6-СВЕТОФИЛЬТРЫ_2.2010

Абакумов В.Г., доктор техн. наук, профессор

Прядко А.М., канд.техн. наук, доцент

Трапезон К.А., канд.техн. наук

ОСВЕТИТЕЛЬНЫЕ И СЪЕМОЧНЫЕ СВЕТОФИЛЬТРЫ.

Сегодня в кино-теле-видеопроизводстве достаточно важными технологическими составляющими являются осветительные и съемочные светофильтры. И те и другие применяются в процессе съемок. Но если осветительные позволяют позволяют воздействовать и управлять оператором процессом освещения объектов съемки – от балансировки естественного и искусственного освещения до создания различных световых и цветовых эффектов, то съемочные светофильтры, как оптический элемент, непосредственно воздействуют на характеристики изображения, формируемого в кадровом окне на фото-кинопленке или светочувствительной матрице в той или иной съемочной камере.

Осветительные светофильтры могут быть пленочными, стеклянными или в виде жестких пластикових листов. А вот по назначению их можно разделить на такие группы: конверсионные (компенсационные), корректирующие, нейтрально-серые, эффектные, диффузионные, поляризационные и др.

Производители современных осветительных светофильтров Formatt, Lee, Rosco, Strand Lighting, Cris James пользуются единой системой маркировки всех модификаций фильтров серии Е-color. В СНГ еще можно встретить светофильтры, использующих другую, предложенную ОП НИКФИ (СССР), систему обозначения светофильтров.

Конверсионные (компенсационные) светофильтры, как осветительные, так и съемочные, обеспечивают изменение спектрального состава излучения и приведения его по цветовой температуре к нормированным источникам естественного или искусственного света.

При многих съемках в павильйоне, интерьере и на натуре возникает потребность решить проблему сме­шанного освещения, например, ламп накаливания, люминесцентных ламп и дневного света.

Это требует привед ения цветовой температуры различных источников света к общей цвето­вой температуре, используя соответствующие фильтры.

Есть две основные серии цветных конверсионных фильтров, изменяющих цвето­вую температуру: синие (СТВ – Color Temperature Вlue) и оранжевые (СТО – Color Tmperature Orang). Синие конверсионные светофильтры (СТВ) больше пропускают в большей степени излучения коротковолновой части спектра, чем оранжево-красные излучения, и тем самым увеличивают пропорцию синего света и уменьшают составляющую красных световых излучений, что в результате повышает цветовую температуру (рис. 1).

Рис. 1. Спектральная характеристика конверсионного фильтра Full СТВ

Часто бывает необходимо сделать существенные, промежуточные или незначительные корректи­ровки цветовой температуры в диапазоне действия СТВ-фильтров. Такие светофильтры приводятся в таблице 1.

Таблица 1. Базовая конверсия цветовой температуры фильтрами СТВ

№ фильтра	Название фильтра		Конверсия (К)	Коэффициент пропускания (%)
200	Двойной CTB	Double CTB	3200→26000	16,2
201	Полный CTB	Full CTB	3200→5700	34,0
281	¾ CTB	Threequartes CTB	3200→5000	45,5
202	½ CTB	Half CTB	3200→4300	54,9
203	¼ CTB	Quarter CTB	3200→3600	69,2
218	1/8 CTB	Eighth CTB	3200→3400	81,3

Из рис.1 видно, что коэффициенты пропускания Full СТВ фильтра («полный синий»), изменяющего цветовую температуру с 3200К до 5700К на разных длинах волн имеют разные значения, но в среднем коэффициент пропускания данного фильтра составляет приблизительно 34%. Это вызывает существенную потерю света. Например, 2-х киловаттные лампы накаливания фактически становятся равноценными 650-ваттным лампам. Часто компро­мисс при коррекции цветовой температуры достигается использованием ½ CTB или не так давно разработанными фильтрами ¾ CTB. Коррекция светофильтров серии СТВ и СТО в майредах приведена в табл. 3.

На понижение цветовой температуры работают светофильры СТО, так как они лучше пропускают оранжево-красные составляющие спектра, чем синие (рис. 2). Диапазон фильтров СТО обеспечивает всевозможные промежуточные или незначительные корректировки цветовой темпера­туры (табл. 2).

