光线与光效：直射光源和色温对光量的影响

光是辐射能，是电磁波的一种。我们所利用的日光光线是其中的可见部分（波长在400-700纳米之间）。一般日常用的光源有两种：自然光源、人工光源。自然光源如日、月、星、天空、闪电等；人工光源如火、烛以及各种类型的灯光等。

不管何种光源，就其发出的光线性质而言，均可分属两类：直射光和散射光。

直射光为点状光源发出的光线，其典型光源为太阳及带聚光透镜的照明灯具。直射光的特点是光线硬，照射在对象上具有明暗清晰的光线线条；受光面亮，受光面和背光面的明暗过渡强烈，对象表面结构上的褶皱、起伏能明显地表现出来，并能造成鲜明投影。

散射光为发光面大的光源发出的光线，其典型光源是天空和在灯罩前有柔化光线装置的灯具。散射光的特点是光线软，受光面和背光面明暗过渡柔和，没有明晰的投影或根本无投影，因此，它易于减弱对象表面结构上的起伏不平。

例如，影片《沙鸥》“圆明园废墟”一场戏中有两个时空：现实时空和回忆时空。回忆时空用的是直射光照明（见图2-8），光线线条清晰，人物、景物的形状轮廓表现得鲜明，富有立体感、透明感，它适合表现沙鸥热恋时愉快而甜蜜的心境。现实时空则处理在阴天，散光照明，显得平板；人物、景物全靠自身色阶差异而区别，立体感很弱，它恰好突出了沙鸥此时此刻心灰意冷的心境（见图2-9）。这是利用不同性质光线照明而造成不同意境的最成功的实例。

图2-8

图2-9

光色在这里指色温。色温用于表示热辐射光源的光谱成分，是衡量光线所含色度的一种单位。每一种光源都有其特定的光谱能量分配，也就是说，具有某种色度，一般用色温（K）来标识。实际色温的高低是说光线中所含不同波长光量的多少。含长波光多，光线色度偏黄，由橙及红，色温低；含短波光多，光线色度偏青，由蓝及紫，色温高。白光中等量地包含可见光谱中各种波长的光线。不同色光，其波长大致范围可以参见表2-1。

表2-1 不同色光的波长大致范围

蓝、绿、红为三原色，用它们可以合成任何颜色。如果等量地将三种色光混合就会产生白光。晴天中午的日光加天空光就是白光，因为它等量地含有可见光谱中各种波长的光线（见彩图2-1）。

表2-2显示太阳在不同高度时，太阳、天空及综合光的色温概数。

表2-2 自然光源色温概数

表2-3显示的是各种人工光源的色温概数。

表2-3 人工光源的色温概数

光源的色温高低，对画面摄影主要有如下两方面的影响：

1.光源色温影响被摄对象本色的感知和再现

物体看起来有颜色，主要是因为物体对投射其上的光线进行选择吸收的结果。白光照明时，红色物体之所以呈红色，是因为它将投射其上的白光中其他波长的光都吸收而只反射红光，因此，看起来是红色（见彩图2-2）。其他有色物体颜色的产生也是基于此理。若用色光照明，对象颜色和光源色度相同，则色彩再现鲜艳；若是互为补色，则色彩再现为暗，甚至变色。黑、白、灰等消色物体，由于它们没有选择吸收性能，只有反射率不同，故在白光照明条件下，只呈现黑、白、灰等不同阶调层次。有色光照明，被摄物体则呈光源色（见彩图2-3）。

2.感光材料无法在同一时刻纠正不同色温光源带来的被摄物体色彩差异

对于传统化学感光材料—胶片，在生产时就要根据拍摄环境的光源来决定染料配方。电影胶片多为两种平衡色温：日光片和灯光片。日光片是按标准日光平衡，即光源色温为5400K时，保证拍摄对象的色彩准确还原；灯光片是按标准钨丝灯光平衡，即光源色温为3200K时，保证拍摄对象色彩准确还原。只有在胶片要求的色温照明条件下进行拍摄，被摄对象色彩才能得到原原本本的再现。高于指定色温，对象再现偏蓝；低于这个色温，对象则偏黄。

