کلوین - فیلترها
كلوين ـ فيلترها
در درسهاي قبل، تفاوت بين دماي رنگ و شدت نور را بررسي كرديم و دانستيم كه شدت يا مقدار نور را توسط نور سنج اندازه گيري مي كنيم، اما در حين تصوير برداري بايد به نكته مهم ديگري بنام دماي رنگ نيز توجه كنيم كه باعث طبيعي شدن رنگهاي تصاوير بدست آمده مي شود.
ويليام تامسن دانشمند بريتانيايي در سال 1848 ميلادي در يك خانواده ثروتمند به دنيا آمد در زمان حيات تامسن، دولت بريتانيا به او عنوان بارون كلوين داد. به همين علت اغلب او را لرد كلوين مينامند. گاهي نويسندگان، حتي زماني كه درباره كارهايي كه وي پيش از دريافت اين عنوان انجام داده است گفتگو ميكنند، او را لرد كلوين مينامند.لرد كلوين استدلال كرد كه همه مواد از اتمهايي كوچك تشكيل شدهاند كه معمولاً در گروههايي كوچك به نام مولكول با هم تركيب يافتهاند. در گازها مولكولها آزادانه حركت ميكنند. در مايعات و جامدات در جاي خود ميمانند اما در همان جا به سرعت به جلو و عقب ميروند. او در سال 1877در حالي كه 29 سال بيشتر نداشت به كشف بزرگي دست يافت.
وي دريافت كه در دمايي بسيار پايين انرژي دروني موجود در مواد به پايينترين حد خود خواهد رسيد.كلوين اين دما را مبدأ اندازهگيريهاي خود به شمار آورد و تقسيمبنديهاي خود را بر حسب بازههاي درجه سليسيوس انجام داد. به پاس خدمات اين دانشمند بزرگ اين تقسيمبندي به نام كلوين نام گرفت. در سال 1967 مقياس كلوين به نام مقياس استاندارد دماسنجي مورد تصويب دانشمندان قرار گرفت.
رنگ نور ايجاد شده توسط يك لامپ مهتابي، با رنگ نور حاصل از يك لامپ 100 وات ، و هر دوي آنها با رنگ نور يك فلاش ، متفاوت خواهند بود، اگر چه ممكن است حتي هر سه منبع نور از نظر شدت، داراي اندازه يكساني باشند. اين تفاوت رنگ توسط چشم انسان بخوبي درك نمي شود و چشم ما معمولاً قادر است خودرا با شرايط جديد سازگاري دهد و قادر به درك اختلاف جزيي رنگها نيست. اما فيلم و نوار ويدئو براي بازسازي دقيق رنگها، بخوبي قادر به تشخيص رنگها هستند. ما مجبوريم براي پديد آوردن رنگهاي درست و طبيعي به بازشناسي دماي رنگي نور بپردازيم.
مسلم است كه رنگ بخودي خود حرارتي ندارد. تعبير اصطلاح دما يا حرارت رنگ بر اثر آزمايشها و تجربيات كه بوسيله يك دستگاه آزمايشگاهي بعمل آمده ساخته و پرداخته شده است. اين وسيله آزمايشگاهي كه به آن دستگاه «بدنه سياه» مي گويند يك دستگاه مولد نور كامل است و بدنه آن هيچ نوري را منعكس نميكند. هنگامي كه اين دستگاه به جريان الكتريكي متصل شود در اثر عبور جريان الكتريكي از مدارهاي داخلي دستگاه گرم و ملتهب ميشود و حالت يك منبع نور را پيدا مي كند. طي گرم شدن تدريجي، دستگاه نوري توليد مي كند كه مي توان بااندازه گيري طول موج آن، حضورش را در طيف قابل رويت نور حسن كرد. در هر مرحله التهاب و ايجاد يك رنگ ، حرارت حاصل نيز اندازه گيري مي شود. مثلاً هنگامي كه سيم ملتهب دستگاه به رنگ قرمز در مي آيد، علاوه بر اندازه گيري حرارت