Рис. 2. Спектральная характеристика конверсионного фильтра Full СТO

Таблица 2. Базовая конверсия цветовой температуры фильтрами СТО

№ фильтра	Название фильтра		Конверсия (К)	Коэффициент пропускания (%)
204	Полный CTО	Full CTО	6500→3200	55,4
285	¾ CTО	Threequartes CTО	6500→3600	61,3
205	½ CTО	Half CTО	6500→3800	70,8
206	¼ CTО	Quarter CTО	6500→4600	79,1
223	1/8 CTО	Eighth CTО	6500→5550	85,2

Из рис.2 видно, что коэффициент пропускания Full СТО («полный оранже­вый») составляет 55%, что существенно больше, чем пропускание «полного синего». При перекрывании фильтрами СТО оконных проёмов, такой фильтр должен быть расположен снаружи оконного стекла, иначе, если фильтр закрепить внутри окна, то он будет создавать блики от неровностей и изменять свой цвет.

При больших площадях можно прикатать эти фильтры резиновым валиком на оконное стекло. Обычно фильтры СТО крепятся степлером к специальным деревянным рамкам и вставляются в оконные рамы. Закрепление должно быть выполнено так, чтобы избежать любых моршин на фильтре, поскольку они создадут блики.

Акриловые фильтры, 3 мм толщиной, предназначены для решения проблемы создания ровной поверхности фильтра без морщин. Они несколько дороже, чем обычные пленочные фильтры из полиэстера.

Необходимо отметить, что средний летний солнечный свет в среднем составляет 5500К. Бывают случаи, когда дневной свет имеет цветовую температуру выше, чем это среднее значение, и тогда любое дополнительное искусственное освещение должно быть скорректировано к этому более высокому значению. Такая ситуация, когда даже металлогалогенные источники света типа НМI или MSR, MSI, CID, CSI, ДРИШ могут потребовать, скажем, ¼ СТВ, чтобы согласовать их с дневным светом.

Аналогично в зимний день при низком солнце для этих же металлогалогенных ламп может потребоваться фильтр ¼ СТО, чтобы создать хорошее соответствие с дневным светом. В обоих случаях это будет довольно хорошо видно «на глаз». Таким же образом осуществляются корректировки других искусственных источников света. Фильтры СТО можно использовать и для преобразования спектра металлогалогенных ламп в спектр лапм накаливания.

В случае, когда под рукой оператора нет измерителя цветовой температуры можно воспользоваться субъективным методом уравнивания спектров двух источников света (рис. 3), подбирая конверсионный фильтр и сравнивая «на глаз» цветность половинок экрана.

Рис. 3. Схема метода субъективного уравнивания спектров

Общие принципы коррекции цветовой температуры конверсионными светофильтрами. Следует отметить, что изменения цветовой температуры, производимые тем или иным конкретным конверсионным светофильтром, зависят от исходной цветовой температуры источника света: чем выше эта исходная температура источника, тем больше будет величина абсолютного сдвига цветовой температуры ΔТ, но никак не одинаковой.

Например, конверсионный фильтр Full CTB создаст существено больший прирост цветовой температуры источника света с 4000 К, чем для источника с 2800 К. Вот как будет происходить изменение цветовой температуры различных источников света при применении оного и того же светофильтра Full CTB:

2800 К + Full CTB = 4600 К (ΔТ=2000 К)

3200 К + Full CTB = 5700 К (ΔТ=2500 К)

4000 К + Full CTB = 8850 К (ΔТ=4800 К)

Как же определить изменение цветовой температуры при применении того или иного компенсационного светофильтра? Это можно сделать, используя понятие MIRED (майред) -единиц.

Данная методика основывается на том факте, что каждый конкретный фильтр создает постоянное изменение в цветопередаче пропор­ционально величине обратной цветовой температуры источника света, а число относительных микроградусов MIRED (Micro Reciprocal Degree) Shift value является параметром компенсационных светофильтров.

