Газовые источники света можно также описать их цветовой температурой, только в этом случае мы используем так называемую корреляционную цветовую температуру.
В целях получения контрольной точки и правильного воспроизведения цветов были определены стандартные источники белого света. На практике используется несколько определений (стандартов). Эти стандартные источники белого света обозначаются как А, В, С, D6500 и W.
Источник А — самый обычный стандарт, поскольку он представлен вольфрамовой лампой, которая для уменьшения горения нити заполняется газом. Именно поэтому большинство других, позднее разработанных, стандартов основано на источнике А.
Как уже упоминалось, при определенной температуре характеристики вольфрамовой лампы во многом совпадают с излучением абсолютно черного тела. Это означает, что спектр источника А, при определенной температуре, может быть представлен только одной характеристикой — температурой, равной температуре абсолютно черного тела. Если быть точными, реальная температура вольфрама и абсолютно черного тела, при которой их спектры считаются идентичными, не совсем одинакова. Абсолютно черное тело приблизительно на 50° К горячее. Характеристика спектра стандартного источника А определяется как цветовая температура 2854° К, тогда как реальная температура нити — приблизительно 2800° К. Однако это различие незначительно, и теоретическое приближение правомерно и принимается в качестве дескриптивного фактора для цветовой температуры таких источников.
Источник стандарта В излучает белый свет, аналогичный прямому солнечному полуденному свету.
Источник В можно получить, фильтруя свет из источника А через специальный светофильтр.
Точно так же, используя другой тип светофильтра, можно получить стандартный источник света С.
Как видно из диаграммы, характеристики источников В и С нельзя представить в виде цветовой температуры абсолютно черного тела. Однако если цвет абсолютно черного тела выглядит аналогично источнику В или С, мы пользуемся термином «корреляционная цветовая температура». Так, корреляционная температура источника В равна 4880° К, источника С — 6740° К.
В 1965 г. Международный комитет по свету (CIE) предложил новый стандартный источник света, который, предположительно, представлен средней цветовой температурой дневного света и обозначается как стандарт D. Рекомендуемая корреляционная цветовая температура для стандарта D равна 6500° К, поэтому данный стандарт обозначается D6500. Этот источник света нельзя получить посредством изменения источника А, но его спектральная характеристика приближается к некоторыми другим физическим источникам, как в случае соразмерного смешения трех люминесцентных слоев ЭЛТ цветного монитора. Говоря о системах видеонаблюдения, нам важно помнить этот факт, поскольку D6500 часто рекомендуется для цветных мониторов.
Рис. 2.18. Рассеяние спектральной энергии различных источников света
Рис. 2.19. Цветовая температура различных источников света
Наконец, существует еще один, фиктивный источник света с однородным распределением излучаемой энергии, которая внешне напоминает плоскую горизонтальную линию. Он используется только для вычислений и обозначается кодом W. Человеческий глаз легко приспосабливается к разнице цветовых температур, и наш мозг автоматически компенсирует цветовые вариации различных источников света. Светочувствительные слои пленки, ЭЛТ и ПЗС-матрицы несколько отличаются друг от друга. При использовании пленочных фотоаппаратов для корректировки цветовой температуры нужно пользоваться специальной пленкой или оптическими фильтрами. При работе с телекамерами компенсация производится при помощи электроники (вручную или автоматически).
Наконец, как уже упоминалось, необходимо учитывать цветовую температуру экрана монитора. Температура большинства ЭЛТ равна 6500° К, но некоторые могут иметь более высокую (9300° К) или низкую (5600° К) температуру.
Говоря о системах видеонаблюдения, нам очень важно знать, как работает человеческий глаз, и как будет видно далее из текста, фактически мы используем аномалию человеческого глаза, чтобы «обмануть» мозг, заставив его думать, что мы смотрим «фильмы». Эта аномалия заключается в инерционности человеческого зрения. Инерционность — самый важный «дефект глаза», используемый в кинематографии и телевидении. Глаз не сразу реагирует на изменения интенсивности света. Происходит задержка в несколько миллисекунд, в течение которых мозг получает информацию относительно наблюдаемого объекта. Это отставание тем больше, чем лучше освещен объект.
Не все области сетчатки имеют одинаковую инерционность. Центральная область вокруг желтого пятна имеет большую инерционность. Инерционность зависит также от спектральных характеристик источника света, то есть от его цвета и яркости.
Все вышесказанное имеет большое значение для идеи кинофильма. Как видно из графика на рис. 2.20, инерционность зрительного восприятия очень сильно зависит от интенсивности света, или яркости той области, на которую мы смотрим. Чем ярче эта область, тем быстрее нужно менять картинки, чтобы мерцание не было заметно.
Рис. 2.20. Кривая инерционности зрительного восприятия.
В основе первых кинофильмов начала XX века, мультипликационных фильмов и даже «перекидных книжек», которыми мы играли в детстве, лежит концепция инерционности зрения. Когда расположенные в логической последовательности картинки мелькают у нас перед глазами со скоростью, равной инерционности зрения или превышающей ее, мы видим непрерывно движущуюся картинку, хотя она состоит из отдельных изображений.
Кинокамера записывает изображения со скоростью 24 кадра в секунду. Обычно этого достаточно для пленки, которая заряжается в проекторы с очень слабой интенсивностью света — подобно тем, какие использовались на заре существования кинематографа. Для большой аудитории необходимы более сильные проекторы большого размера и более яркие экраны (такие, которыми мы пользуемся сегодня). Поэтому необходимость увеличения первоначальной скорости 24 кадра в секунду очевидна.
С точки зрения фотографии, которая во многом совпадает с кинематографической, непрактично увеличивать частоту смены кадров в кинокамере больше 24 кадров в секунду, поскольку тогда придется сокращать время экспонирования каждого кадра пленки. Это возможно либо при условии более высокой чувствительности пленки, что приводит к увеличению ее зернистости, либо при увеличении отверстия диафрагмы объектива, в результате чего получаются не очень качественные снимки при более низком уровне освещенности, а также уменьшенной глубине резкости. Для кинематографистов ни одно из этих двух условий неприемлемо, поэтому был найден другой выход: увеличение частоты кинопроекции (а не записи) с 24 до 48 кадров. Просто, как все гениальное.