دستگاه در اين مرحله، طول موج و ديگر خصوصيات نور حاصل ، توسط وسايل سنجش مخصوص آزمايشگاهي ، بررسي و در لحظات مختلف التهاب دستگاه، مشخصات رنگ يادداشت مي شد. از اين طريق است كه گفته مي شود، اگر از فيلامان يك لامپ تنگستن مقدار معيني نيروي الكتريكي عبور كند و هنگام التهاب به رنگ خاصي در آيد، نور حاصله فرضاً 3200 كلوين ، حرارت يا دماي رنگ دارد. رنگ نور ، لحظه اي كه دستگاه به اندازه 3200 كلوين حرارت داشته باشد، اندازه گيري مي شود و ميگويند . اين يك نور 3200 كلوين است،اگر بدنه دستگاه آنقدر گرم شود كه نوري شبيه نور روز را توليد كند، حرارتي برابر با 5400 كلوين ايجاد خواهد كرد. ما بر اساس نوري كه دستگاه در آن لحظه بخصوص از خود ساطح مي كند، مي گوييم اين نور شبيه نور روز است . طيف نور را آزمايش و تجزيه مي كنيم و در مي يابيم كه طيف نور توليد شده به اصطلاح گسترده است و تمام رنگها در آن حضور دارند. هنگامي كه صحبت از حرارت يا دماي رنگ مي كنيم، ضرورتي ندارد كه منبع نوري (نور روز) حتماً به همان مقدار كه دستگاه ما توليد مي كند، ايجاد حرارت نمايد. مسلماً نور روز در مناطق معتدله كره زمين، در مواقع معمولي، حدود گرماي ايجاد شده توسط دستگاه را در سطح زمين پخش ميكند.
با توجه به آزمايشها و نتايج بدست آمده ، ديده مي شود كه دماي پايين رنگها، قرمز گونه و دماي بالاي رنگها آبي گونه اند. حرارت رنگ، معيار با ارزشي براي قضاوت در مورد كيفيت رنگ و منابع نور محسوب ميشود. در اين رابطه، مقايسه نور روز و نور چراغهاي تنگستن با دو دماي رنگ متفاوت، مورد سؤال قرار ميگيرد. نور روز و نور چراغهاي تنگستن، هر دو يك طيف بهم پيوسته نور توليد مي كنند. در اين طيف بهم پيوسته ، تـمام رنگها حضور دارند،ولي چگونه است كه لامپهاي تنگستن نوري زرد و قرمز گونه از خود ساطح كرده و نور روز تقريباً سفيد است؟ پاسخ اين است كه نور روز تقريباً همه رنگها، بطور يكسان و يا تسلط نسبتاً كم رنگ آبي وجود دارند، ولي در نور لامپهاي تنگستن، همه رنگها با تسلط كاملي از رنگهاي زرد و قرمز حضور دارند. بعضي از منابع نوري، فقط يك قسمت از طيف نور راتوليد مي كنند. لامپهاي پر شده با گاز سديم كه در روشن كردن خيابانها بكار ميروند، از اين طبقه هستند. در نور اين لامپها، نور زرد، نور مسلطي است؛ بنابراين، بدليل توليد فقط يك قسمت از طيف نور قابل رويت منبع توليد، نور خوبي براي تصوير برداري به شمار نمي رود. با چراغهاي نور پردازي براي صحنه هاي داخلي و شب، در درس نور پردازي آشنا خواهيم شد، اما در اينجا، منبع نور را به دو دسته عمده داخلي و خارجي تقسيم مي كنيم، يعني منابع نوري كه براي صحنه هاي داخلي و يا شب بكار مي روند، كه غالباً مصنوعي و ساخته دست بشرند و منابع نور خارجي كه براي صحنه هاي خارجي بدان نيازمنديم كه غالباً نور خورشيد وسايه، منبع اين دسته نورند. در اين تقسيم بندي، نورهاي داخلي را با حرارت 3200 كلوين ونورهاي خارجي را با حرارت 5400 كلوين مي شناسيم.
