濾光鏡的工作原理及分類

一、濾光鏡的濾光原理是什么？
濾光鏡是攝影中不可缺少的光學器件，它能按照規(guī)定的需要改變?nèi)肷涔獾墓庾V強度分佈或使其偏振狀態(tài)發(fā)生變化。就光學行為而言，主要是透射、反射、偏振和密度衰減、散射等。圖4—93所示是光通過濾光片時反射和透射的示意圖。

實際在濾光鏡兩個表面處都同時發(fā)生透射和反射。從能量角度看，常以反射率、透射率及吸收率表示能量的分配狀況，根據(jù)不同的需要令它們有不同的分配情況。濾光鏡的材料吸收的輻射通常是以熱、螢光或在材料中進行的光化學反應的形式釋放出來。?

二、濾光鏡有多少種？
濾光鏡的種類很多，而且可以從不同的角度來分，從用途方面可分為黑白攝影專用濾光鏡、彩色攝影專用濾光鏡、彩色、黑白攝影中通用的濾光鏡及特殊效果濾光鏡等。

1．黑白攝影專用濾光鏡有幾種？
黑白攝影專用濾光鏡從形態(tài)上區(qū)分有色膠膜濾光鏡、玻璃粘合色膠膜濾光鏡和玻璃濾光鏡等。
色膠膜濾光鏡是把染料混合到精膠之中製成的透明色膠膜，一般多是方形，用時加在鏡頭前面。其優(yōu)點是：因膠膜薄、對鏡頭的焦點影響很?。活伾N類多；透明度高；價廉等。其缺點是：容易落上塵土和沾染指紋；不易擦試；溫度高時易腿色；怕潮濕；如果使用時間長，膠膜會變硬而裂碎等。?
玻璃粘合色膠膜濾光鏡是將有顏色的膠膜粘在兩層玻璃中間。其優(yōu)點是：顏色深淺的等級多；透明度高；它比色膠膜濾光鏡堅固；易於擦試。其缺點是：厚度大，如果玻璃磨制不精，對鏡頭的焦點可能會有影響；在受潮和震動時，鏡邊容易開膠，膠膜有斑點和起皺紋。
色玻璃濾光鏡是由基質(zhì)玻璃加著色劑構(gòu)成的。可分為兩大類：膠體著色玻璃和離子著色玻璃。典型的基質(zhì)玻璃是鉀、鈉、磷酸鹽、硼酸鹽、硼硅酸鹽和硅酸鹽玻璃。著色劑可以取金屬離子摻在基質(zhì)玻璃的溶液之中，例如二價和三價金屬離子錳、鉻、釩，二價銅或一價銅離子、鈷、鎳、鈾、鎢、鉬、鉍、鐠離子。它們也可以由非金屬元素或非金屬元素的化合物即硫、硫化物、硒、硒化物、碲或磷化物以及金屬原子如金、銀、銅原子懸浮於玻璃之中，構(gòu)成亞微觀晶體，僅經(jīng)過一個特殊的熱處理達到其有效大小。濾光鏡玻璃的光譜特性不但依賴於著色劑和所採用的基質(zhì)玻璃組合，同時也取決於煉玻璃爐子的氣氛。在壓鑄玻璃的情況下，還取決於連續(xù)熱處理的溫度和持續(xù)時間。
色玻璃濾光鏡因它是用有顏色的玻璃磨制而成，所以比玻璃粘合色膠膜濾光鏡薄。它對顏色的通過和吸收能力也比較強。不容易受潮氣影響，也不易褪色。但它的顏色等級不如色膠膜多。

黑白攝影專用濾光鏡從顏色上可分為如下幾類。?
①黃濾光鏡，能通過黃、橙、紅、綠等色，吸收藍、紫二色。在光譜上通過的部位約由500至700納米，600納米的黃色部分通過量多。黃濾光鏡按顏色深淺又可分為深黃、中黃和淺黃等幾種。
②橙色濾光鏡，能通過黃、橙、紅諸色，吸收藍、紫和少量綠光。在光譜上通過的部位由560～700納米。
③紅橙濾光鏡，能通過黃、橙、紅諸色，吸收藍、紫和相當多的綠。光譜上通過的部位由590～700納米。
④紅濾光鏡，能通過紅、橙、黃三色，紅色通過量最多，吸收綠、青、藍、紫。在光譜上通過的部位約由600到700納米。
⑤綠濾光鏡，通過黃、綠二色，綠色通過量最多，吸收紫、藍、紅三色，也能吸收大部分橙色。在光譜上通過的部位約由500～600納米。
⑥藍濾光鏡，能通過的光為藍、青、紫三色，藍色通過量多，吸收黃、橙、紅及紫紅諸色。在光譜上通過的部位約由380～500納米。
⑦天空濾光鏡，鏡面上一半為黃色，一半無色，使用時，把黃色部分放在上面，用於吸收天空紫光，其無色部分可使地面景物的光線完全通過。用這種濾光鏡拍攝風景時，不用增加曝光時間。
黑白攝影專用濾光鏡也可從顏色深淺來區(qū)分，各種濾光鏡在顏色上均有深淺之分。濾光鏡顏色的深淺，影響色光的通過和吸收能力。通常是色愈深通過量愈少。

