Domanda:
Qual è la differenza tecnica tra luce artificiale e naturale?
rfusca
2012-07-20 06:06:34 UTC
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Commenti come questo mi hanno fatto pensare ...

Supponendo due sorgenti luminose di uguale dimensione e intensità relativa (diciamo come monotorcia e il sole) e assumendo che stai scattando in raw per bilanciare i colori, qual è la differenza tra loro per quanto riguarda la qualità della luce? È solo spettro? Perché uno dovrebbe produrre una luce di qualità significativamente diversa dall'altra?

(Non mi interessa il fatto che uno sia più facile da usare o più flessibile o sempre attivo o qualcosa del genere: sono più interessato alla qualità .)

Penso che molto abbia a che fare con la luce uniforme e diffusa proveniente da ogni parte. Scommetto che se potessi montare un softbox LED da 100'x100 'mostrato attraverso una finestra di 10'x10' posizionata a 15 'dalla sorgente sarebbe simile;)
Potresti avere una prospettiva diversa se lo chiedessi sul sito di fisica.
Cinque risposte:
Imre
2012-07-20 10:14:30 UTC
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Esistono diversi tipi di luci artificiali: fluorescenti, al tungsteno, LED, alogene, xenon, esplosivi, archi elettrici, ecc. E ci sono anche diversi tipi di luci naturali: luce solare, luce lunare (luce solare riflessa dalla Luna), luce da altre stelle, fuoco, fulmini, vulcani, aurora boreale, lucciole ecc. Ovviamente, entrambe le classi contengono sorgenti di luce molto diverse e qualsiasi differenza tra classi così ampie può essere trovata solo quando si generalizzano le classi a una coppia degli esempi più comuni di entrambi (ad es. lampeggiatore allo xeno rispetto alla luce solare).

La maggior parte delle sorgenti di luce naturale sono notevolmente più lontane rispetto alla portata delle sorgenti di luce artificiale, quindi il calo di intensità (decadimento) della luce artificiale è più veloce, poiché la sorgente di luce è molto più vicina. Pertanto, l'area che potresti illuminare con una sola luce artificiale è molto più piccola. Prova a illuminare un paesaggio o il cielo con una monotorcia :)

Le forme più comuni di luce naturale - luce solare e lunare - sono sempre accese, mentre le sorgenti di luce artificiale più comunemente utilizzate in fotografia sono sincronizzate per cambiare acceso durante l'esposizione. Pertanto, la luce naturale consente di modellare più facilmente l'illuminazione e la velocità di sincronizzazione massima della fotocamera è irrilevante e non ci sarà alcun lampeggiamento per il flash.

La dispersione della luce solare nel cielo implica che le ombre proiettate dal sole non siano nere come la pece, ma riempite con una tinta bluastra.

Poiché le luci artificiali possono essere spostate facilmente, puoi creare facilmente schemi di illuminazione che essere impossibile solo con la luce naturale (potresti avere un po 'di fortuna nel dirigere il fuoco o le lucciole, non tanto con gli altri).

Infine, alcune parole sulla "qualità" nel contesto aziendale (superiorità), al contrario al contesto filosofico (proprietà o attributo).

Qui la luce artificiale prospera sulla

  • disponibilità (puoi portarla in qualsiasi momento, giorno o notte);
  • ripetibilità (puoi ottenere la stessa illuminazione utilizzando di nuovo la stessa configurazione; il sole e la luna si muovono, il tempo potrebbe cambiare);
  • affidabilità (il tempo ha molto meno effetto sulla luce artificiale perché c'è molto meno tra la fonte di luce e la scena; con la luce artificiale, le batterie scariche sono colpa tua, non dell'illuminazione).

Nota che per i risultati artistici, l'imprevedibilità della luce naturale potrebbe essere preferibile.

La luce naturale batte facilmente quella artificiale

  • durata prevista;
  • costo iniziale;
  • costi di esercizio.

Non c'è differenza nel rapporto segnale / rumore se il livello di illuminazione del soggetto è lo stesso. La luce solare (soprattutto non diffusa) fornirà un'illuminazione più forte della maggior parte delle luci artificiali e quindi un migliore rapporto segnale / rumore; altre luci naturali sono più deboli di un flash vicino al soggetto.