در سينما ، براي فيلمبرداري ، بسته به اينكه نياز به استفاده از نورهاي داخلي يا خارجي داشته باشيم، بايستي از فيلم هاي ساخته شده براي همان دماي رنگ استفاده كنيم، يعني، دو نوع فيلم، با دماي رنگ 3200 كلوين و 5400 كلوين ساخته مي شود. همچنين مي توان با فيلترهاي تصحيح كننده، منابع نوري را پوشانده و دماي رنگي آن را متناسب با فيلم مورد نظر ساخت؛ يعني مثلاً اگر در دوربين فيلم 5400 كلوين داشته و قصد فيلمبردراي با نورهاي داخلي 3200 كلوين را داريم، بايستي آنها را با فيلترهاي آبي رنگ، معروف به فيلتر 80 بپوشانيم تا دماي رنگ نور حاصله ،تبديل به نور 5400 كلوين شده و بتوانيم با فيلم مذكور فيلمبرداري كنيم. راه ديگري نيز موجود است و آن اينكه از نوع شيشه اي فيلتر آبي رنگ 80 جهت نصب بر روي عدسي دوربين فيلمبرداري استفاده كرد. در اين شيوه، ما نور فيلم را (يعني در مرحله گذر از عدسي) به نور 5400 كلوين تبديل كرده ايم، اما شرايط هميشه بهمين سادگي نيست. بسياري اوقات مجبوريم داخل اتاقي فيلمبرداري كنيم كه نور بخشي از آن توسط پنجره، يعني نور 5400 كلوين روز، روشن شده و بايستي بخش ديگر آن را توسط نورهاي مصنوعي ، يعني نور 3200 كلوين روشن كرد، يعني بطور همزمان، دو دماي رنگي نور متفاوت، با يك نوع فيلم در دست داريم. در اين گونه مواقع نياز به مقدمات بيشتر براي آماده شدن صحنه، جهت فيلمبرداري داريم.
فيلترهاي تصحيح كننده رنگ كه در كار تنظيم كلوين، بدانها نياز داريم، به دو دسته عمده ژلاتيني و شيشه اي تقسيم مي شوند. در ساخت نوع ژلاتيني دقت و خلوص كمتري بكار رفته و معمولاً براي يك يا چند بار پوشاندن منابع نور، بكار مي روند. نوع مرغوب فيلترهاي ژلاتيني در پشت عدسيهاي قابل تعويض، براي يكبار چسبانده و سپس دور انداخته مي شوند. نوع شيشه اي ، بدليل استفاده آن در جلوي عدسي دوربين، از كيفيت ساخت بهتري برخوردار است و مراقبت از آنها ضروري است؛ چون بطور دائمي مورد مصرف قرار ميگيرد. بكار گيري صحيح فيلترهاي شيشه اي ، نتيجة مطلوبتري دارد.
فيلترهاي تصحيح رنگ، از هر نوعي كه باشند، داراي دو رنگ عمده هستند:
1ـ فيلتر85 : فيلتر نارنجي رنگ ـ مبدل نور 5400 كلوين به 3200 كلوين
2ـ فيلتر 80: فيلتر آبـــي رنـگ ـ مبدل نور 3200 كلوين به 5400 كلوين
فيلترهاي تصحيح رنگ داراي طيف متنوعي هستند كه براي درجات مختلف كلوين، نورهاي متفاوت و ساعات متفاوت روز، بكار مي روند؛ اما جهت استفاده دقيق و صحيح از آنها، نياز به ابزار سنجش كلوين منبع نــور، بنام «كلوين متر» است، كــه به لحاظ تخصصي بودن براي سينما، از توضيح و تشريح كلوين متر و فيلتر هاي مختلف تصحيح رنگ مي گذريم.
اكنون با داشتن اطلاعات فوق، به بررسي راه حلهاي ممكن براي سوال مطرح شده مي پردازيم.
الف) فيلم موجود داخل دوربين 5400 كلوين مي باشد.(در صورتي كه نور روز هم به داخل صحنه ميتابد)
1ـ مي توان از چراغهاي نور روز يا آرك استفاده كرد كه داراي دماي رنگ 5400 كلوين هستند و بخش دوم اتاق را نيز با نور 5400 كلوين روشن كرده و به راحتي مشغول فيلمبرداري شد.
2ـ مي توان چراغهاي تنگستن 3200 كلوين را با فيلتر آبي 80 پوشاند و به دماي رنگ 5400 كلوين رسانده و بخش دوم اتاق را با آنها روشن كرده و فيلمبرداري نمود.
