В чем техническая разница между искусственным и естественным освещением?

Если предположить, что два источника света имеют одинаковый размер и относительную интенсивность (скажем, в качестве примера - моносвет и солнце), и предположить, что вы стреляете в сырой цветовой баланс, в чем разница между ними в отношении качества света? Это только спектр? Почему один из них производит качественно иной свет, чем другой?

(Меня не интересует тот факт, что одним из них легче пользоваться, или он более гибкий, или всегда включен, и так далее - меня больше волнует качество .)

Рассел МакМахон

«Только спектр» является очень важным фактором.

Следующее только упрощенно «царапает поверхность» чрезвычайно сложной предметной области:

«Цветовая температура» является мерой «теплоты» источника белого света - это предмет, который быстро погружается в черную (или белую) магию и не должен обсуждаться здесь, кроме как для сравнения компонентов света. Цветовая температура - это температура, до которой излучатель черного тела должен быть нагрет, чтобы произвести белый свет того же эквивалентного «тепла».

Солнечный свет относительно непрерывно распределяется по световым частотам.

Источники света, такие как вольфрамовая или галогенная лампа, которые использовали нагретый металл для получения света, имеют относительно непрерывный спектр в ограниченном диапазоне частот. Пик вольфрама сосредоточен вокруг более длинных волн / более низких частот, чем распределение дневного света, и является более желтым и имеет более низкую эффективную цветовую температуру.

Искусственные источники, которые возбуждают люминофоры с одной длиной волны света, заставляя их излучать свет на других длинах волн, производят свет с рядом относительно резких частотных пиков с промежутками между меньшим или отсутствующим светом. Эти пики длины волны расположены так, что система глаз / мозг объединяет их для получения «белого» света. В то время как глаз может видеть белый, прерывистый спектр производит фотографические эффекты, которые отличаются от непрерывного спектра естественного света.

Этот метод применяется для люминесцентных ламп, CFL (компактных люминесцентных ламп) и люминофорных светодиодов. Аналогичные результаты возникают, когда газ перегревается электрически или термически, поэтому он излучает свет с четко определенными частотами или когда используется несколько одноцветных светодиодов. Результирующий «Белый» - это фантазия мозга. Источник - CCA / SA . Изогнутая сплошная линия - это «планковский локус», и это цвет, которому будет следовать нагретое черное тело при повышении температуры. Числа 1500-10000 - температуры в Кельвинах, вызывающие связанный цвет. Глаз и мозг видят цвета на этой линии как версии «белого» . Числа вокруг внешней стороны цветной области - это длины волн в нанометрах монохромного света в этой точке. Возьмите любые две точки на границе, смешайте свет, используя эти два цвета, и измените относительные амплитуды, и эффективный цвет будет двигаться вдоль линии между ними. (Увы, это не просто прямая линия, нарисованная на этом графике). Сделайте это с 3 краями, и вы можете сделать цвета, которые лежат внутри треугольника, образованного 3 цветами. НО в то время как вы МОЖЕТЕ быть настойчивы, чтобы заставить глаз / мозг думать, что у вас есть свет одного цвета или широкий диапазон цветов, сенсорная система пленки или фильтров или . может реагировать по-другому.

Современные белые «люминофорные светодиоды» обычно используют коротковолновый синий светодиод и желтый люминофор. Часть синего света преобразуется в желтый, «возбуждая» люминофор, чтобы он снова излучал энергию в виде синего света. Относительное сочетание синего и желтого и точного излучаемого диапазона частот варьируется в зависимости от производимой высоты: от «теплого белого» (около 2500 - 3500 Кельвинов эффективной цветовой температуры) до дневного света, такого как белые в диапазоне 4000–7000 К, а затем до ярко-синего белый до 10000 К. При или около 10000K «белый свет» выглядит очень синим. Желто-синий микс корректируется таким образом, чтобы сумма векторов лежала на линии спектра, вдоль которой следуют истинные цвета излучателя черного тела, так что свет «выглядит» белым в определенных пределах.