2．黑白濾光鏡有什么作用？
濾光鏡對各色光都起著通過、限制和阻止等方面的作用。色光通過量多時，照片就成了明亮的色調(diào)；色光通過量少時，則照片上就形成深暗的色調(diào)；若光線完全被阻止，膠片上沒有感光，此處照片色調(diào)是暗黑色的。其具體作用如下所述。

①校正顏色的作用
我們知道不同波長的光對人眼的視覺靈敏度是不同的，通常人眼對黃綠光最靈敏，對藍紫光最不靈敏。但感光底片卻對藍、紫光最敏感，而對黃綠光較遲鈍。因此照片所紀錄的光譜顏色的黑白影調(diào)與人眼所見到的色調(diào)有差別。例如照片所記錄的藍色天空比人眼所看到的藍天空更為明亮，幾乎成為白的調(diào)子，而綠樹則比人眼所見的更為深暗。為了真實地再現(xiàn)自然景物的色調(diào)，需要在拍攝時對光進行校正。校正的方法常採用適當?shù)臑V光鏡。如拍攝天空彩云時可加黃濾光鏡（吸收藍和紫光），使天空色調(diào)壓低，云彩顯現(xiàn)出來。一般說來，天空越藍，使用濾光鏡的顏色越淺；天空顏色越淡，使用濾光鏡的顏色越深；如果天空呈現(xiàn)灰白色時，則濾光鏡不起作用。
②調(diào)節(jié)空氣透視
由於空氣中充滿著大量的空氣介質(zhì)，這些介質(zhì)對藍、紫短波光散射作用大。這種作用跟空氣介質(zhì)層厚度有關(guān)，空氣介質(zhì)層愈厚，散射的藍、紫光愈多，顏色愈清淡，影紋愈不清，色調(diào)愈明亮。因此，近處景物顏色鮮艷，影紋清晰，色調(diào)正常；遠處景物顏色清淡，影紋不清，色調(diào)明亮。這種現(xiàn)象叫做空氣透視現(xiàn)象。在照片中再現(xiàn)出自然界中的空氣透視現(xiàn)象，有助於表現(xiàn)景物的空間深度感。在實際拍攝中，常常需要靠濾光鏡來調(diào)節(jié)空氣透視。當遠景物影調(diào)太淡時，為了增強遠景的清晰度，可用黃、橙或UV鏡；當遠處景物影調(diào)深，影像過於清晰，空氣透視感不強時，可使用藍、青濾光鏡或霧鏡。
③調(diào)整反差，突出主體
在畫面中，利用色調(diào)對比可以達到突出主體的目的。當主體與背景色調(diào)不容易明顯區(qū)分時，可加用與主體顏色相同的濾光鏡，使照片中主體色調(diào)明亮，故可與背景相區(qū)分。比如拍攝紅花綠葉時，如不加濾光鏡，照片上的紅花與綠葉都是暗灰色。加用紅濾光鏡時，照片上的紅花明亮，綠葉深暗，兩者區(qū)分出來。另外也可利用濾光鏡調(diào)整畫面的反差，使用深黃、橙、紅濾光鏡，能增加畫面的反差；使用青、藍、灰濾光鏡以及柔光鏡、霧鏡，都能降低畫面的反差。
④用於翻拍取消顏色
在翻拍檔、圖表、書畫時，有時原稿上會有帶顏色的格子、線條、汙跡等，若想在翻拍過程中取消這種帶顏色的汙跡，可以使用與汙跡顏色相同顏色的濾光鏡，這樣拍出的照片，汙跡會消失。如果想得到相反效果，可以使用相補顏色的濾光鏡。如文件上的字跡是藍色，翻拍后字跡不清，加用紅色或橙色濾光鏡時，字跡會顯得非常清晰。