数字摄影机使用传感器生成电信号来成像，通过改变电信号的比例改变所需的平衡色温。而为了使用时更加便捷，数字摄影机内部已经存储了不同种白平衡预设档位，比如，日光档（按照标准日光5400K已校准好）、灯光档（按照标准钨丝灯色温3200K已校准好）、手动微调档（范围在2000K至9000K，以100K为最小量级递增或递减）。当然，还有一个或多个自定义档位来存储用户自己现场校准的白平衡设定。日光档和灯光档为摄影师保留了使用胶片拍摄所形成的习惯，而自动白平衡校准和手动白平衡微调这两个功能则带来了前所未有的色温调节自由度。

火光、钨丝灯光等光源有一个共同点，就是它们都是热辐射光源，即利用加热来发射光线。这类光源的特点是其发射的可见光谱是连续的。由于日光的光谱也是连续的，所以在火光和钨丝灯光照明下，物体的色彩是正常的。一些光源的发光原理不是利用加热，比如荧光灯，也就是生活中的日光灯管，它利用高压电激发荧光粉来发光。由于荧光灯的光线光谱不连续，即发射的光线成分中本身就缺少某种色彩，那么被照射物体中反射的光自然也缺失这种色彩。以热辐射光源为例，其显色指数（Ra值）可以达到100，意味着光谱是连续的；而非热辐射光源，如荧光灯，高显色性的型号Ra值能达到90，意味着光谱是不连续的。

由于色温是热辐射光源发出的光线的特征，我们只能利用与其看起来接近的热辐射光源的色温值来描述非热辐射光源的相近色温。例如，艾丽莎摄影机的白平衡设置有4300K色温的荧光灯一档。而在不将光谱校正为连续的情况下，无论如何调节摄影机的白平衡设定，光谱缺失导致的偏色都是无法矫正的。为了尽量弥补这种光源缺陷带来的色彩还原问题，数字摄影机配备有CC色彩偏移量调节。例如，民用日光灯管中缺少一定的品红色光成分，导致所拍摄的画面整体偏绿，这就需要将摄影机中色彩偏移量向品红成分调一些。以ALEXA摄影机为例，其绿/品红色彩校正可以达到-8CC至+8CC的范围（1CC=035柯达CC）。

光量由两个因素决定：光源发光强度；被照明对象与光源距离。在相同照度（E）条件下，各物体的不同反光率是物体之间阶调差异的基础。相同反光率的物体，形状近似，就容易混一，尽管它们所处的位置有前有后，但也会重叠而无法区分。在这种情况下，造型的重要表现手段就是运用光的强弱。两个形状和颜色完全相同的物体，如果一个处于阳光下，另一个处于阴影中，由于光照强弱不同，两者既不会合一，也不会重叠。根据这一原理，那些主要表现对象、情节重点、富有重要情节信息的细部，都可以用光的强弱或者改变其与光源距离等方法使其突现出来。光的强弱配置以及构成的不同层次，可以增强空间透视感的效果。

光比指的是投射光在被摄体上形成的亮与暗之间的亮度和照度值之比。比如，景物中最高亮度和最低亮度之比；相邻对象之间的明暗之比；被摄体上主、副光的光比，等等。光比大小决定着画面的明暗、反差，形成不同的色阶层次，构成不同的画面调子。光比还有另外一层表现含义，那就是在空间中明暗面积分布的比例，它是构成画面亮调子或暗调子的重要因素。暗的部分在画面中占七，亮的部分占三，即7：3，画面即呈暗调；相反则是亮调。若两者相当，并有足够的中间层次，即为中间调。如果在一个场面乃至一个段落中始终保持某种调子的优势，那么它就将成为建构该场面和段落的基调。

现实中存在的人们视觉感受的光线照明形态主要有以下几种：

1.平调光线照明形态

大发光面光源照明对象即出这种效果。它均匀照明受光对象及对象的受光部位。构成此光效最典型的光源是室外阴天。室内大面积门窗作为光源，在阴天或无阳光直接射入的情况下，背着光源观察或拍摄，也将获得平调光效果。天空、大面积门窗作为光源，因散射光线相对从各个方向照明对象，对象之间便全靠其自身的形色结构不同而相互区别。大面积散射光照明光线的方向性不明显，因此，对象的表面结构粗糙不平、起伏凸凹便不明显，给人的感受是平板、缺少变化，但它能造成柔和感。若有意运用这种光线形态，必须注意选择对象之间形色结构的差别，特别是主体和背景的色阶差异（见图2-10）。