Например, если у вас свет непрерывного спектра, вы можете применить фильтрацию на любой длине волны, чтобы удалить или изменить часть света, чтобы изменить общий микс. Если у вас есть несколько конечных пиков, у вас может не быть света в частотном диапазоне фильтра, который работал нормально при естественном освещении. Результаты МОГУТ сильно отличаться.

Например, фотодатчик может определенным образом реагировать на естественный свет в широком диапазоне частот. Искусственный свет с такой же кажущейся цветовой температурой для глаз представит датчик

Например, если у вас есть, например, натриевая лампа, как на некоторых автомагистралях с очень оранжевым светом, у вас есть несколько близко расположенных оранжевых линий излучения и больше ничего. Никакая фильтрация не «исправит» это, чтобы выглядеть как естественный свет. Хотя это, очевидно, ext = Remember, это просто крайний случай того, что происходит с источниками выходных сигналов с ограниченной длиной волны, упомянутыми выше. Источник CCA / SA

Существует несколько видов искусственного освещения - флуоресцентное, вольфрамовое, светодиодное, галогенное, ксеноновое, взрывчатые вещества, электрическая дуга и т. Д. А также есть несколько различных видов естественного освещения - солнечный свет, лунный свет (солнечный свет, отражающийся от Луны), свет от других звезд , огонь, молния, вулканы, северное сияние , светлячки и т. д. Очевидно, что оба класса содержат очень разные источники света, и любые различия между такими широкими классами могут быть обнаружены только при чрезмерной генерации классов на пару наиболее распространенных примеров обоих (например, ксеноновая вспышка против солнечного света).

Большинство естественных источников света находятся значительно дальше, чем достигают искусственные источники света, поэтому падение интенсивности (спад) искусственного света происходит быстрее , поскольку источник света намного ближе. Поэтому область, которую вы могли бы освещать одним искусственным освещением, намного меньше. Попробуйте осветить пейзаж или небо монолайтом :)

Наиболее распространенные формы естественного света - солнечный свет и лунный свет - всегда включены, а источники искусственного света, наиболее часто используемые в фотографии, синхронизируются для включения во время экспозиции. Таким образом, естественный свет обеспечивает более легкое моделирование освещения, а максимальная скорость синхронизации вашей камеры не имеет значения, и мигание не будет мигать .

Рассеяние солнечного света по небу подразумевает, что тени, отбрасываемые солнцем, не совсем черные, а наполнены голубоватым оттенком.

Поскольку искусственное освещение можно легко перемещать, вы можете легко создавать схемы освещения, которые были бы невозможны только при естественном освещении (вам может быть немного повезло с направлением огня или светлячков, а не с другими).

Наконец, несколько слов о «качестве» в бизнес-контексте (превосходство), в отличие от философского контекста (свойство или атрибут).

Здесь искусственный свет процветает на

• доступность (вы можете принести его в любое время дня и ночи);
• повторяемость (вы можете получить то же освещение, используя ту же настройку снова; солнце и луна движутся, погода может измениться);
• надежность (погода оказывает гораздо меньшее влияние на искусственный свет, потому что между источником света и сценой его гораздо меньше; при искусственном освещении не заряженные батареи - ваша вина, а не освещение).

Обратите внимание, что для художественных результатов непредсказуемость естественного света может быть предпочтительнее.

Естественный свет легко превосходит искусственный

• ожидаемая продолжительность жизни;
• Начальная стоимость;
• эксплуатационные расходы.

Нет разницы в отношении сигнал / шум, если уровень освещенности объекта одинаков. Солнечный свет (особенно рассеянный) обеспечит более сильное освещение, чем большинство искусственных источников света, и, следовательно, лучшее соотношение сигнал / шум; другие естественные источники света слабее, чем вспышка рядом с объектом.