Настройка цветовых оттенков при использовании трехточечной схемы освещения

В трехточечной схеме освещения обычно используется контрастный теплый/холодный свет. Основной свет может быть как теплым, так и холодным, но заполняющий свет при этом должен иметь цвет противоположного тона. Насыщенность цвета зависит от задачи, которую выполняет система освещения. При освещении зрительного зала цветовой контраст может быть более резким, однако слишком сильный контраст при освещении разных сторон лица актера в процессе видеосъемки для последующего воспроизведения или трансляции на больших экранах часто приводит к искажению изображения.

Рисунок 1. Два луча с косинусоидальным распределением интенсивности, перекрывающиеся на уровне половинной интенсивности. Наиболее однородная освещенность между лучами, испускаемыми одинаковыми источниками и имеющими «косинусоидальное», или «смешивающееся», распределение, которое характеризуется профилем в виде пика, достигается при перехлестывании лучей на уровне половинной интенсивности

Схема многоточечного освещения

Освещение с использованием трехточечной схемы при видео- или киносъемке может создать слишком сильный контраст между светлыми и темными областями. Поэтому в таких случаях обычно применяется четырехточечная или многоточечная схема освещения, которую иногда называют ювелирной. В четырехточечной системе освещения источник основного света перемещается непосредственно перед объектом съемки, а два источника устанавливаются по бокам объекта. Положение источника фонового света остается таким же, как в трехточечной схеме (рисунок 2).

Поскольку основной свет направлен на объект фронтально, то объект кажется слишком плоским для человеческого глаза, которому трудно различать мелкие детали при таком освещении. При съемке на камеру актер выглядит более естественно за счет сглаживания теней на лице.

В системе освещения для гастрольных туров источниками основного света служат прожекторы следящего света. Во время представления на каждого члена труппы много раз падает свет как минимум двух прожекторов следящего света, таким образом, освещение обеспечивается пятиточечной системой. При отсутствии прожекторов следящего света в качестве источников основного или фронтального освещения используются прожекторы с линзой Френеля, парблайзеры или прожекторы Leko, поскольку эти приборы более доступны по сравнению с автоматизированным осветительным оборудованием. Исключением являются те случаи, когда стоимость работ по монтажу оборудования очень высока, как в конференц-залах, или длительность выступления ограничена, как во время проведения транслируемых по телевидению мероприятий, например церемоний вручения наград. В таких условиях часто используются автоматизированные осветительные приборы. Например, Североамериканское международное автошоу, длящееся две недели, проходит в Детройте в зале с очень высоким потолком. Чтобы изменить направление света в таком зале, придется вызывать монтажную бригаду, которая вынуждена будет воспользоваться подъемником. Стоимость подобных работ крайне высока. Поэтому в зале для проведения шоу устанавливается в основном автоматизированное осветительное оборудование. Телешоу очень часто отличаются жестким съемочным графиком, не позволяющим выделить достаточное количество времени на переориентацию осветительных приборов. Для экономии времени, требуемого на переориентацию источников света, многие телестудии полностью оснащают автоматизированной осветительной аппаратурой.

Рисунок 2. Четырехточечная схема освещения (по часовой стрелке с левого верхнего угла): вид сверху, вид сбоку, вид спереди, окно визуализации

Расчет освещенности

Большинство производителей автоматизированных осветительных приборов указывают их фотометрические характеристики, в том числе проекционное расстояние, ширину луча, поле обзора, а также освещенность в люксах и фут-канделах[1]. С помощью этой диаграммы художник по свету может быстро оценить, обеспечивает ли прибор требуемую освещенность и поле обзора при заданном проекционном расстоянии (рисунок 3).