图2-10

2.明暗光线照明形态

照明对象的光线是由点状光源发出的。它将在对象上产生明显的受光面和背光面，从而构成明暗面。明暗光线照明形态取决于光源、拍摄（观察）位置及被摄对象三者之间的角度关系。当太阳、拍摄角度与被摄体成一直线时，即为平调形态；只有角度在45°以上才能形成典型的明暗光线照明形态。三者之间的角度关系变化，明暗比例关系就会发生变化。角度越大，暗的比例越大；亮的比例，则与角度大小成反比。

明暗光线照明形态易于表现对象的立体形态和质地，也易于使众多色阶相同的对象相互区别，色阶不同的对象更好区分。它也有利于空间深度表现（见图2-11）。

3.剪影、半剪影光线照明形态

剪影、半剪影光线照明形态是纯物理现象的生理反应，剪影、半剪影的构成除物理成因外，更多为生理机制参与的结果。剪影、半剪影光线照明形态有三种构成情况：（1）背景很亮，背景前的一切景物根本没有或很少有光线照明，如以明亮的天空、雪地或室内大面积门窗为背景，前面的景物就是最典型的剪影；（2）被摄体为极强的逆光所照明，被摄面照明的光度极弱，就会出现剪影、半剪影视觉效果；（3）主体和背景亮度比差极大，超过人眼调节机制的阈限，或人眼只对亮部适应，不能将暗部纳入可观察范围，暗的部位就会被感知为剪影或半剪影（见图2-12）。如以明亮的门窗或反光的水面为背景时就会如此。剪影和半剪影的区别只在被摄体照明程度的不同。剪影是被摄对象未被照明，或虽有光，但其照度却在可感光照度的最低密度以下。半剪影则有为可视所必需的照度水平。

平调光线照明形态的影像是平面的，光学线条是柔和的，但仍可分辨出表面结构，甚至有利于分辨出对象的细部、质地和色彩。剪影和半剪影影像也是平面的，但它们却难以分辨对象的表面结构、细部、质地和色彩，而只能表现对象的清晰轮廓、形态和运动。

图2-11

图2-12

俗话说，“形影相随”，意思是说，影子是随着形体而来的。这话只说对了一半。没有光，即便有形体也不会有影，因此光才是关键。但光必须是点状光源发出的直射光线，才能产生投影。光源和投影始终在一条直线上，在光源方向看不到投影。投影有大小、虚实、深浅之分：

1.投影大、小，取决于投影体与光源（主要指人工光源）的距离(www.xing528.com)

投影体离光源越近，投影越大；距离越远，则投影越小。投影始终在光源相对方向。

2.投影虚、实，由光线性质决定

点状光源发出的直射光线造成的投影十分清晰；散射光要么没有投影，要么投影虚幻，不清晰。万里无云的晴日，投影最清晰；薄云日光，虽有投影，也不会太清晰。

3.投影深、浅，与周围反射光的强弱及投影面的色阶明暗有关

周围反光强，投影淡；周围反光弱，投影则深。投影面的色阶浅，投影清晰；投影面的色阶深，投影模糊。

水面，尤其是平静水面，易出倒影。如果在阴天，倒影则更是十分清晰。水有波纹，虽可产生倒影，但它是波动的，形状是曲折的、变形的。冰面，若表面光滑，也会出现倒影。

镜子、玻璃、光滑表面都可造成反影。它和倒影一样，都可被拍摄下来，但其清晰程度取决于摄影时的对焦点不能对在镜面上。若把焦点对在镜面或对在被摄体上，影像肯定都是虚的。清晰焦点等于：摄影机到镜面距离加镜面到被摄体距离。