Однако величина обратная цветовой температуре будет выражаться очень маленьким дробным числом, поэтому, чтобы можно было легче обращаться с этими числами, берут величину, в миллион раз большую этого обратного значения (ее «микро» значение). Следовательно, MIRED (сокращенно – М, MR или mrd, мрд) – это величи­на, представляющая собой обратный микроградус:

1 000 000×(1/Т) = 1 000 000/Т = 10⁶/Т.

В некоторых публикациях можно встретить и другое сокращение – Micro Reciprocal Kelvin – Mireks.

Перевод значений цветовой температуры из Кельвинов в майреды приведены в таблице 3.

Таблица 3. Перевод цветовой температуры из Кельвинов в майреды

Кель-вины	0К	100К	200К	300К	400К	500К	600К	700К	800К	900К
2000К	500	476	455	435	417	400	385	370	357	345
3000К	333	323	313	303	294	286	278	270	263	256
4000К	250	244	238	233	227	222	217	213	208	204
5000К	200	196	192	189	185	182	179	175	172	169
6000К	167	164	161	159	156	154	152	149	147	145
7000К	143	141	139	137	135	133	132	130	128	127

В качестве примера, используя таблицу 3, выполним перевод балансных цветовых температур из Кельвинов в майреды: 3200К соответствуют 313 мрд, а 5500К – 182 мрд. Для 6000К перевод дает 167 мрд. и чтобы получить цветовую температуру источника света 5500К необходима коррекция:

182 мрд. – 167 мрд. = +15 мрд.

Чтобы «поднять» цветовую температуру с 3200 К до 5500 К также необходима коррекция, но уже на:

182мрд  313 мрд = 131 мрд.

Знак «плюс» указывает на то, что произошла коррекция цветовой температуры в сторону ее понижения, а знак «минус» – что выполнена коррекция, обеспечившая повышение цветовой температуры.

Изготовители светофильтров обычно указывают конверсионную способность в MIRED-единицах – «MIRED-сдвиг» для всех фильтров, изменяющих цветовую температуру.

СТВ-фильтры понижают величину цветовой температуры источников света, вы­раженную в MIRED, и поэтому маркируются величиной MIRED со знаком «минус», а СТО-фильтры – со знаком «плюс» (табл. 4).

Таблица 4. Сдвиг в MIRED-единицах для светофильтров СТВ/СТО

Фильтр	MIRED-сдвиг	Фильтр	MIRED-сдвиг
Full CTB	- 137	Full CTО	+ 159
¾ CTB	- 113	¾ CTО	+ 124
½ CTB	- 78	½ CTО	+ 109
¼ CTB	- 35	¼ CTО	+ 64
1/8 CTB	- 18	1/8 CTО	+ 25

Используя эту методику, можно определить, какой конверсионный фильтр потребуется для конкретного изменения величины цветовой температуры, или предсказать новую цветовую температуру при использовании конкретного фильтра.

В качестве примера определим конверсионный фильтр, который необходимо использовать для имитации лунного света (4100 К) при использовании ламп накаливания с цветовой температурой 3200 К. Воспользовавшись формулой MIRED = 10⁶/Т или табл. 3, определим для этих значений величины майред:

10⁶/3200К = 312 мрд и 10⁶/4100К = 244 мрд.

Таким образом, потребуется коррекция цветовой температуры:

244 – 312 = – 68 мрд.

Из табл. 4 выбираем светофильтр ½ CTB, обеспечивающий MIRED-сдвиг на величину «минус» 78 мрд.

Учитывая, что допуски для цветовых температур лежат в пределах:

для 3200 К ± 150 К, а для 5500 К ± 400 К и представляют собой сдвиг приблизительно в 14 MIRED-единиц, можно считать правомерным использование фильтра ½ CTB, который находится в пределах этого допуска. Т. о. фильтры, изменяющие цветовую температуру с целью ее коррекции, можно использовать и для создания эффектов освещения. В табл. 5 показаны нестандартные изменения балансной цветовой температуры ламп накаливания с помощью конверсионных фильтров.

