设置的日光白平衡是与正午的日光的色温相符的有一些白云，色温为5500开耳文。这是理论上的黑体被加热到5500K时发出的光的色温。开耳文标度以绝对零度开始，绝对零度相当于-273c，这时原子运动停止。色温也可以用“微倒数度”来标定，“微倒数度”是色温的倒数乘以100万所得到的值。大多数商用色温表都可以在开耳文和微倒数度之间切换，然而大多数摄影师更熟悉开耳文标度，范围通常是实用的从7500k到2000k。色温表通常价格较高一般不需要准备一枚，除非你需要精确的、一贯的色彩或你从事科学和技术工作。对于衍射效应：光栅测试标板的测微光度计轨迹，用50mmf/1.8镜头拍摄，左为f/5.6光圈。右为f/22光圈。振幅(轨迹的宽度)减小，分辨率也减小，显示在小光圈会损失清晰度一般的彩色摄影而言，不必过于关注色温，彩色负片在放大时有较宽的校正幅度。对于彩色反转片，色温问题严重一些需要标准的转换滤镜，这也不会经常遇到，这在胶卷说明书上有介绍在网站上也能查到。日光型胶卷在钨丝灯光下拍摄在绝大多数时需要一枚蓝Wratten 80A或80B滤镜或等效滤镜防止色彩平衡偏黄。灯光型胶卷在日光下拍摄需要一枚85或85B滤镜防止色彩平衡偏蓝。如果扫描影像，相机镜头上滤镜的作用可以用图象处理软件来模拟。白平衡通常照明中的误差在摄影中与人们对被摄物体的印象相关联，例如拍摄日落的金色风光时没必要在镜头前佩带蓝滤镜，或者在室内人造光下拍摄人物也没有必要总是带上转换滤镜。色彩转换滤镜调整胶卷对不同色温光源的敏感度。黄、品