3ـ مي توان پنجره را توسط فيلتر نارنجي 85 پوشاند و نور پنجره را به 3200 كلوين تبديل كرده ، بخش دوم اتاق را نيز با چراغهاي تنگستن 3200 كلوين روشن كرد. ولي چون فيلم موجود 5400 كلوين است، بايستي جلوي عدسي دوربين از فيلتر شيشه اي 80 آبي استفاده كرد، تا نور 3200 كلوين هنگام ورود به دوبين، به نور 5400 كلوين تبديل گردد.
ب) فيلم موجود داخل دوربين 3200 كلوين باشد. (در صورتي كه نور روز هم بداخل صحنه ميتابد)
1ـ مي توان از چراغهاي آرك استفاده كرد تا نور يكدست اتاق 5400 كلوين گردد و سپس جلوي عدسي دوربين، فيلتر شيشه اي نارنجي 85 بكار برد.
2ـ مي توان از چراغهاي تنگستن پوشيده با فيلتر 80 استفاده كرد تا نور حاصله با نور پنجره بطور يكدست 5400 كلوين گردد و سپس از فيلتر شيشه اي نارنجي در جلوي عدسي استفاده كرد.
3ـ پنجره را با فيلترهاي نارنجي 85 پوشانده و نور آن را به 3200 كلوين تبديل كرد. بخش دوم اتاق را نيز با چراغهاي تنگستن 3200 كلوين روشن نمود تا وضعيت حاصل نور يكدست 3200 كلوين باشد.
4ـ چراغهاي آرك و پنجره را با فيلترهاي نارنجي پوشاند تا نور يكدست اتاق 3200 كلوين گردد.
* * *
طرح مسئله كلوين در دوربينهاي ويدئويي، به شكل «وايت بالانس»(White Balance) يا توازن نور سفيد ، مطرح شده است و توسط فيلترهاي دستي و يا اتوماتيك موجود در دوربينها و اخيراً در نوع پيشرفته و پيچيده آنها، توسط تنظيم الكتريكي و طول موج مناسب، براي فيلمبرداري تصحيح رنگ صورت مي گيرد و تنها براي يكدست نمودن نورهاي خارجي و داخلي است كه نيازمند استفاده از فيلترهاي ژلاتني براي پوشاندن منابع نوري هستيم.
حــالت تنظيم اتــوماتيك تقريباً نتــايج رضايت بخشي را براي تمام اشياء فراهم مي آورد وقتي علامت در ويزور نمايش داده شود، دوربين در حالت تنظيم اتوماتيك نيست، در اين حالت دگمه (W.B) را جهت حذف علامت فشار دهيد.
اگر دوربين در حين تصوير برداري از محيط خارج به محيط داخلي برده شود، تصوير ابتدا قرمز رنگ شده، اما بتدريج به رنگ طبيعي بر مي گردد.
*در شرايط تصوير برداري ذيل، ممكن است حالت تنظيم اتوماتيك ، نتايج مطلوبي به ما ندهد، در اين حالتها بايستي از تنظيم دستي استفاده كرد:
1ـ وقتي تصوير برداري با نور لامپهاي فلورسنت يا ناتريم (Natrium) باشد.
2ـ زماني كه ميزان حرارت و رنگي لامپ (كلوين) پايين باشد.
3ـ هنگامي كه در زمان تصوير برداري تغييرات ناگهاني در وضعيت نور بوجود بيايد.
4ـ تصوير برداري در محيط خارج به هنگام طلوع و غروب خورشيد باشد.
5ـ وقتي تصوير برداري در محيط بيرون با نور آتش باشد.
6ـ وقتي تصوير برداري از موضوع يا زمينه تك رنگ باشد.
تنظيم دستي نور سفيد
الف) اگر فقط يك منبع نور باشد
1ـ در پوش شيري رنگ عدسي را بگذاريد.
2ـ دگمه اتوماتيك يا دستي را روي حالت دستي قرار دهيد و دوربين را بسمت منبع نور نگه داريد.