Solo una piccola precisazione: l'illuminazione diffusa di finestre / lucernari (cioè una finestra o un lucernario con un diffusore posto sopra, al contrario dell'illuminazione diffusa che proviene da una finestra) avrà lo stesso decadimento di, diciamo, un softbox delle stesse dimensioni alla stessa distanza, poiché il diffusore diventa la sorgente luminosa.
Questo davvero non risponde a quello che voglio ... parla delle differenze in termini di facilità d'uso e simili, ma la domanda riguarda la ** qualità ** della luce. Ho modificato la domanda per evidenziare questo fatto (sebbene fosse già presente in origine).
Avrei pensato che la riduzione, l'area illuminata o la capacità di utilizzare qualsiasi velocità dell'otturatore fossero qualità piuttosto importanti per un fotografo. Se si trattasse esclusivamente di problemi di quantità, saresti in grado di compensare con un ISO diverso. Quindi potrebbe non essere quello che vuoi, ma risponde a ciò che hai chiesto.
Forse c'è confusione qui, perché la tua modifica solo apparentemente l'ha resa * meno * ontopica. Non sto parlando di quali vantaggi o svantaggi ha la luce naturale in generale per i fotografi ... Mi chiedo ** MOLTO SPECIFICAMENTE ** cosa influenza la qualità della ** luce ** in un'immagine. Essere sempre accesi o poter spostare la luce ha un effetto ZERO sulla qualità della luce.
Se non è nessuna di queste cose ... allora cosa * intendi * con la parola ** qualità **?
@Imre - La risposta di Russell è molto, molto più vicina a quello che sto cercando - si tratta di * luce * - non la configurazione.
Ci sono altre proprietà oltre allo spettro che rientrano nella tua comprensione di "* qualità della luce *"? Mi sembra che il criterio per te sia se può essere visto sulle foto risultanti. * Puoi * vedere il calo nelle immagini risultanti. E l'area. E tempo dell'otturatore inferiore al tempo di sincronizzazione massimo (e ampia apertura abilitata da esso). E direzione della luce, moltitudine di sorgenti luminose ... Questi * non * sono solo problemi di installazione.
@Imre - Bene, questo è parte di ciò che chiedo: quali altre proprietà rientrano in questo. Direi che il criterio è sicuramente se è visto dalla fotografia risultante. Non puoi vedere più velocemente della velocità di sincronizzazione massima e la direzione e la moltitudine di luci * sono * proprietà della configurazione, non la luce stessa.
D. Lambert
2012-07-20 06:25:00 UTC
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A rigor di termini, se potessi davvero emulare tutto ciò che riguarda l'illuminazione naturale con una luce artificiale, sarebbero esattamente la stessa cosa. Poiché ci manca una fonte di luce artificiale della stessa intensità del sole, per non parlare dei trigger radio con una portata di 93 milioni di miglia, il meglio che possiamo fare con l'illuminazione artificiale è simulare la luce solare.

Localizzando un fonte di luce artificiale più vicina al nostro soggetto (di qualche milione di miglia), possiamo produrre un'intensità di illuminazione simile sul soggetto, ma è piuttosto difficile replicare la diffusione causata da tutte quelle miglia di polvere spaziale e atmosfera tra noi e il sole , tra le altre cose. Hai anche toccato lo spettro, che di nuovo, penso che possiamo emulare, ma è davvero difficile da duplicare.

Uno degli aspetti difficili della duplicazione della luce naturale, ovviamente, è che la luce naturale cambia continuamente. Considerati tutti i fattori che possono aromatizzare la luce solare naturale, è davvero un numero quasi infinito di sorgenti luminose diverse, non è vero? Se scatti vicino all'alba o al tramonto, questo è chiaramente evidente quando l'esposizione cambia da uno scatto all'altro. Mi aspetto che, nonostante l'occasionale felice sorpresa quando la luce naturale fa qualcosa di inaspettato che ci piace , quella natura variabile sia in realtà un'area in cui l'illuminazione artificiale migliora l'illuminazione naturale.

Per un'emulazione esatta, non avrai bisogno dei trigger radio: il sole è sempre acceso, quindi disponibile con qualsiasi velocità dell'otturatore.
Giusto, ma la luce artificiale che stai usando per emulare il sole non lo sarebbe. Va bene, era inteso in modo spensierato.
Russell McMahon
2012-07-20 18:39:05 UTC
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"Solo spettro" è un fattore molto importante.