3．曝光補償?shù)囊罁?jù)有哪些？
在攝影時，在鏡頭前加用了濾光鏡，因為濾光鏡吸收了一部分光線，所以在感光時必須增加適當?shù)钠毓饬浚拍塬@得正確的曝光。因增加濾光鏡而增加感光的倍數(shù)，叫做濾光鏡的因數(shù)或倍數(shù)。由下列條件決定曝光因數(shù)的大小：
①濾光鏡的顏色與因數(shù)的關(guān)係
濾光鏡的顏色不同，通過和吸收光線的數(shù)量不同，例如黃濾光鏡只吸收光譜上的紫、藍光，其他色光都能通過，感受波長的范圍比較寬，故因數(shù)小，即增加曝光的倍數(shù)小。再如，紅、綠濾光鏡，除能吸收紫、藍光外，還吸收其他色光、感受波長的范圍變窄，所以因數(shù)大，即增加曝光的倍數(shù)就大。故而濾光鏡的顏色對其因數(shù)影響很大。

②感光片的感色性能與因數(shù)的關(guān)係
全色片能感受光譜上的全部可見光顏色，使用黃濾光鏡時，由於它只能吸收藍、紫光，故光能損失不多感光倍數(shù)增加的?。挥蒙て瑪z影時，還是使用同樣的黃濾光鏡，因色盲片只能感受光譜上的藍、紫光，而黃濾光鏡又吸收藍紫光，因而光能損失的就多，感光增加的倍數(shù)就大。通常是使用色盲片時不加濾光鏡。例如一個中黃濾光鏡，對全色片因數(shù)是2，對分色片因數(shù)是2．5，對色盲片因數(shù)為20。
③濾光鏡顏色的深淺與因數(shù)的關(guān)係
因為濾光鏡顏色的深淺直接影響著通光能力的大小，顏色愈深吸收的光能量愈多，濾光鏡的因數(shù)就大；顏色淺吸收的能量就少，通過量多，濾光鏡的因數(shù)小。此外，濾光鏡與被攝體顏色相同時，因數(shù)小，與被攝體顏色不同時，因數(shù)大。
④與光源的色成分的關(guān)係
以自然光為例，在中午左右是白色，紫、藍光較多，如果這時使用專吸收紫、藍光的黃濾光鏡感光因數(shù)就大。在清晨和傍晚時，大部分是黃橙色，所以濾光鏡的因數(shù)小。黃、紅濾光鏡在日光下因素大，在偏橙色燈光下因數(shù)小，這是燈光中含黃、橙光成分多，含藍、紫光成分少的緣故。

4．如何計算曝光補償因數(shù)？
在攝影時，加用濾光鏡后必須增加適當?shù)钠毓饬俊Ｊ褂脮r只要把曝光時間乘以濾光鏡的因數(shù)所得的商數(shù)即是加用濾光鏡后所需要的曝光時間。例如原來曝光時間是光圈16，1/100秒，如果加用因數(shù)為2的濾光鏡后，曝光時間為光圈16，1/100秒×2=1/50秒。

5．濾光鏡因數(shù)的測定方法有幾種
濾光鏡出廠時都附有因數(shù)表，它是在標準光線下（如中午的日光、標準鎢絲燈的燈光）測定的。如果濾光鏡沒有附帶因數(shù)表時，可用下列的方法來測定。
①密度對比測定
在實際工作條件下，選擇一個中性灰的被攝體，在未加濾光鏡前作一次正常曝光，然后加用濾光鏡按1/2檔光圈快門逐級增加到2～4檔，或更大的曝光量范圍，作一系列曝光。用目測或用密度計，將沒有使用濾光鏡的畫面的密度跟加用濾光鏡的一系列密度相比較，從兩張相同密度的畫面中計算出濾光鏡的因數(shù)。
②實拍測定
先用原有的速度、光圈拍一張，加濾光鏡后開大一級拍一張，開大兩級拍一張，開大三級拍一張。那一級的密度與原畫面密度相同時，那一級就是濾光鏡的因數(shù)。當開大一級合適，因數(shù)為2；開大兩級合適，因數(shù)為4；開大三級合適，因數(shù)就是8。
③直接計量測定
把濾光鏡貼在曝光表的遮光欄上直接測量。例如未加濾光鏡時，量出的光值是100，貼上濾光鏡后，光值為50，則濾光鏡的因數(shù)就是2。