3ـ دكمه W.B بيش از يك ثانيه فشار دهيد تا علامت مخصوص W.B در چشمي دوربين از حالت چشمك زن به حالت ثابت قرار گيرد.
ب) اگر چند منبع نور وجود داشته باشد.
1ـ درپوش شيري رنگ عدسي را برداريد. دكمه (اتوماتيك يا دستي) را روي حالت دستي قرار دهيد و دوربين را طوري بسمت يك كاغذ يا شيء سفيد بگيريد كه كاغذ يا شي ء سفيد كل محفظه ديد چشمي دوربين را در برگيرد.
فيلتر ها
فيلتر، قطعه شفاف اپتيكي است كه به منظور دست كاري در شدت ، دماي رنگ و ديگر تغييرات نوري در جلوي منابع نور يا بر روي عدسي دوربين نصب مي گردد . بسته به كار برد ، فيلترها را به سه دسته مختلف تقسيم كرده اند:
1ـ فيلترهاي تصحيح رنگ
2ـ فيلترهاي شدت نور
3ـ فيلترهاي تزئيني
فيلترهاي تصحيح رنگ
همان گونه كه در بحث كلوين آشنا شديد، نور سفيد داراي طيف رنگي است، در هر منبع نوري بخشي از طيف رنگي نور حضور بيشتري دارد كه باعث تحريف در ثبت رنگ اشياء در تصوير برداري ميگردد.
براي جلوگيري از طيف رنگي ناخواسته نور، از فيلترهاي رنگي جهت تحصيح نور استفاده مي كنند. فيلترها مي توانند بر روي چراغهاي نور پردازي، جلوي پنجره هاي اتاق ، پشت و يا جلوي عدسي دوربينهاي فيلمبرداري نصب شده و اصلاح رنگ نمايد.
فيلترهاي شدت نور يا فيلترهاي خنثي N.D
فيلترهاي غلظت خنثي داراي هيچ گونه رنگي نيستند (از نظر رنگي خنثي هستند) تنها وظيفه آنهاكم كردن شدت نور موجود در سر صحنه است. بدين ترتيب كه با درجات مختلف خاكستري كه در ساخت آنها بكار رفته داراي غلظتهاي متفاوتي گشته اند و هر كدام بسته به غلظت خود مانع از عبور نور مي شوند. اين فيلترها به ازاء هر 3/0 غلظت، يك درجه ديافراگم ، نــور كمتري از خــود عبور مي دهند كه براي راحتي كار آن را 3 N.D مينامند. به همين ترتيب مثلاً 9N.D باعث 3 درجه افت شدت نور مي شود.
كاربرد اين فيلتر غالباً وقتي است كه به هر دليلي نخواهيم يا نتوانيم ديافراگم را تنگتر از حد معيني ببنديم، لذا با بستن فيلتر مورد نياز بر روي عدسي ، شدت نور را نه توسط ديافراگم كه بوسيله فيلتر خنثي كنترل مي كنيم. مثلاً مي توان به منظور كنترل عمق ميدان، ديافراگم را به اندازه دلخواه تنظيم كرد و اضافة نور را توسط فيلترهاي خنثي كنترل نمود.
ممكن است فيلترهاي خنثي بصورت رول پشت پنجره ها نصب شده و هنگام فيلمبرداري از داخل اتاق ـ با وجود پنجره دركادر، بتوان نور داخل و خارج از اتاق را جهت نور دهي مناسب متعادل كرد. فيلترهاي خنثي را ميتوان روي همديگر نصب كرد و تأثير چند برابر كاهش نور را از آن نتيجه گرفت.