Quanto segue solo semplicisticamente "graffia la superficie" di un'area tematica estremamente complessa:

"La temperatura del colore" è una misura del "calore" di una sorgente di luce bianca - questo è un argomento che discende rapidamente nella magia nera (o bianca) e non ha bisogno di essere discusso qui se non come mezzo per confrontare i componenti leggeri. La temperatura del colore è la temperatura alla quale dovrebbe essere riscaldato un radiatore con corpo nero per produrre una luce bianca dello stesso "calore" equivalente.

La luce solare è distribuita in modo relativamente continuo nelle frequenze luminose.

Le sorgenti luminose come una lampadina al tungsteno o alogena che utilizzava un metallo riscaldato per produrre luce hanno uno spettro relativamente continuo su una gamma limitata di frequenze. Il picco del tungsteno è centrato attorno a lunghezze d'onda maggiori / frequenze inferiori rispetto alla distribuzione della luce diurna ed è più giallo e con una temperatura colore effettiva inferiore.

Le sorgenti artificiali che eccitano i fosfori con una lunghezza d'onda della luce per indurli a emettere luce ad altre lunghezze d'onda, producono luce in un numero di picchi di frequenza relativamente nitidi con spazi tra con poca o nessuna luce. Questi picchi di lunghezza d'onda sono disposti in modo tale che il sistema occhio / cervello li combini per produrre luce "bianca". Sebbene l'occhio possa vedere il bianco, lo spettro discontinuo produce effetti fotografici diversi dalla luce naturale a spettro continuo.

Questo metodo si applica a luci fluorescenti, CFL (fluorescenti compatte), LED fosforo &. Risultati simili si verificano quando un gas viene eccitato elettricamente o termicamente in modo che emetta luce con frequenze ben definite o quando vengono utilizzati più LED monocromatici. Il "bianco" risultante è un fantasma del cervello. Fonte - CCA / SA. La linea continua curva è il "luogo Plankian" ed è il colore che un corpo nero riscaldato seguirebbe con l'aumento della temperatura. I numeri 1500-10000 sono le temperature in Kelvin che causano il colore associato. L'occhio e il cervello vedono i colori su questa linea come versioni di "bianco" . I numeri intorno alla parte esterna dell'area colorata sono le lunghezze d'onda in nanometri di luce monocromatica in quel punto. Prendi due punti qualsiasi sul confine, mescola la luce usando questi due colori e altera le ampiezze relative e il colore effettivo si muoverà lungo una linea tra i due. (Purtroppo non è solo una linea retta tracciata su questo grafico). Fallo con 3 colori di bordo e puoi creare colori che si trovano ~ all'interno del triangolo formato dai 3 colori. MA mentre POTRESTI essere in grado di far credere all'occhio / al cervello di avere una luce di un colore o un'ampia gamma di colori, un sistema di sensori di pellicola o filtri o ... potrebbe reagire in modo diverso.

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I moderni "LED al fosforo" bianchi utilizzano tipicamente un LED blu a lunghezza d'onda corta e un fosforo giallo. Parte della luce blu viene convertita in giallo "eccitando" il fosforo in modo che riemetta l'energia come luce gialla. Il relativo mix di blu e giallo e l'esatta gamma di frequenze emesse varia per produrre una luce che va dal "bianco caldo" (circa 2500 - 3500 Kelvin di temperatura di colore effettiva) fino alla luce diurna come i bianchi nella gamma 4000K - 7000k e quindi al blu distinto bianchi fino a circa 10.000 K equivalenti. A circa 10.000 K o superiore la "luce bianca" appare molto blu. Il mix giallo / blu viene regolato in modo che la somma vettoriale si trovi su una linea dello spettro seguita dai colori del vero corpo nero del radiatore in modo che la luce "appaia" bianca, entro i limiti.

ad es. Quando si dispone di spettro continuo luce è possibile applicare filtri a qualsiasi lunghezza d'onda per rimuovere o alterare parte della luce per modificare il mix complessivo. Quando hai pochi picchi finiti potresti non avere alcuna luce nella gamma di frequenza del filtro che ha funzionato bene con la luce naturale. I risultati POSSONO essere molto sostanzialmente diversi.

ad esempio, un sensore fotografico può reagire in un certo modo alla luce naturale con un'ampia gamma di frequenze presenti. Una luce artificiale con la stessa temperatura di colore apparente per l'occhio presenterà il sensore

ad esempio, se si dispone di una lampada al sodio, ad esempio, come si trova su alcune autostrade con una luce arancione molto chiara, si hanno alcune emissioni arancioni ravvicinate linee e nient'altro. Nessuna quantità di filtro "correggerà" questo aspetto in modo che assomigli alla luce naturale. Mentre questo è ovviamente ext = reme, è solo un caso estremo di ciò che sta accadendo con le sorgenti di uscita a lunghezza d'onda limitata menzionate sopra. Fonte CCA / SA