Таблица 5. Конверсия цветовой температуры ламп накаливания

Фильтр	Конверсия	MIRED-сдвиг
Full CTО	3200→2100	+159
¾ CTО	3200→2300	+124
½ CTО	3200→2400	+109
¼ CTО	3200→2650	+64
1/8 CTО	3200→2950	+26

Строго говоря, термин «цветовая температура» должен использоваться только для температурных источников света, то есть источников, которые светятся благодаря их нагреву: Солние, лампы накаливания, угольные дуги, керосиновые лампы, свечи.

Форма спектрального распределения энергии для этих источников подобна форме распределения энергии для абсолютно черного тела – «полного излучателя», и тогда между ними может быть прове­дено соответствующее сравнение. Источники света, которые излучают свет от электрического разряда, имеют тенденцию к «пиковым выбросам» в своем спектре и не могут дать хорошую корреляцию (соответствие) с полным излучателем, основан­ным на нагреве. К таким источникам относятся люминесцентные (флуоресцентные) лампы, натриевые лампы низкого давления, натриевые лампы высокого давления, ртутные лампы высокого давления, металлогалогенные лампы, светодиодные излучатели.

Для таких источников существует проблема именно коррекции их спектра. Но эту задачу, например, для различных люминесцентных ламп можно решить с помощью корректирующих светофильтров серии Fluoreszent Correction System (табл.6), изменяющих значения зеленой или пурпурной составляющих спектра.

Таблица 6. Фильтры Fluoreszent Correction System

№ фильтра	Наименование	Эквивалент серии СС
244	Plus Green	СС 30 Зеленый
245	Half Plus Green	СС 15 Зеленый
246	Quarter Plus Green	СС 075 Зеленый
278	Eighth Plus Green	СС 0375 Зеленый
247	Minus Green	СС 30 Пурпурный
248	Half Minus Green	СС 15 Пурпурный
249	Quarter Minus Green	СС 075 Пурпурный
279	Eighth Minus Green	СС 00375 Пурпурный

В эту же серию входят светофильтры №№ 241 Fluorescent 5700 Kelvin, 242 Fluorescent 4300 Kelvin, 243 Fluorescent 3600 Kelvin, 219 Fluorescent Green.

К корректирующим фильтрам следует отнести и серию Arc Correction

№№ 212, 230, 232, 236, 237, 238, обеспечивающих в основном коррекцию цветовой температуры металлогалогенных и дуговых ламп до значения 3200К ламп накаливания, а №213 White Flame Green абсорбирует ультрафиолетовые излучения. В каталогах можно найти и специализированные ультрафиолетовый №226UV фильтр и поляризационный №239 Polarizer фильтр. Последний имеет коэффициент пропускания 50% и создает MIRED-сдвиг на +12,9 майред.

Для получения диффузно-рассеянного распределения света на освещаемом объекте съемки на пути светового потока от осветительных приборов, оконных проемов и просто на натуре необходима установка рассеивателей, выполненных из диффузионных светофильтров различной плотности и фактуры или стеклоткани различной плотности и фактуры. Диффузионные светофильтры изменяют характер светораспределения осветительного прибора, делают его более мягким, рас­сеянным. Степень диффузности освещения зависит от структуры и плотности материала. Диффузионные светофильтры достаточно часто используются с эффектными светофильтрами.

В практике операторского освещения для перераспределения светового потока осветительных приборов и естественных источников света применяются различного размера отражатели, изготовленные из специальных пленок: с зеркальной глад­кой или перфорированной поверхностью, а также белые диффуз­но-рассеивающие пленки. Кроме отражателей, из этих же пленок изготавливаются световые зонтики. Световой поток осветительного прибора, отра­женный от их внутренней или наружной поверхности и направ­ленный на освещаемый объект, создает эффект «обволакивания» светом. Зеркальные пленки золотистого цвета окрашивают отражен­ный световой поток в теплые золотисто-желтые тона.

Formatt, Lee, Rosco, Strand Lighting постоянно расширяют ассортимент серии диффузионных светофильтров и отражающих поверхностей (в табл. 7 – последнее предложение диффузионных фильтров от компании Chris James Lighting Filters), позволяющих оператору создать или откорректировать самые различные свето- и цветотональные рисунки.

