燈光的顏色與光譜分析一

　　舞臺演藝中燈光的顏色極其豐富多彩，有的燈光師運用大白光照明舞臺景物，原法原味，十分耐人尋味；有的燈光師喜用色光，大面積染色、小塊點(diǎn)彩，格外撩動(dòng)觀(guān)眾的眼球。 　

　　舞臺燈光的顏色主要來(lái)源于兩個(gè)途徑：電光原的光色和電光源（或燈具）附加濾色片所引發(fā)的光色。 　　

1、電光源的光色及其光譜分析
　　舞臺燈光中各種各類(lèi)電光源百色齊放，亮艷紛呈，它們的顏色都統一冠之以相應的色溫或相關(guān)色溫，采用黑體的輻射溫度定量地科學(xué)表述光源的光色，數字化地表述生理上、心理上的視覺(jué)量是一大進(jìn)步。圖1是黑體在各種不同輻射溫度下的光譜輻射相對能量公布曲線(xiàn)圖，解讀圖譜可知： 　　

　　1.黑體（熱輻射光源）的輻射擊溫度不同，其光譜輻射相對能量公布也不同，溫度愈高，其總輻射相對能量愈大。 　　

　　2.各溫度下的光譜相對而言能量公布曲線(xiàn)是連續的、不間斷的。 　　

　　3.溫度不同時(shí)，光譜輻射相對能量公布中，紅、藍波段的輻射能量之比亦不同。輻射溫度愈低，紅、藍輻射能量之比愈大，則其光色愈偏暖、偏紅，記作光源的色溫低；輻射溫度愈高，其藍、紅輻射能量之比愈大，則光色愈偏白、偏藍，記作光源的色溫高。雙色色溫計就是基于這個(gè)光學(xué)原理制造的。 　　

　　舞臺照明用電光源主要有兩大類(lèi)：熱輻射光源和氣體放電光源。歸屬于熱輻射光源類(lèi)的有：鹵鎢燈（鹵素燈）、蒸鋁泡、白熾燈等，歸屬于氣體放電燈類(lèi)的有：氙燈、金鹵燈、熒光燈等。它們具有各自不同的光譜輻射相對能量分布，刺激人眼后，通常會(huì )呈現出不同的光色效應。但也存在著(zhù)“同色異譜”現象，即不同光譜相對能量公布的光也會(huì )引發(fā)相同的顏色視覺(jué)，或曰相同的光色也可能有不同的光譜相對能量分布。 　　

　　某熒光燈（3200K）與鹵鎢泡（3200K）的光譜相對能量分布，某熒光燈（5500K）與日光（5500K）的光譜相對能量分布。解讀這四條譜線(xiàn)，可以引發(fā)見(jiàn)解如下： 　

　　1.不同的光淅擁有不同的光譜相對能量分布，呈現不同的光色，分別標注以不同的色溫3200KT5500K。 　　

　　2.同色異譜現象客觀(guān)存在。兩種光源有相同的色溫，但兩者的光譜相對能量分布并不完全相同。 　　

　　3.色溫3200K光源的光譜分布中藍、紅光相對能量的比例較小，而色溫5500K光源的光譜分布中藍、紅光相對能量的比例有很大提升。 　　

　　4.鹵鎢燈與日光的光譜相對能量分布曲線(xiàn)是連續的，是平滑過(guò)渡的，而熒光燈的光譜相對能量分布曲線(xiàn)有幾個(gè)波峰，間夾著(zhù)幾條強烈輻射的線(xiàn)光譜，它們是幾種熒光粉化學(xué)元素的特征譜線(xiàn)。 　　

　　雖然熒光燈與相應的鹵鎢燈或日光的光譜相通能量分布曲線(xiàn)的走向大體相同，但光譜分布的細節仍有差異，有的波段的差異還是很大的。盡管它們標以相同的色溫3200K或5500K，然而在其背后仍隱含著(zhù)兩者的區別： 　　

　?。?）鹵鎢燈、太陽(yáng)與黑體一樣，都是熱輻射光源，它們的色度點(diǎn)就是在色度圖的黑體軌跡上，而熒光燈與黑體不同，是氣體放電燈，它的色度點(diǎn)偏離黑體軌跡線(xiàn)，只是表明其與3200K或5500K色度點(diǎn)最為接近，才標注以色溫3200K或5500K。為了區分兩者的這種差異，氣體放電光源的顏色冠之以“相關(guān)色溫”。 　　

　?。?）標注相同色溫的熱輻射光源和氣體放電光源產(chǎn)并不擁有相同的顯色性。由于熒光燈具有顯著(zhù)的線(xiàn)光譜分布特征，通常它們的顯色指數低于同色溫的熱輻射光源。 　

　　鏑燈（一種金屬鹵化物燈）的光譜相對能量分布曲線(xiàn)圖，顯見(jiàn)，整個(gè)光譜范圍由連續光譜構成的基礎上間夾著(zhù)幾處光譜輻射很強的線(xiàn)光譜，藍、紅光的相對比例較高。鏑燈的色溫在5000K-600K之間，其光譜分布與日光相近，但顯色性不及日光，其顯色指數在80-90之間。它是一種高色溫、高顯色性、高光效的氣體放電燈，完全滿(mǎn)足于舞臺、影視燈光領(lǐng)域的技術(shù)要求，顯現出越來(lái)越廣闊的應用前景。 　　