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Ottima risposta per quanto riguarda lo spettro, molto più simile a quello che stavo cercando. Ci sono altri fattori oltre allo spettro?
D Coetzee
2012-07-21 02:26:59 UTC
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Da un punto di vista pratico, ciò che caratterizza principalmente il sole durante il mezzogiorno, oltre al suo spettro, è il fatto che è una luce omnidirezionale che risplende dall'alto, molto brillante ( luminosità di 3,84 × 10 26 W) e ha un piccolo diametro angolare, 0,53 gradi, che produce raggi vicini al parallelo. Una sorgente artificiale con lo stesso illuminamento e diametro angolare riprodurrebbe quasi molti degli effetti di luce che vedi con il sole a condizione che sia abbastanza lontano dalla scena, vale a dire: ombre nitide e molto scure e illuminazione di riempimento riflessa dagli oggetti vicini ( che è tipicamente diffusa, ma potrebbe non esserlo se sono simili a specchi - tende anche ad acquisire i colori di quegli oggetti).

Perché una sorgente di luce a distanza d abbia lo stesso diametro angolare e illuminamento di il sole, deve avere un diametro effettivo di circa d / 108 e una luminosità di 17200d 2 W. Quindi se la sorgente luminosa è a 1 m di distanza, deve avere un diametro di 9 mm e una luminosità di 17,2 kW. Se è a 10 m di distanza, deve avere un diametro di 9 cm e 1,72 megawatt, mentre se è a 100 m deve avere un diametro di 93 cm e una luminosità di 172 megawatt.

Per confronto, un tipico Il flash da studio stroboscopico di fascia alta arriva fino a 1000 wattsecondi, che a una velocità massima tipica di 1/1500 di secondo ti danno 1,5 megawatt. Posizionando un tale flash a una distanza di circa 9,3 m sopra la scena, è possibile ottenere un effetto simile al sole purché il suo diametro non superi gli 8,6 cm, il che è plausibile. Tuttavia, una tale configurazione richiederebbe un investimento sostanziale.

I flash sulla fotocamera, d'altra parte, non hanno alcuna possibilità di riprodurre effetti simili al sole: la Nikon SB800 eroga circa 60 kW max, presumendo nessuna perdita da riflettori e diffusori. Quindi deve essere posizionato a 1,9 m di distanza e avere un diametro di 1,8 cm, cosa che non ha.

jrista
2012-07-21 06:04:31 UTC
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Se desideri una risposta semplice, specifica per quanto riguarda la differenza tra luce "artificiale" e "naturale" :

L'ampiezza e la continuità dello spettro coinvolto.

Ricorda le tue lezioni di fisica. Il colore degli oggetti che vediamo è governato dalla quantità di luce che assorbono e da quanto riflettono, e dalla distribuzione dell'assorbimento e del riflesso attraverso lo spettro visibile. Un oggetto blu è blu perché assorbe meno e riflette più luce blu, un oggetto arancione è arancione perché assorbe meno e riflette più luce arancione, ecc. Se illumini una scena piena di oggetti blu con luce artificiale al tungsteno a spettro ristretto, il tuo gli oggetti blu appariranno più opachi e meno colorati che se fossero illuminati con una luce naturale ad ampio spettro.

Più è continuo e ampio il tuo illuminante, maggiore è la fedeltà dei colori della scena sarà.


Semplice risposta finita, sulle specifiche.

Le sorgenti luminose artificiali non emettono necessariamente un ampio spettro e raramente emettono uno spettro "completo", né emettono sempre uno spettro continuo per la gamma che coprono. La qualità o fedeltà del colore e dei dettagli che vediamo da un soggetto illuminato dipende molto dall'ampiezza e dalla continuità della luce che lo illumina. Anche l'illuminazione artificiale tende generalmente ad avere una distribuzione della lunghezza d'onda innaturale, in quanto la sua curva spettrale di solito raggiunge un picco troppo caldo o troppo freddo rispetto alla luce solare, producendo il bilanciamento del bianco spostato che richiede la correzione in post. Se lavori con illuminazione al tungsteno (alogena), lavori con una banda molto stretta di luce per lo più continua, ma molto calda. Alcuni soggetti appariranno bene con tale illuminazione con correzione del bilanciamento del bianco in post, poiché rispondono principalmente a lunghezze d'onda della luce più spostate verso il rosso. Altri soggetti, tuttavia, potrebbero non avere dettagli e fedeltà dei colori quando sono illuminati dalla luce al tungsteno perché rispondono principalmente a lunghezze d'onda della luce più spostate al blu.