فيلترهاي تزئيني
فيلترهاي تزئيني غالباً جهت ايجاد جلوه هاي خاص و زيبا و بعبارتي تزئيني تصاوير بكار مي روند كه بسته به كار بردشان داراي تنوع زيادي هستند، مهمترين آنها عبارتند از : 1ـ فيلتر منشوري 2ـ فيلتر ستاره ساز 3ـ فيلتر نرم كننده 4ـ فيلتر مه ساز 5ـ فيلتر هاي تدريجي 6ـ فيلترهاي قطبي كننده 7ـ فيلترهاي ماوراء بنفش (رجوع شودبه كتاب فيلترها)
ضريب فيلترها
همة فيلترها به هر منظور كه بكار روند و از هر نوع كه باشند؛ مقداري از نور را جذب مي كنند و باعث كاهش نور وارده به دوربين مي گردند، پس بايد نور جذب شده توسط فيلترها جبران شود. عامل افزايش نور بوسيله «ضريب فيلتر»(Factor Filtter) مشخص مي گردد كه بجز فيلترهاي N.D در بقيه فيلترها به ازاء هر دو عدد ضريب، يك درجه ديافراگم بازتر لازم است. مثلاً هنگام استفاده از فيلترهاي با ضريب 4 بايد دهانه ديافراگم را دو درجه بازتر نمود. ضريب فيلتر معمولاً بر روي لبة فيلترها نوشته شده است. اگر ناگزير به سوار كردن چند فيلتر بـر روي هم باشيم بايستي ضرايب آنها را در هم ضرب كرده و سپس به ازاء عدد بدست آمده؛ براي هر دو عدد، يك درجه ديافراگم را باز نماييم. البته هنگام سوار كردن فيلترها بر روي هم بايد انتظار افت كنتراست و وضوح تصوير را داشته باشيم. به اين دليل نبايستي هيچگاه تعداد فيلترها از سه عدد تجاور كند.
لازم به ذكر است در دوربينهاي ويدئويي فعلي بدليل نور سنجي داخلي دوربين ، ضريب فيلتر توسط خود دوربين اندازه گيري مي شود و جبران نوري صورت مي گيرد.
جنس فيلترها
بطور نظري، همه مواد رنگي شفاف اعم از ژلاتين ، مواد پلاستيكي ، شيشه و سلفون مي توانند نقش فيلتر را بازي كنند به اين معني كه قسمتي از بازتاب نور را جذب و ساير تابشها را عبور دهند. اما بطور عملي اين خطر براي شما وجود دارد كه با پيش آمدهاي غير منتظرة نامطلوبي روبرو شويد كه حاصل ناخالصيهاي موجود در مواد مذكور است و باعث تحريفهاي ديگري مثل افت كيفيت تصوير، ناخالصيهاي رنگي و غيره خواهد شد.
فيلترها به سبب كاربردشان به يكي از اشكال زير ساخته مي شوند:
1ـ فيلترهاي ژلاتيني: كه بوسيله حل كردن مواد رنگي در ژلاتين مايع ساخته مي شوند، اين فيلترها همانند طلق شكننده و ظريف هستند. فيلترهاي ژلاتيني بوسيله لاية نازكي از ورني پوشانده شده اند كه سطح آنهارا بدون تغيير در كيفيت اپتيكي محافظت مي كند. اين فيلترها بايد داخل جعبه و در محلي خشك و خنك و عاري از گرد و غبار نگهداري شوند. فيلترهاي ژلاتيني غالباً براي پوشاندن منابع نور و پنجره ها بكار رفته و بندرت ـ وقتي كيفيت ساخت خوبي دارندـ در پشت عدسيها سوار مي شوند.
2ـ فيلترهاي شيشه اي: كه از يك ورقة ژلاتين سوار شده بين دو قطعه شيشه اي اپتيكي ساخته ميشوند كه كيفيت خوبي دارند اما رطوبت ـ كه در بعضي وضعيتها از درزها مي تواند نفوذ كند ـ موجب خرابي ورقة ژلاتيني مي شوند.
3ـ فيلترهاي استاتي: اين فيلترها كه از جنس استات رنگ شده ساخته مي شوند، كيفيت اپتيكي پايين دارند كه نمي توان در موارد حساس از آنها استفاده كرد و غالباً بر روي منابع نور پردازي قرار مي گيرد.
4ـ فيلترهاي اپتيكي: اين فيلترها از شيشه آلي كه جرم آن رنگ شده ساخته مي شوند، بسيار سبك هستند و شكنندگي كمي دارند. اين فيلترها بهترين نوع خود از نظر جنس و كيفيت ساخت هستند. هميشه در جلوي عدسي نصب مي شوند و براي كارهاي حساس مي توان از آنها استفاده كرد.