相对于以笨重的碳精灯为代表的早期电影灯具，现代影视照明设备相当轻便、灵活。从光学结构来看，主要有聚光灯、泛光灯和柔光灯；从光源类型来看，主要有金属卤钨灯泡（钨丝灯）、高压气体放电灯泡（镝灯）、低压气体放电灯（荧光灯）和发光二极管（LED灯）四类；从光源色温角度来看，主要有高色温、低色温和可变色温三类；将相应的光线结构与光源进行组合，可以得到适应于各种照明用途的灯具，用以创造不同光线效果，体现各种光线性质，如直射、散射等。此外，还有各种各样的挡光设备与反光设备，等等。我们这里一并简述如下：

影视聚光灯光学系统，通过能够聚光的透镜，使点光源的光学投射汇聚为一定角度内。聚光灯在影视和舞台皆为主力照明灯具（见图2-13）。影视聚光灯透镜的结构通常为表面类似于螺纹的菲涅尔透镜。为了增加光能利用率，在灯泡后还会安置金属反光碗。大功率聚光灯可在较远距离上照明对象，方便地面场景内的工作。

聚光灯的光源可以采用低色温的金属卤钨灯泡、高色温的镝灯灯泡。金属卤钨灯泡能发射色温在3200K左右的低色温光线，价格便宜，无频闪，无噪音，显色性最好，但寿命短，发光效率相对低。镝灯灯泡只能发射色温在5400K至7000K的高色温光线，发光效率高，但价格相对昂贵，需要专门的变压器（俗称电子牛），存在频闪，显色性尚可。无论哪种光源，都必须为近似点光源，才能配合灯体光学设计形成可控光束。

聚光灯通过调节旋钮来调节光源与透镜的前后移动，控制焦点、照明范围及光照强度。光源在螺纹透镜焦点上，投射的光束是平行光，照明的范围适中，投影清晰；光源在螺纹透镜焦点前面，光束是散射的，照明的范围大，光强度弱；光源在螺纹透镜焦点后面，得到的是汇聚光束，光照范围小，光照度强。以ARRI品牌聚光灯为例，大型的如StudioT24这个型号，采用菲涅尔透镜，24千瓦的钨丝灯泡，色温在3200K，重量达到60公斤。小型的如TUNGSTEN650Plus型号，也采用菲涅尔透镜，功率为650瓦，重量仅为2.6公斤。

使用了螺纹透镜的影视聚光灯与使用球面透镜的舞台聚光灯相比，其投射光斑边缘较为虚化，过渡柔和。在影视画面中，这比较适合模拟现实中的路灯、台灯所产生的光区。但其光线仍未汇聚光束，因此在影视拍摄中易于遮挡，也方便很多灯同时使用而互不干扰。

大功率聚光灯在棚内用于再现太阳光线效果。它可从远距离照射，照明范围大，光线均匀，投影清晰。如果用它模拟太阳光效，通过门窗造成的投影，由于上述原因会造成极强的真实感。大功率聚光灯用于摄影棚室内外大场面，光源单一，效果可信，更可用于外景和实景的大场面。

中等功率聚光灯是棚内外最常用的灯具，它主要做环境和人物主光用。例如：品牌功率为1千瓦的某低色温聚光灯在6.5米处照明时，照射范围直径为6米，照度约3400Lux，设置感光度为ISO100，速度1/50秒拍摄，光圈即可用F/5.6。这样的光圈可给予较大范围景深，人物和背景都很清晰。

图2-13

小功率聚光灯的照明范围小，照度低，通常做局部照明用。它的优点是体积小、重量轻，运输及安装都比较便捷，另外，它还可以在狭小空间中做主光，或局部修饰光效。图2-14中所示为某品牌生产的小型聚光灯，该灯具的特点是轻便（灯体不到600克）、功率低（150瓦）、光效率高（聚光强度1：25）、开角调节范围广（4.5度-48度）。核心技术在于其使用了经过精密计算的非球面聚光透镜，使得该灯具在任何聚焦位置上都能获得清晰均匀的光斑。

在影视剧摄制的特定场景中，如果对光束效果、光斑轮廓清晰度、照射距离都有极高的要求，则会使用一种称之为“成像灯”的远距离聚光灯。这种灯的外形特点是细长，其中镜头部分可以变焦，占灯体的比例较大。它具有光束感强、光斑清晰、产生阴影明显和照射距离远等特点。