Mentre alcune forme di luce artificiale offrono uno spettro più ampio, di solito ce ne sono limitazioni alla larghezza di banda o potrebbero esserci buchi e lacune nello spettro emesso. Le luci basate sull'emissione del corpo nero, o in altre parole sorgenti luminose che emettono luce riscaldando un qualche tipo di elemento (solitamente meta), forniranno solitamente un'illuminazione a spettro più continuo con una larghezza di banda più limitata. Le luci basate sull'emissione di gas, o in altre parole le sorgenti luminose che emettono luce facendo passare una corrente elettrica attraverso un gas di qualche tipo, spesso forniscono un'ampia larghezza di banda ma una continuità irregolare (molte lacune). Nessuna delle due forme di illuminazione è perfetta, anche se molti tipi specializzati di luci attenuano notevolmente i negativi migliorando al contempo gli aspetti positivi ... come fornire uno spettro più ampio possibile con il minor numero di spazi vuoti possibile.


La luce naturale, d'altra parte, non è solo un ampio spettro ... il suo "spettro completo", comprese tutte le lunghezze d'onda dalla radio, attraverso l'intero spettro visibile, all'EUV e ai raggi X. La luce naturale include tutto nello spettro visibile, quindi è ampia larghezza di banda e completamente continua, con una curva spettrale ideale che raggiunge il picco proprio nel mezzo dello spettro della luce visibile (giallo-verde verde, una banda intorno a 555 nm).

Il vantaggio di avere un'illuminazione a spettro completo è che è possibile mettere in risalto la fedeltà completa dei colori e i dettagli del soggetto. Se hai un'illuminazione spot con spazi vuoti e larghezza di banda spettrale limitata, ei tuoi soggetti rispondono di più alle lunghezze d'onda della luce non all'interno della banda di emissione primaria delle tue luci artificiali, avrai risultati anemici di colore. Questo non vuol dire che non puoi correggere un problema del genere in post, ma generalmente non sembra buono come quando usi l'illuminazione ad ampio spettro o a spettro completo. Ci sono luci artificiali che emettono un ampio spettro o emettono uno spettro di luce il più ampio possibile tramite mezzi artificiali e che replicano il più fedelmente possibile la curva spettrale della luce solare. Con tale sorgente di illuminazione, la qualità della luce e dell'ombra nella scena si ridurrebbe a come configuri e organizzi l'illuminazione ... ma su cui dovresti avere il controllo totale.

A rigor di termini, la luce solare non è nemmeno a spettro continuo (ci sono quelle fastidiose linee di Frauenhofer), ma questo è un piccolo inconveniente. Una possibile carenza un po 'più importante in alcune sorgenti di luce artificiale è che non tutti i colori originari del soggetto derivano dal riflesso; alcuni sorgono come risultato dell'assorbimento e della riemissione a una diversa lunghezza d'onda (ad esempio la fluorescenza, che di solito richiede una luce invadente ricca di UV, escludendo la maggior parte delle sorgenti di tungsteno). La luce naturale non è perfetta, ma è ciò a cui siamo abituati e adattati.
@Stan: È vero, è coinvolta una certa fluorescenza. Immagino che potrebbe essere di particolare interesse per chiunque desideri fotografare stampe stampate su carte con sbiancanti ottici o (certamente) qualsiasi soggetto che sia fluorescente. Per quanto riguarda le linee di Fraunhofer, quelle sono piuttosto sottili e un degrado minimo della luce che otteniamo dal sole. D'altra parte, un LED "bianco" RGB produce luce che ha tre picchi distinti e stretti nelle lunghezze d'onda rossa, blu e verde con depressioni o spazi vuoti significativi tra loro. Una lampadina al tungsteno, o anche un flash, ha singoli picchi distinti.
Va notato che le linee di assorbimento (Fraunhofer) non significano in realtà una mancanza di luce a quelle lunghezze d'onda. Le linee di assorbimento significano semplicemente che c'è un forte, ma relativamente minore, calo nella curva spettrale della luce emessa da un soggetto.


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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