　　氙燈光譜相對能量分布曲線(xiàn)，其光譜分布與日光十分接近，整個(gè)光譜范圍是連續光譜，僅在480nm左右有一小波峰，具有更強的輻射能量。由此不難推斷：氙燈也是一種高色溫的電光源，色溫約為5500K，具有優(yōu)異的顯色性能，其顯色指數可高達94。氙燈優(yōu)秀的綜合性能在氣體放電燈中出類(lèi)拔萃，它在高光度遠射程追光燈、投影燈、投光燈中的研發(fā)、應用早已開(kāi)花結果。 　　

　　當舞臺燈光進(jìn)行漸明漸暗調光時(shí)，光源的光色和色溫會(huì )產(chǎn)生相應的變化，表明其光譜輻射相對能量分布改變了。例如，鹵鎢燈從額定電壓值下調光時(shí)，光參數的變化規律是：光亮度和色溫逐漸降低，光色漸漸向紅色方向漂移，反之，當工作電壓推升時(shí)，光亮度和色溫都會(huì )提高，光色從紅折色向黃白色漸變，在燈前配置色片的情況下，運用調光或非額定電壓工作狀態(tài)時(shí)，要考量光源色溫變化連帶引發(fā)色光變化的大趨勢。 　　

2、色光及其光譜分析 　　

　　燈光的顏色可能實(shí)現轉換，最簡(jiǎn)單，最實(shí)用，最常用的方法是在光源（或燈具）前配置特制的濾色片，便能獲得新的光色。 　　

　　濾色片有兩大類(lèi)：色溫轉換濾色片（或稱(chēng)色溫較正濾色片）和彩色燈光濾色片。濾色片具有對光有選擇性吸收的光學(xué)特性，如濾色片介質(zhì)對可見(jiàn)光譜各波長(cháng)的光具有不同比例的吸收，改變了光源的光譜相對能量分布，其透射光刺激人眼會(huì )誘導出不同于光源的光色效應。不同色品的濾色片擁有各自不同的光譜透射率曲線(xiàn)，傳達出它們不同選擇性吸收的光學(xué)特性。 　　

　　在對色光和濾色片作光譜分析之前，先重溫一下可見(jiàn)光譜范圍的顏色效應（見(jiàn)表2），以利應用和迅速反饋。 　　

2．1色溫轉換濾色片光譜分析
　　色溫轉換色片可以用來(lái)提高或降低照明光源的色溫，以實(shí)現照明場(chǎng)景中光源色溫的平衡、和諧，或達到光源色溫與攝影（像）機所需色溫相一致，以使被攝景特有良好的色彩還原。色溫轉換濾色片又簽名雷登片，它有兩大系列，即雷登82系列（也稱(chēng)藍色系列）和雷登85系列（也稱(chēng)橙色系列），前者能提升光源的色溫，后者能降低光源的色溫。

表1光譜波段的劃分及其顏色
波長(cháng)/顏色 紅 橙 黃 綠 藍 　紫
代表波長(cháng) 700 620 580 510 470 420
波段范圍 750-640 640-600 600-550 550-480 480-450 450-400

表2雷登片的分類(lèi)、規格及其性能
雷登82系列　　提升色溫 雷登85系列（橙色系列） 降低色溫
雷登82 　　　　雷登85 　　　　　　6000K—3200K
雷登82A 3200K—5000K 雷登85A 　　　　　　5000K—3200K
雷登82B 3200K—3700K 雷登85B 　　　　　　4000K—3200K
雷登82C 3200K—3500K 雷登85C 　　　　　　3500K—3200K 　　

　　雷登82的光譜透射率曲線(xiàn)圖，該色片對550nm～670nm的可見(jiàn)光有很強的吸收，在很大程度上抑制了紅、橙、黃色光的透射，而對480nm～380nm的可見(jiàn)光吸收很少，光源中的藍、紫光成份有很高的透射率，致使雷登82的透射光中藍、紅光的相對比例增大了，即提升了光源的色溫。視藍、紅光相對比例增大的不同程度，提升光源色溫的幅度也不同。雷登82系列劃分成幾種規格，供各種不同需求時(shí)采用（見(jiàn)表2）。 　　

　　雷登85的光譜透射率曲線(xiàn)圖，該濾色片對580nm～700nm波段的可見(jiàn)光有較高的透射率，即它對光源中紅、橙、黃光的吸收較少，而對380nm～550nm波段的可見(jiàn)光有很低的透射率，即它對藍、紫光有很大的抑制作用，致使雷登85的透射光中藍、紅光相對比例減小了，即降低了光源的色溫。視藍、紅光相對比例減小程度不同，光源色溫降低的幅度也不同。雷全登85系列同樣也劃分成幾種規格，以供各種不同需求時(shí)選用。（見(jiàn)表2）。