Немного физики
Свет движется по прямой линии и распространяется от своего источника во всех направлениях. Изготовители осветительной аппаратуры контролируют этот световой поток (ширину луча или пучка света) и предлагают различные фокусирующие системы, которые позволяют делать световой пучок жестким (сфокусированным) или мягким (рассеянным). Следовательно, недостаточно знать, что мы будем использовать электрическую лампу мощностью 1 киловатт, поскольку это ничего не говорит об освещенности, которую эта лампочка нам обеспечит. Все что мы знаем о 1-киловаттной лампочке ? это то, что она будет потреблять 4-амперный ток при напряжении 240 вольт.
Вот простой пример того, как небольшая мощность (в ваттах) одной отдельной электрической лампочки помогает осмыслить работу автомобильной фары. При включении ближнего света мы получаем пучок света, позволяющий освещать большую площадь дороги непосредственно перед автомобилем. Когда же мы переключаем фару автомобиля на дальний свет, электрическая лампочка той же самой мощности будет освещать узкий участок дороги далеко впереди машины.
В действительности мы хотим измерить яркость одного источника света по сравнению с другим. Яркость конкретного источника света наиболее полно можно описать, рассматривая его светоотдачу, а не мощность. В 1946 г. был принят международный стандарт, устанавливающий способ измерения силы света по известной шкале. Единицей измерения силы света была выбрана кандела (кд). Если источник. света силой в одну кан-делу излучает свет равномерно во все стороны, то количество светового потока внутри единичного телесного угла называется люменом (лм). Большинство изготовителей осветительной арматуры подразделяют свою продукцию на основе количества люменов, приходящегося на один ватт мощности электрического источника света. Это позволяет нам определять яркость одной лампы по сравнению с другой. Например, ксеноновая лампа «ярче» стандартной вольфрамовой лампы накаливания той же мощности в ваттах.
Одна кандела Площадь = 1 м2 расстояние -один метр один люкс
Рис. 2.5. Здесь показана взаимосвязь между канделой и люксом. Если изготовитель осветительной аппаратуры указывает светоотдачу конкретного образца своей продукции в люменах на ватт, то и суммарный световой выход будет рассчитываться посредством умножения числа люменов на ватт на мощность лампы в ваттах. После этого общая освещенность объекта в люксах может быть определена с помощью формулы: люксы = люмены/площадь (в квадратных метрах).
Если мы вставим эти лампы в осветительные прибор и начнем изучать пучки света, нам потребуется другое сравнение. Нам нужно будет рассмотреть световую энергию, которая достигает места своего назначения. В этом случае мы используем единицу освещенности, которая имеет название люкс (лк). Люкс представляет собой освещенность поверхности площадью один квадратный метр, обеспечиваемую попаданием на нее светового потока величиной в один люмен (рис.2.5).
Все это может показаться очень сложным, однако является необходимым для понимания вами основных терминов, с которыми вы можете встретиться. Вы обнаружите, что технические требования к телекамерам устанавливают тот минимальный уровень освещенности объектов съемки, который необходим для работы с этими устройствами. Использование освещенности этого уровня даст неплохое изображение, однако вам потребуется значительно большее, чтобы получить картинку желаемого качества, отличающуюся хорошим разрешением, отсутствием помех (в большей степени обычно присутствующих в виде искаженного изображения, чем «снега»), а также высокой цветовой четкостью. Будет более реальным для изготовителей осветительной аппаратуры сообщить вам о том, чтобы вы посмотрели на изображение, получаемое при освещенности 1 люкс, однако картинка не будет приемлемой до тех, пока вы не увеличите освещенность до 15 люкс.
Типичные уровни освещенности, с которыми вы будете иметь дело, обычно характерны для жилых помещений (75?250 люкс), восхода солнца (0?150 люкс) и яркого солнечного света (50000?1000000 люкс).
Теперь легко понять, почему мы чаще не пользуемся осветительной аппаратурой при съемках на натуре. Наиболее качественные телевизионные изображения имеют общую яркую освещенность с возможными нежными и тонкими изменениями в «темных» или «светлых» углах картинки. Диафрагма объектива телекамеры всегда может быть закрыта для контроля уровня освещенности при сохранении глубины резкости, что создаст пространственный эффект, который как бы отодвинет объект съемки от присутствующего в кадре фона.
Существует очень сложная взаимосвязь между напряжением электрического питания, подаваемого к осветительной аппаратуре, током (и, следовательно, мощностью в ваттах), цветовой температурой и сроком службы источника света (рис. 2.6). Очень небольшое уменьшение напряжения не ока- ; жет заметного влияния на цветовую температуру, но сможет удвоить долговечность лампы при очень незначительных потерях в светоотдаче.