Подобная диаграмма позволяет сделать приблизительные оценки, выбрать осветительное оборудование и наметить схему его расположения, но такую диаграмму нельзя использовать для получения фотометрических характеристик в любой ситуации. Например, в соответствии с этой диаграммой, прожектор заливающего света Martin MAC 2000 с линзой Френеля и средним углом зума (27 градусов) должен создавать освещенность величиной 136 фут-кандел (1461 люкс) и 87 фут-кандел (9351 люкс) на проекционном расстоянии 16 и 20 м соответственно, что совпадает с данными, указанными на сайте производителя. Однако диаграмма не дает информации об освещенности на расстоянии от 16 до 20 м. Ее величину можно рассчитать путем экстраполяции, используя правильные формулы. Тем не менее некоторые фотометрические диаграммы также позволяют получить силу света прожектора в канделах (кд), зная которую, можно вычислить освещенность в центре луча для любого проекционного расстояния. Например, из той же диаграммы видно, что сила света прожектора составляет 374 тысячи кандел. Чтобы найти освещенность, скажем, для расстояния 18 м, можно использовать закон обратных квадратов, который утверждает, что освещенность равна отношению силы света к квадрату проекционного расстояния.

Рисунок 3. Фотометрическая диаграмма, на которой указаны проекционное расстояние, ширина луча, поле обзора, а также освещенность в люксах и фут-канделах

Закон обратных квадратов: освещенность [люкс или фут-кандела] = сила света [кандела] ¸ (проекционное расстояние [метр или фут])²,

освещенность = 374000 кандел ¸ (18 м)²,

освещенность = 1154 люкса (107 фут-кандел).

Если сила света известна, то можно найти проекционное расстояние, на котором прибор создает требуемую освещенность. Например, если осветительный прибор, который планируется использовать в качестве источника основного света, характеризуется силой света 250 тысяч кандел, а минимальная освещенность на сцене должна составлять 1614 люкс (150 фут-кандел), то максимальное проекционное расстояние, рассчитанное по закону обратных квадратов, будет равно:

освещенность = сила света ¸ (проекционное расстояние)²,

расстояние² = сила света ¸ освещенность,

расстояние = (сила света ¸ освещенность)^1/2,

расстояние = ,

расстояние = 12,45 м (40,85 фута).

При известном проекционном расстоянии по теореме Пифагора можно вычислить высоту подвеса осветительного прибора (рисунок 4).

Рисунок 4. Прямоугольный треугольник со сторонами a, b и c. Сторона, которая находится напротив прямого угла, называется гипотенузой (a)

Теорема Пифагора: a² = b² + c², где a — гипотенуза.

(Проекционное расстояние)² = (горизонтальное расстояние между источником освещения и объектом)² + (вертикальное расстояние между источником освещения и объектом)².

Для достижения оптимального результата источники основного и заполняющего света должны располагаться под углом максимум 45° к горизонту. В противном случае свет создает слишком резкие тени под глазами, носом и подбородком. Если проекционный угол составляет 45°, то, как показано на рисунке 5, вертикальное расстояние между объектом и источником освещения равно горизонтальному расстоянию между ними. Обозначим это расстояние через X.

(Проекционное расстояние)² = Х² + Х² = 2Х²,

(проекционное расстояние)² = 2Х²,

(проекционное расстояние)² = ,

проекционное расстояние = Х,

Х = (проекционное расстояние) ¸ ,

Х = (проекционное расстояние) ¸ 1,414,

Х = [12,45 м (40,85 фута)] ¸ 1,414,

Х = 8,8 м (28,9 фута).

Следует помнить, что для вычисления расстояния между источником освещения и полом, т. е. высоты подвеса осветительного прибора, необходимо прибавить к полученной величине высоту сцены, а также половину высоты освещаемого объекта.

Рисунок 5. Схема, на которой показаны горизонтальное и вертикальное расстояния между источником освещения и объектом, а также проекционное расстояние. Если проекционный угол составляет 45°, то горизонтальное расстояние между источником освещения и объектом равно вертикальному расстоянию между ними

Высота подвеса источника освещения (относительно пола) = вертикальное расстояние между источником освещения и центром объекта + высота сцены + половина высоты объекта,

высота подвеса = 8,8 м (28,9¢) + 1,8 м (6¢) + 1 м (3,28¢),

высота подвеса = 11,6 м (38¢).