图2-14

泛光灯常常被称作PAR灯，它是一种结构简单的反射式灯具，没有透镜而只有球面反光碗作为反光部件。同聚光灯一样，PAR灯也使用点光源，有金卤灯和镝灯灯泡两种。与同等聚光灯相比，PAR灯的光质更硬，射程远，具有更大的单位照度。泛光灯通常通过旋钮调节光源位置来调节光束角度大小。常见的PAR灯有：大功率镝灯，如ARRIMAX系列，提供18千瓦和12千瓦功率的两种型号，色温为5600K，常用于营造日景气氛；中等功率镝灯还有ARRIM系列，提供1.8千瓦到9千瓦功率的型号；小功率镝灯如ARRILUXPocket200。

PAR灯的光质“硬”、射程远的特点，使得大功率的镝灯光源PAR灯可以被用于日景外景戏模拟太阳光，或夜景外景戏模拟月光。相比于聚光灯照明所产生的虚幻影子，PAR灯能够在环境中刻画出被摄物体更加清晰的阴影边缘，贴近生活实际效果。它也常常被用于外景内搭的后景，或做轮廓光用。它能突出树干线条、山峦起伏、围墙质感，更有打出清晰光影的优点。

当把多盏PAR灯同向并排安置在一个支架上时，就有了多头PAR灯。这种灯具的总功率和总亮度是惊人的，因此常用于夜景外景戏拍摄时的大范围照明。舞台照明中有一种筒灯和PAR灯的基本结构相同，但它的灯体更长，能发射更窄的光束。在影视剧中，有时借用这种灯来实现戏剧化的阳光光束效果。

图2-15

柔光灯是指发出散射光的灯具。它有两种结构：一是柔光体与点光源的组合，如太空灯、气球灯、灯笼灯等。通常内部采用金属卤钨灯泡或镝灯泡发出高亮直射光，外部采用无纺布和框架制作的柔光体来使光线散射达到柔化效果（见图2-15）。二是直接利用发光面积大的光源进行照明。如KinoFlo系列柔光灯，就是采用多个三基色灯管来扩大发光面，得到柔和光线的。

采用柔光箱结构的柔光灯重量体积比相对较小。比如，使用一只纸灯笼和一个民用钨丝灯泡即可制作出灯笼灯，重量非常轻，但箱体体积大而携带不便，而且又因强度低而易损坏。太空灯是一种常用于摄影棚内悬吊的柔光灯的习惯叫法。它在装有多个光源的盘式灯头外部安装了一个可收放的圆柱形柔光罩，用于柔光；更外层有可移动的防火黑布，用于调节发光面积。气球灯是一个内部充满氦气、比空气还要轻的灯具，它可以悬浮在空中为大面积外景照明。

相比之下，采用大面积光源直接照明的柔光灯体积小巧，便于安置，可靠耐用，但由于光源直接外漏，因此也易损坏，使用时必须小心。

小型光源有两种灯具：一种是仅用于照明的携带式电瓶灯（见图2-16、图2-17）；另一种是能够起到照明作用的道具光源。携带式电瓶灯的最大优点是小巧轻便、机动灵活。它不仅适用于人数少的新闻纪录片拍摄，故事片摄影有时也需要它。如外景地没有电源，又运不进发电车的深山老林、高山峻岭，再如飞机客舱、船舱，轿车、火车车厢内等。这些场合地方窄小，空间有限，且光线多为昏暗，光量不足，携带式电瓶灯便于置放，就有了用武之地。早期携带式电瓶灯使用干电池、铅酸电池作为电源，钨丝灯作为光源，电量和发光效率都比较低，不仅发光时间短、亮度低，而且光效也比较单一。现在随着技术的发展，专用的电瓶灯普遍使用锂离子电池作为电源，三基色灯管或LED作为光源。它既可以发出直射光，也可以发出散射光，光效选择多样。使用便携式电瓶灯要注意及时充电。