Бригаде студийных осветителей необходимо осознавать эту взаимосвязь, потому что все электрические контуры регуляторов освещенности снижают светоотдачу лампы в результате изменения подаваемого к ней напряжения или тока. Это в свою очередь уменьшает мощность в ваттах, что делает свет лампы менее ярким. Подобное явление будет оказывать влияние на общую цветовую гамму изображения. Поэтому здесь должна быть найдена так называемая «начальная точка», при которой лампа используется наиболее эффективно в отношении ее ожидаемой долговечности, после чего может быть выполнена регулировка телекамеры на баланс белого. Небольшие уменьшения уровней освещенности создадут желаемый визуальный эффект без слишком заметных изменений в цветовой гамме изображения. Если сцена требует микширования, то на съемке эта процедура выполняется с помощью видеомикшера, в то время как в театре этого добиваются за счет постепенного уменьшения яркости осветительной аппаратуры.
Рис. 2.6. Кривые, отражающие очень простую взаимосвязь между увеличением или уменьшением напряжения, подаваемого к лампе, влияющим на величину тока, фактическую светоотдачу и ожидаемый срок службы.
Можно видеть, что повышение напряжения с 240 В до 252 В (5%) на 20% увеличивает яркость лампы и на 50% снижает ее долговечность. Если мы используем лампу при напряжении 228 В (уменьшение на 5%), то потеряем несколько меньше 20% в светоотдаче, зато выигрыш в сроке службы лампы составит около 100%.
При работе вольфрамовой лампы ее нить начинает испаряться. Парообразный вольфрам оседает на холодных участках колбы лампы и образует налет черного цвета. Это обстоятельство в свою очередь повышает температуру колбы и со временем приводит к образованию влаги. Кислород, содержащийся в этой-влаге, разъедает нить накала и формирует оксид вольфрама, образование которого вызывает еще большее почернение участков колбы лампы. Этот цикл повторяется до тех пор, пока колба лампа не становится почти полностью черной, а нить накала не расплавляется (лампа взрывается). Колбы самых современных ламп заполняются инертным газом с добавками галогенов (хлора, иода, брома) или их соединений, которые реагируют с вольфрамом нити накала с образованием прозрачных соединений. Поскольку это предотвращает почернение лампы, нить накала постепенно становится тоньше, а потом уже начинает плавиться.
Было обнаружено, что для продления срока службы лампы необходимо, чтобы ее температура была выше примерно 250С, \ при которой галид вольфрама возвращается к нити накала, позволяя ее металлу восстанавливаться. Поскольку нет гарантии того, что вольфрам будет восстанавливаться точно в том месте, в котором он был потерян, со временем утончение нити накала вызовет взрыв лампы.
Для того чтобы поддерживать высокую температуру лампы, большие колбы из обычного стекла заменяются небольшими кварцевыми баллонами. Вот почему современные лампы отличаются портативностью и называются кварцево-галогенными лампами.
Соблюдение чистоты является очень важным фактором при замене и обращении с кварцевыми лампами. Малейшие количества натрия (которые могут присутствовать в отпечатках пальцев на колбе лампы) разрушают кварц, ухудшают его оптические характеристики и снижают срок службы лампы.
Лампы, заполненные инертным газом с соединениями брома, непригодны для применения совместно с регуляторами освещенности, поскольку уменьшение мощности, вызывающее понижение температуры в колбе, способствует коррозии вольфрама в присутствии брома, что в свою очередь ведет к сокращению срока службы лампы.
Нити накала современных ламп, особенно обладающих высокой мощностью, отличаются тем, что они очень тонкие и работают при очень высоких температурах. Будьте осторожны при обращении с ними, когда они нагреты, поскольку любой внезапный толчок приведет к повреждению нити накала. После окончания работы с осветительной аппаратурой она должна быть выключена раньше любого другого оборудования и иметь возможность как следует остынуть перед транспортировкой.
Низковольтные лампы, работающие от аккумуляторных батарей, очень удобны при съемках на натуре по нескольким причинам. Выгода низкого напряжения и, следовательно, более высокого тока при заданной мощности в ваттах (W= VI), состоит в том, что нить накала лампы будет толще и короче. Более толстая нить накала будет иметь больший срок службы и сопротивляемость к воздействиям при транспортировке.
Поскольку такая лампа имеет меньшую длину, ее можно заключить в зеркало для получения более мощного и плотного светового потока (рис. 2.7). На практике в этом случае 12-воль-товая лампочка мощностью 100 ватт способна обеспечить приблизительно такую же освещенность, которая обычна для 240-вольтовой лампы мощностью 500 ватт.
Кварцево-галогенная лампа с вольфрамовой нитью накала
Кварцево-галогенная лампа с дихроичным зеркалом
Стандартная лампа накаливания с вольфрамовой нитью
Рис. 2.7. Сопоставление размеров стандартной лампы с вольфрамовой нитью накала, меньшей кварцево-галогенной лампы эквивалентной мощности и такой же лампы, вставленной в зеркало и составляющей с ним одно целое. Зеркала, применяемые в таких лампах, известны как дихроичные, поскольку, несмотря на то, что свет от них отражается вперед, инфракрасное излучение (тепловой поток) проходит через тыльную поверхность зеркала.Это позволяет уменьшить тепловой поток в переднем направлении примерно на 70%.