После определения проекционного расстояния можно вычислить диаметр луча при его падении на объект для заданного угла раскрытия луча. Эта величина показывает, достаточно ли освещена рабочая зона.

Если угол раскрытия луча прибора составляет, например, 24°, то для расчета диаметра луча при заданном проекционном расстоянии следует использовать формулу для прямоугольного треугольника.

На рисунке 6 показаны угол раскрытия луча и угол обзора осветительного прибора. Линия, соединяющая осветительный прибор с объектом, представляет собой проекционное расстояние (в футах или метрах). Эта линия также делит угол раскрытия луча пополам и является одним из катетов прямоугольного треугольника. Ближайший к осветительному прибору угол этого треугольника составляет половину угла раскрытия луча, длина противолежащего этому углу катета равна половине ширины луча (в футах или метрах), а третья сторона треугольника является гипотенузой.

tg (угол раскрытия луча ¸ 2) = (ширина луча ¸ 2) ¸ проекционное расстояние,

ширина луча = tg q ´ проекционное расстояние ´ 2,

где q — ½ угла раскрытия луча.

Рисунок 6. Прямая, соединяющая точку фокуса осветительного прибора с освещаемым объектом, представляет собой катет прямоугольного треугольника. Прилежащий к этому катету острый угол составляет половину угла раскрытия луча, длина противолежащего упомянутому углу катета равна половине ширины луча, а третья сторона треугольника является гипотенузой

Чтобы выяснить, какое количество осветительных приборов необходимо для равномерного освещения сцены заливающим светом, следует разделить ширину сцены на ширину луча при заданном проекционном расстоянии.

Если поле обзора слишком мало, осветительный прибор можно сдвинуть назад. Но поскольку освещенность обратно пропорциональна квадрату проекционного расстояния, то небольшое изменение этого расстояния сильно влияет на освещенность.

Если поле обзора слишком велико, можно его покинуть или установить осветительный прибор ближе к сцене. Однако если свет не попадает в те области, которые не должны быть освещены, положение осветительного прибора можно не менять.

Расчетная освещенность

В зависимости от требуемого уровня детализации освещаемого объекта суммарная освещенность сцены в зрительном зале, создаваемая источниками основного и заполняющего света, должна лежать в пределах от 100 до 150 фут-кандел (от 1076 до 1615 люкс). В идеале общее освещение зала, за исключением эвакуационного освещения и другого регулируемого местными нормами освещения, должно быть как можно более приглушенным. Слабое общее освещение помогает сконцентрировать внимание зрителей на представлении и подчеркивает освещение сцены.

Требуемая для видео- или киносъемки освещенность варьируется от 80 до 300 фут-кандел (от 860 до 3228 люкс), а в некоторых случаях даже превышает указанную максимальную величину. Для съемки с помощью чувствительных новых камер достаточно более слабого освещения, однако при увеличении яркости света они позволяют уменьшить зернистость и повысить глубину резкости. Для учета стабильности светового потока, скачков напряжения, наличия фильтров, влияния рассеяния и ослабления, вносимого загрязненными оптическими компонентами, желательно, чтобы расчетная освещенность, создаваемая системой освещения, составляла приблизительно 125 % требуемой максимальной освещенности.

В следующей статье мы поговорим о цветовой температуре, окончательной проработке световой партитуры, цветной заливке и проецировании изображений и лучей.

Текст Виталия Романова.

[1] Люкс — единица измерения освещенности в системе СИ. Один люкс равен освещенности поверхности площадью 1 м² при световом потоке падающего на нее излучения, равном 1 лм. Фут-кандела — единица измерения освещенности в английской системе. Одна фут-кандела равна освещенности поверхности площадью 1 фут² при световом потоке падающего на нее излучения, равном 1 лм. Если в качестве единиц измерения расстояния используются метры, то освещенность записывается в люксах, при измерении расстояния в футах освещенность исчисляется в фут-канделах.