Цветовая температура и корректирующие фильтры

Складывая два чистых звуковых тона, невозможно получить третий чистый звуковой тон, но складывая два (и более) цвета, можно получить третий цвет, в котором нет и следа от исходных составляющих (красный + зеленый = желтый). Глаз действует не так, как ухо. Система зрительного восприятия человека по сложности не сравнима с фотоприемными узлами видеокамеры. И при оценке цвета освещения объектов в кадре может ввести в заблуждение. Чтобы этого избежать надо знать и понимать что такое цветовая температура. А также уметь пользоваться фильтрами цветовой коррекции.

«Безмозглая» камера, глаз и цветовая температура

Человеческий мозг при восприятии информации от органов чувств фильтрует её. Очень часто мозг, решая, что тоже такое мы видим, делает допущения, вносит дополнения и коррективы. Это особенно характерно для восприятия цветов.

Человек будет видеть белую карту белой при самом разном освещении. Она может быть освещена розоватым, светлоголубым или безднозеленым светом, а наблюдатель будет утверждать, что она — белая. Сама карта может быть окрашена разными пастельными тонами и все равно будет казаться белой.

Мозг при оценке цвета постоянно вводит поправки. У видеокамеры «мозга» нет, и она не вводит никаких поправок, когда меняется цвет света, освещающего объект. Она точно воспроизводит то, что находится в её поле зрения. Цвет человеческого лица, освещенного уличной натриевой лампой (свет — оранжевый), мозг скорректирует, и там останется очень мало оранжевого. Камера же воспримет преобладающий цвет, и на экране у лица будет оранжевый цвет.

Что такое Цветовая температура

Цветовая температура, источник света
Изменение цветовой температуры в зависимости от источника света

Так как камера чересчур верно воспроизводит цвета, очень важно иметь средства измерения цвета и его изменений. Это осуществляется путем использования шкалы Кельвина для измерения цветовой температуры.

При съемке серии кадров в условиях изменяющегося освещения нам нужно обеспечить единообразие используемого «стандарта белого». Аналогично тому, как мозг вводит поправки для сохранения единообразия «белого», мы должно регулировать камеру при изменении цветовой температуры света в кадре (см. баланс белого).

Кусок железа при нагревании становится сначала красным, а затем по мере роста температуры его цвет меняется желтый и доходит до ослепительного белого. Можно обозначить цвет какого-либо источника света через температуру излучающего черного тела (в данном случае — железного стержня), имеющего тот же цвет. Эта температура измеряется в градусах шкалы Кельвина (К), в которой 0ºС соответствует 273 К. Она называется цветовой температурой источника света, хотя, строго говоря, это определение справедливо только для излучения тел накаливания (т.е. светящихся от нагрева). Типичным источником света этого типа является лампа накаливания с вольфрамовой нитью. Цветовая температура бытовой лампочки с вольфрамовой нитью накала, мощностью 40-60 Вт равна 2760 К, а у галогенной лампы с вольфрамовой нитью цветовая температура равна 3200 К. это вовсе не означает, что такова температура накаливаемой нити. Такова цветовая температура излучаемого ею света. Хотя психологически мы ассоциируем красное с теплом и нагревом, а синее — с холодом, по мере того, как излучающее черное тело становится горячее, свет, излучаемый им, становится голубее.

Фильтры, корректирующие цветовую температуру

Система обработки цветового сигнала в видеокамере рассчитана на то, что съемка проводится при освещении лампами накаливания с вольфрамовыми нитями. Соответственно, выходные сигналы от матриц ПЗС (красный, зеленый и синий) легко согласовываются при балансировке белого, если съемочная площадка освещена вольфрамовыми лампами накаливания (3200 К). Если съемка переносится на открытую площадку с дневным светом, то необходимо значительно изменить усиление в каналах красного и синего для получения «баланса белого». Многие камеры снабжены двумя дисками с фильтрами. Для установки соответствующего фильтра либо вращают диски вручную, либо выбирают соответствующий фильтр в меню на экране видоискателя. Диск с фильтрами содержит фильтры цветовой коррекции и нейтральные ослабляющие фильтры. Возможна установка фильтров эффектов. У разных типов камер фильтры расположены по-разному.

Регулировка цветовой температуры в видеокамере

Изменения в цветовой температуре могут быть скомпенсированы без использования фильтров цветовой коррекции, путем изменения усиления в каждом из каналов. Для некоторых цветовых температур это может потребовать значительного увеличения усиления в одном из каналов и приведет к увеличению шумов до неприемлемого уровня.

Камеру можно настроить как на цветовую температуру вольфрамовой лампы, так и на дневной свет. Уровень освещенности при дневном свете сильно превышает другие типы освещения, поэтому камеры обычно конструируют так, чтобы не делать цветовую коррекцию при освещении вольфрамовыми лампами. На диске с фильтрами в положении 3200 К устанавливается простое стекло, а в положении 5600 К — ослабляющий синее фильтр, предназначенный для подавления этой составляющей дневного света. Все фильтры цветовой коррекции уменьшают пропускание света и ослабляющий синее фильтр применяют для наружных съемок, когда свет в избытке. После смены фильтра нужно повторить баланс белого.

Помимо фильтров цветовой коррекции, у многих камер на дисках установлены нейтральные ослабляющие фильтры. Они применяются для уменьшения глубины резкости или при съемках на ярко освещенной площадке.

Выбор фильтра цветовой коррекции

Установите фильтр, соответствующий цветовой температуре источника света и интенсивности этого света.

  • Фильтр 3200 К. При выборе этой позиции между объективом и призменным блоком устанавливается простой стеклянный фильтр. В данном положении диска коррекция цвета не производится, так как камера рассчитана на работу при освещении вольфрамовыми лампами и имеет достаточный запас усиления в каналах красного и синего для коррекции, если она потребуется.
  • Фильтр 5600 К. В этом положении диска используется фильтр для цветовой коррекции при работе с дневным освещением. Это ослабляющий синее фильтр, также уменьшающий общее пропускание света (приблизительно на одно деление диафрагмы), но при дневном освещении это не создает проблем.

Цвет неба

Солнечный свет при прохождении сквозь атмосферу рассеивается ею и находящимся в ней облаками. Так как в течение дня меняются угол вход света в атмосферу и облачность, цвет неба в человеческом восприятии также постоянно меняется. В середине дня свет рассеивается преимущественно молекулами воздуха, которые рассеивают в основном синюю часть спектра. При этом рассеивается 30-40% синего света, благодаря чему мы и видим небо голубым. В красной части спектра это рассеяние пренебрежимо мало. На восходе и закате свет солнца проходит больший путь по плотным слоям атмосферы, в которых рассеивается красная часть спектра, и небо выглядит краснее. Количество рассеиваемого атмосферой света зависит от длины волны, расстояния, пройденного им в атмосфере, и от загрязнений в ней.

Набор фильтров цветовой коррекции и нейтральных фильтров:

  • положение (1) 3200К — восход / закат / вольфрам / студия
  • положение (2) 5600К + 1/4 ND  — (нейтральный) улица — чистое небо
  • положение (3) 5600К      —   улица / облака / дождь
  • положение (4) 5600К + 1/16 ND — (нейтральный) улица — очень яркой солнце

Примечание: 1/4 ND — это нейтральный фильтр с пропусканием 1/4 (25%) потока.