图2-16

图2-17

道具光源属于道具，除了在镜头“内”充当“角色”外，它还能为场景和人物照明。1978年上映的美国电影《天堂岁月》开创性地使用了小型手持光源。在谈到“火烧麦田”这场戏时，摄影指导阿尔芒都说道：“剧本要人们拿着灯笼，问题是这些灯笼只是道具，事实上并没有照亮什么。我们希望灯笼能确实照亮这个场景，所以把灯笼接上电池腰带，装着暖色的灯泡，使光线看起来像火焰，而不是白光。重要的是，人们提着灯笼照亮场景，管它是火焰还是电力，只要真正发光而且看起来可信就行了。”在影片中我们看到，灯笼在作为道具的同时，还能为演员照明，增添环境中的动态光线气氛；既达到了曝光技术要求，又制造了真实可信的光线效果。

在今天的影视作品中，道具光源普遍受到重视。随着写实主义光效受到更多摄影师的青睐，现当代题材的影片也越来越注重便携光源的应用。电影《七宗罪》在凶案现场，将手电筒、灯管等小型道具灯作为主要造型光线，在塑造真实环境光线气氛的同时，也实现了暗调的画面效果，从而在叙事层面上营造了一种悬疑、危机的气氛。在最新的影视作品中，生活中的各种光源都可能被加以利用作为主要造型光线来源，手机屏幕光、电视和电脑屏幕光、手电筒光、台灯光等，它们既是画面中体现生活细节的道具，又是起到造型作用和营造光线气氛的有力元素。

便携灯具还有一个优点，就是容易形成自然光效。首先，便携灯的亮度可以根据环境背景亮度按比率灵活掌握，它可以产生景物与人物的理想光比。其次，作为道具，它可以出现在画面内，因此光位更加自由，使人物形象上的影调层次更加丰富和细腻，也更容易制造眼神光，使人物造型更加有力突出，艺术效果比较理想。

LED是一种集成化的光源，发光部件与透镜融为一体，因此从结构上来说，LED既可以是一种光源，也可以是一种灯具。LED光源有轻便小巧、光效高、启动迅速、寿命久、可靠性强和低压直流供电等优点。它既可以独立使用，也可以组合为发光阵列。目前，应用LED光源的影视灯具有两个发展方向：一是使用大功率单颗LED取代原有光源而成为LED聚光灯或LED泛光灯；二是由几十、数百颗LED组成发光阵列，成为LED柔光灯（见图2-18）。这样的灯具，其厚度往往仅有三四厘米，完全可以在狭小空间内大量使用，固定方式简单。

LED技术最令人瞩目的发展潜力还在于光效的灵活性上。图2-19为某品牌应用了RGB三基色技术的LED柔光灯。它通过微电脑电路对大量的红、绿、蓝三原色发光阵列进行智能调节，就能实现调控亮度、色温、色彩的效果。色温可在2000K至9000K之间调节，显示色彩种类可达1670万种。它将控制功能集成在一个很小的有线或无线控制器中（见图2-20），就可以由一名技师远距离操作多台灯具的光强和光色，这既给影视照明人员带来了很大的创意空间，也简化了照明部门的现场工作，给现场拍摄带来效率和效果的极大提升。

图2-18

图2-19

图2-20

虽然LED光源有多方面优势，但它也有一些先天不足，最主要的是显色性问题。显色性是评价光源的一项重要指标，其反映的是光线能够还原被照射物体固有色的能力。显色性高的光源能够正确还原被照射物体的色阶构成、主色调，还原色彩和质感的表现。显色性低的光源无法正确反映某些色彩、过渡，尤其是体现在对肤色还原上的偏色，给画面带来极大的影响。影响显色性的因素是光源发光光谱的连续性。太阳光、火光、钨丝灯都是热辐射光源，其光谱连续，显色性为100%。三基色灯管、气体放电光源和LED光源，由于光谱不连续，先天显色性不足。当然，随着技术的进步，在对显色性要求高的专业领域，三基色、气体放电光源已经基本能够达到要求。相信LED光源在改良后，也能够在不远的将来解决显色性问题。当LED光源被大量投入影视剧拍摄后，其轻便灵活、低压节能、智能控制和可变光色等特点将带来影视照明从创意到工作方式的巨大变革。