攝影燈的流明數該如何解讀?

買攝影燈(持續光源)有一個很重要的參考依據是「亮度」,但是「亮度」沒那麼容易量化,像長度、重量和時間就很直觀,我們可以很清楚量出長度,很容易比較哪個物體比較重,也很容易感受時間的流逝。但溫度、電流、物質量和發光強度的測量和量化相對較難。一般攝影燈會用流明來標示,例如 FIT最新款的攝影燈就有 6500 / 2600 / 1200 / 650 四種不同最大「流明」的款式。究竟「流明」是什麼單位?

流明不是單純指電磁輻射功率,那為什麼不直接測量某一發光物體在單位時間內通過某一面積的所有電磁輻射(包括紅外、紫外和可見光)的總功率來量化「亮度」呢?也就是為什麼不用輻射功率(瓦特)來標攝影燈?其實這樣想是有一定的道理的,像 FIT LED 2600有多種光源模式,包括UV模式,UV LED就是用輻射功率來標的。因為人眼無法看到UV,所以不需用人眼感受來校正,直接用輻射功率來標就行。而可見光的LED顆粒,包括白光和紅光,則是用流明(lm)來標。流明是光通量,也就是光的功率,是光照強度對立體角的積分得到的,而光照強度的單位是燭光,燭光的定義是:

給定一個頻率為 540.0154×1012 Hz的單色輻射光源(黃綠色可見光)與一個方向,且該輻射源在該方向的輻射強度為1/683W/sr,則該輻射源在該方向的發光強度為1燭光

在燭光的定義裡,包含了光的頻率和方向,頻率換算成波長可能比較直觀,因為光速是 3×108 m/s,所以頻率為 540.0154×1012 Hz 的單色輻射光源,換算成波長就是 555nm (利用 光速等於頻率乘以波長,而 555nm = 5.55 x 10-8 m,而 3 x 108 / 540.0154 x 1012 就是 5.55 x 10-8),也就是黃綠色光,而人類對 555nm 的光最敏感,定義眼睛對它的敏感度為1。

一般市面上能買到的光測量儀器是「照度計」,為什麼不是測量輻射功率、或光通量或是發光強度呢?先看看照度的單位 Lux,即 lm/m2,也就是單位面積的流明,而流明是光的功率,所以照度是能量/單位時間/單位面積,只要能算出面積、計時和計算能量,就能換算出照度。面積和時間就不用說了,光的能量可以透過光電效應去算,所以照度計就是整合了上述的原理而生。能測量到照度,就能回推流明了。也可以這麼說,因為照度是根據面積而定,流明不用,因此攝影燈的可見光標流明,不可見光標瓦特。

測量到照度後,該怎麼換算燭光和流明?如果照度計在距離光源1m處測得200Lux,在該區的光通量就是200lm(200lux = 200lm/1m2),如果是點光源,擇期總光通量就是2520流明(球面積是4*pi*r2,所以200 * 4*pi*r2 = 200 x 12.6 = 2520),如果發光源不是向四面八方發光,就得用「積分球」來測量。如果是在距離光源x公尺處測得y照度,在該區的光通量就是x2y流明。

結語:

只要搞清楚「輻射通量」「光通量」、「發光強度」和「照度」,其對應的單位名稱是「瓦特」、「流明」、「燭光」和「LUX」,知道怎麼換算,並知道光通量是根據人眼感受校正,照度是可以用照度計測量的,就能看懂為什麼攝影燈要用流明來標示。

02-1000x1000 (1) FIT 5000 LED 03-1000x1000 (1) FIT 2500 LED

02-1000x1000FIT 1200 LED03-1000x1000

FIT 650 LED

攝影燈的色溫和演色性 – 類色溫

一般談到人工光源的顏色,往往會提到兩個指標:色溫(Color Temperature)和演色性(Color Rendering Index),這兩個指標又可以整合成單一指標 – 類色溫(Correlated Color Temperature)。

CCT chart

圖片來源:http://www.eyelighting.com/

「色溫」(Color Temperature)可以拆成「色」和「溫」來看,「色」是視覺,溫是「觸覺」,意思就是能怎麼把顏色用觸覺來表示。想像有個打鐵匠將鐵加熱,顏色會從紅色變黃再變白,所以我們可以把顏色和物體加熱後會放出的光對應起來。但這樣的對應是有限制的,也就是說,我們無法將所有的顏色都對應某個黑體的溫度。因為黑體輻射的光譜包含不同的波長,這些不同波長的光混合起來,就會呈現不同的顏色,但這些顏色卻是有限的,我們可以找到某種顏色是不管你怎麼改變黑體的溫度,其輻射出的光譜都無法混出的。

人工光源的光譜越接近黑體輻射出來的光譜,被照物體就越能顯現它本來的色澤(因為太陽光譜很接近黑體輻射光譜),這樣的光源就比較「逼真」,其逼真程度以演色指數(Color Rendering Index, CRI)的高低來表示。鎢絲(白熾燈和鹵素燈都用鎢絲)是很接近黑體的,可見白熾燈和鹵素燈的演色性會很接近 100。這也告訴我們,即使兩種光源同樣都是某色溫,其演色指數卻可能不一樣,所以有了上面的類色溫(Correlated Color Temperature)對照表,不妨把類色溫看成廣義的色溫(CT+CRI),狹義的色溫是黑體輻射色溫(也就是 CRI 為100)。從這張圖表也可以看出,白光其實可以用很多種波長的光組合出來,也因此會有色溫較高和較低的白光。例如水族箱用的白光色溫會偏高,藍光佔的比例較大,因此可以抑制藻類型光合作用,間接抑制藻類的生長。

我們一般會想買的潛水攝影燈是色溫接近太陽光(5000K – 6500K,視一天當中的時間而變動),演色指數接近 100。因為演色指數太低的話,可能會有些顏色在此人工光源的照明下失真。到珊瑚多樣性高的地區潛水,例如菲律賓、印尼和巴布亞紐幾內亞,用好的攝影燈就能還原珊瑚繽紛的顏色,潛起來非常過癮,投資一把好的攝影燈是非常值得的!

CREE

圖:FIT 2500 LED 攝影燈使用的 CREE LED 顆粒(5000K – 8300K CCT)的光譜
圖片來源:CREE

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圖:FIT 2500 LED 攝影燈使用 CREE LED顆粒

GoPro 發表新的入門級攝影機 — 支援 WiFi 的 HERO+

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GoPro 發表新的入門級攝影機 — 支援 WiFi 的 HERO+

此款是比 HERO 更高一級的入門款,不附 LCD,比較不適合水下攝影,不過在陸地上可以透過 WiFi 和手機的 GoPro app 連接。

規格:相片 8 百萬畫素,錄影可有 1080/60p 和 720/60p 兩種模式。預計2015年10月4日上市,建議售價美金 $199。如果要在水下使用,建議多花 $100 美元加裝 HERO+ LCD。