Таблица 7. Пленочные диффузионные светофильтры

S1 1/4 Tough Spun	Softens light and reduces intensity by 1/4 stop. Made from polyester.
S2 1/2 Tough Spun	Softens light and reduces intensity by 1/2 stop. Made from polyester.
S3 3/4 Tough Spun	Softens light and reduces intensity by 3/4 stop. Made from polyester.
S4 Full Tough Spun	Softens light and reduces intensity by 1 stop. Made from polyester.
S5 1/8 Tough Spun	Softens light and reduces intensity by 1/8 stop. Made from polyester.
129 Heavy Frost	Used for soft light effect, 75µ base.
216 White Diffusion	Used for soft light effect, 50µ base, available in 25'x60" rolls.
217 Blue Diffusion	Increases colour temperature. Used for soft light effect, 50µ base.
220 White Frost	Used for soft light effect.
221 Blue Frost	Increases colour temperature lightly, used for soft light effect.
224 Daylight Blue Frost	Combination of Heavy Frost and Full CTB.
225 Neutral Density Frost	Combination of Heavy Frost and Neutral Density, 2 stops total.
228 Brushed Silk	Used for soft light effect.
250 Half White Diffusion	Used for soft light effect.
251 Quarter White Diffusion	Used for soft light effect.
252 Eighth White Diffusion	Used for soft light effect.
253 Hammersmith Frost	Used for soft light effect.
255 Hollywood Frost	Used for soft light effect.
256 Half Hammersmith Frost	Used for soft light effect.
257 1/4 Hammersmith Frost	Used for soft light effect.
416 3/4 White Diffusion
420 Light Opal Frost
450 3/8 White Diffusion
452 1/16 White Diffusion
Tracing Paper	Used for soft light effect, rolls 82'x60"(25m x 1.52m)
F1 Frost	Used for soft light effect, 36µ base.
F2 Frost	Used for soft light effect, 50µ base.
F3 Frost	Used for soft light effect, 75µ base, available 25'x60" rolls.

Коллекция диффузионных фильтров Rosco насчитывает более 20 различных материалов. А в новой коллекции Rosco Cinegel 3000-й серии максимально объединены все диффузионные материалы, котрые представлены в виде рулонов размерами 1,22 м×7,62 м. Большинство диффузионных материалов также представлены в листах 50 см×61 см.

Нейтральные или нейтрально-серые осветительные пленочные светофильтры применяются для ослабления интенсивности светового потока источников света без изменения их спектра излучения и характера светораспределения осветительных приборов. Нейтрально-серые све­тофильтры №№298, 209, 210, 211, 299 имеют различную плотность 0.15, 0.3 0.6 0.9, 1.2, что позволяет ослабить световой поток на 0.5, 1, 2, 3 и 4 диафрагмы. Нейтральные светофильтры имеют ахроматическую окраску. Так как пленка, на основе которой изготавливаются све­тофильтры, не изменяет направление прошедших лучей, характер светораспределения источников света не меняется. Для экономии электроэнергии вместо снижения светового потока нейтрально-серыми светофильтрами лучше взять осветительный прибор меньшей мощности. Нейтральные светофильтры можно использовать с осветительными приборами малых мощностей, если освещенность объекта съемки невозможно измененить смещением прибора от освещаемого объекта или регулировкой величины светового потока диммированием, снижением напряжения притания. Чаще всего они устанавливаются в оконных проемах для снижения перепадов освещенности, уменьшения контраста между интерьером и натурой. При этом также возможна комбинация конверсионных фильтров и нейтрально-серых светофильтров.

Ниболее часто используются для решения художественных задач освещения при кино- видеосъемках пленочные эффектные цветные светофильтры. Эти светофильтры охваты­вают большую гамму цветов и имеют различную плотность т. е. насыщенность цветовой окраски (в каталогах этот параметр дополняется коэффициентом пропускания). Эффектные светофильтры ис­пользуются для усиления цвета декораций, создания световых эффектов различного цвета (пламя костра, свечи, лунный свет), создания цветных пятен, тонирования освещения светлых объек­тов, в телеспектаклях, в концертных номерах.