三、彩色攝影專用濾光鏡有幾種？
在彩色攝影中，要求彩色照片能逼真地反映客觀景物的顏色，而彩色感光材料在控制色彩平衡方面，要同時適用不同光源的光譜功率分佈是比較困難的，因此彩色感光材料從乳劑的製造上分為三類：①適用于日光的光譜成分，叫做日光型彩色感光材料；②適應於攝影燈光的光譜成分叫做燈光型感光材料；③適用於日光與燈光的通用感光材料。
日光型彩色片的平衡色溫是5500K，在這個色溫下拍照景物的色彩才能被正確地反映出來。當色溫低於平衡色溫時攝影，景物會被記錄成偏橙、紅的影調(diào)；在高於平衡色溫下攝影，景物會被記錄成偏青、藍的影調(diào)。
燈光型彩色片的平衡色溫是3200K，當光源的色溫高於3200K時，景物會被記錄成偏青、藍的影調(diào)。
日光燈光型通用彩色片，可在日光或燈光下使用，不用校正光源色溫?？傊?，上述幾種彩色感光材料只要在正確色溫（平衡色溫）情況下，如果不想達到特殊效果時，都不用使用濾光鏡。但是，在光源色溫有了變化，如日光型片在燈光下使用，燈光型片在日光下使用，都需加用濾光鏡來校正色光。有時拍攝時，光線中呈現(xiàn)出不必要的過多的某種顏色時，也要加用濾光鏡來校正。
彩色攝影使用的濾光鏡，可分為四類：膠片換型濾光鏡，光線平衡濾光鏡，顏色補償濾光鏡和閃光燈前用濾光鏡。下面分別具體介紹一下它們各自的特點。

1．膠片換型濾光鏡有什么特點？
各種類型的膠片都有自己特定的平衡色溫，只有光源色溫與彩色片的色溫平衡時，被攝體的色彩才能得到正確的表達。但是，當日光型片在燈光下使用或燈光型片在日光下使用，光源的色溫與彩色片的色溫就不能平衡，這種不平衡就需要使用校色溫的濾光鏡加以校正。燈光日光型通用彩色負片，拍攝時可不加用濾光鏡，在放大時再校正它的偏色情況。
彩色攝影用的換型濾光鏡有兩種：①琥珀色，供燈光片在日光下使用；②淡藍色，供日光片在燈光下拍攝使用。

2．光線平衡濾光鏡有什么特點？
光線平衡濾光鏡能將光線中過多的一些紅色或藍色的光線吸收掉。因為日光色溫變化很大：清晨和傍晚日光色溫較低，偏紅橙色；陰天或樹蔭下，又會偏藍紫色。用濾光鏡可以校正不平衡色光。在光線偏藍時，用一個“暖色調(diào)”濾光鏡，吸收過多的藍色光線。當光線偏紅橙色，可用一個“冷調(diào)”濾光鏡，吸收過多的紅色光線。
光線平衡濾光鏡分兩種：①冷調(diào)（藍色）用來提高少量色溫。例如使用燈光B型片（3200K）在普通家庭用的100瓦燈泡下拍攝，燈光色溫是2900K，光源色溫略低於膠片色溫。拍攝時加用冷調(diào)濾光鏡可提高色溫，可以達到與膠片色溫相平衡的效果。②暖調(diào)（琥珀色）濾光鏡可以降低色溫。例如還是用燈光B型片（3200K）在攝影燈（3400K）下拍攝時，光源色溫略高於膠片色溫。拍攝時加用暖調(diào)濾光鏡來降低光源色溫，達到跟膠片色溫平衡。這種濾光鏡可以兩塊同時使用，但暖調(diào)與冷調(diào)濾光鏡不能混合在一起用。

3．顏色補償濾光鏡有什么特點？
①顏色補償濾光鏡的作用是什么？
顏色補償濾光鏡是用以改變彩色片的總的彩色效果，或者用以校正拍攝時色彩不理想的情況。如：
(a)因為彩色片在製作時的缺點，或因存放過久、貯存不得當而出現(xiàn)色彩不平衡的情況，拍攝時要加用濾光鏡進行色彩補償。
(b)彩色片因長時間曝光而引起倒易律失效時，也需要用濾光鏡來補償色彩不平衡的情況。
(c)在水下進行彩色攝影時，因水能吸收色光，故而需要用濾光鏡加以補償。
(d)相機鏡頭質(zhì)量也能影響色彩平衡的狀況。例如有的鏡頭拍出的照片會偏暖，又有的鏡頭拍出的照片會偏冷，這也需要加用一定的濾光鏡來加以補償。
②彩色補償濾光鏡怎么表示？（以CC-05Y為例）
(a)彩色補償濾光鏡用C·C代表，濾光鏡的密度標誌用兩個數(shù)位表示，最后的字母表示濾光鏡的顏色：C代表青、M代表品紅、Y代表黃。
(b)彩色印相濾光鏡（精膠的）
這種濾光片是專供彩色底片在彩色相紙上印放使用的。它與柯達C·C濾光鏡相同，簡稱C·P。這種濾光片是設計用於光源和底片之間的，因而膠片是適合放大機屜架尺寸。例如“CP05R”濾光片，其中C·P是濾光片簡稱，數(shù)位05表示濾光片的密度，最后字母表示濾光片的顏色（R為紅色）。