人工光と自然光の技術的な違いは何ですか？

このようなコメントは私に不思議に思った...

同じサイズと相対的な強度の2つの光源（例としてモノライトと太陽）を想定し、カラーバランスで生で撮影していると想定すると、光の品質に関して、それらの違いは何ですか？スペクトルだけですか？なぜ一方が他方と著しく異なる品質の光を生成するのでしょうか？

（私は1つが使いやすく、より柔軟であるか、常にオンになっているなどの点で興味深いものではありません-私は品質にもっと関心があります。）

「スペクトルのみ」は非常に大きな要因です。

以下は、非常に複雑な対象領域の単純な「表面を傷つける」だけです。

「色温度」は、白色光源の「暖かさ」の尺度です。これは、黒（または白）の魔法で急速に下降する主題であり、光成分を比較する手段として以外は、ここで説明する必要はありません。色温度は、同等の「暖かさ」の白色光を生成するために黒体ラジエーターを加熱する必要がある温度です。

太陽光は光の周波数で比較的連続的に分布しています。

加熱された金属を使用して光を生成するタングステンやハロゲン電球などの光源は、限られた範囲の周波数にわたって比較的連続したスペクトルを持っています。タングステンのピークは、昼光の分布よりも長い波長/低い周波数を中心としており、黄色く、有効色温度が低くなっています。

1つの波長の光で蛍光体を励起して他の波長の光を放出させる人工光源は、光の量が少ないか、まったくない状態でギャップがある、比較的鋭い周波数ピークの数の光を生成します。これらの波長のピークは、目/脳のシステムがそれらを組み合わせて「白色」光を生成するように配置されています。目は白く見えるかもしれませんが、不連続スペクトルは、連続スペクトルの自然光とは異なる写真効果を生み出します。

この方法は、蛍光灯、CFL（コンパクト蛍光灯）、および蛍光体LEDに適用されます。同様の結果は、ガスが電気的または熱的に超過し、周波数がはっきりと定義された光を放出する場合や、複数の単色LEDが使用される場合にも発生します。結果として生じる「白」は、脳の幻影です。ソース-CCA / SA。曲線の実線は「プランクの軌跡」であり、温度が上昇したときに加熱された黒体が従う色です。数値1500〜10000は、関連する色の原因となるケルビンの温度です。目と脳はこの線の色を「白」のバージョンとして見る。色の付いた領域の外側の数字は、その時点での単色光のナノメートル単位の波長です。境界上の任意の2点を取り、これら2つの色を使用して光を混合し、相対的な振幅を変更すると、有効な色が2つの間の線に沿って移動します。（残念ながら、このグラフに描かれた直線ではありません）。これを3つの境界線で行うと、3つの色によって形成される三角形の内側にある色を作成できます。しかし、あなたが目/脳にあなたが1つの色、または広範囲の色の光を持っていると考えるようにするのは無理かもしれませんが、フィルムまたはフィルターのセンサーシステムなどは異なる反応をするかもしれません。

現代の白色「蛍光体LED」は通常、短波長の青色LEDと黄色の蛍光体を使用します。青色光の一部は、蛍光体を「励起」することによって黄色に変換され、エネルギーを黄色光として再放出します。青と黄色の相対的な混合、および正確な放射周波数範囲は、「ウォームホワイト」（約2500-3500ケルビンの有効色温度）から4000K-7000kの範囲の白のような昼光まで、そしてそれから明確に青まで、さまざまな範囲で変化します。約10,000 K相当までの白。約10,000K以上では、「白色光」は非常に青色に見えます。黄色と青の混合が調整され、ベクトルの合計が、真の黒体放射体の色が追跡するスペクトル線上にあるように調整されます。これにより、光は制限内で「白く」見えます。

たとえば、連続スペクトルライトがある場合、任意の波長でフィルタリングを適用して、ライトの一部を削除または変更して、全体的なミックスを変更できます。有限のピークがいくつかある場合、フィルターの周波数範囲に自然光で十分に機能する光がない可能性があります。結果は大幅に異なる場合があります。

たとえば、フォトセンサーは、存在する広範囲の周波数の自然光に特定の方法で反応する場合があります。目に見える同じ色温度の人工光源がセンサーを提示します

たとえば、オレンジ色のライトがあるいくつかの高速道路で見られるナトリウムランプなどがある場合、オレンジ色の輝線がいくつか間隔をあけて配置されているだけです。フィルタリングの量は、これを自然光のように見えるように「修正」しません。これは明らかにext = remeですが、上記の限られた波長の出力ソースで起こっていることの極端なケースにすぎません。ソースCCA / SA

蛍光灯、タングステン、LED、ハロゲン、キセノン、爆発物、電気アークなど、いくつかの種類の人工照明があります。また、太陽光、月光（月から反射する太陽光）、他の星からの光など、いくつかの異なる種類の自然光もあります。 、火、稲妻、火山、オーロラ、グローワームなど。明らかに、両方のクラスには非常に異なる光源が含まれており、そのような広いクラス間の違いは、クラスを両方の最も一般的な例に一般化すると（たとえば、キセノンスピードライト）対日光）。

ほとんどの自然光源は、人工光源のリーチよりも著しく離れているため、光源が非常に近いため、人工光の強度の低下（減衰）が速くなります。したがって、単一の人工照明で照らすことができる領域ははるかに小さくなります。モノライトで風景や空を照らしてみてください:)

自然光の最も一般的な形式-日光と月光-は常にオンですが、写真で最も一般的に使用される人工光源は、露光中にオンになるように同期されます。したがって、自然光は照明のモデリングを容易にし、カメラの最大同期速度は無関係であり、点滅する点滅はありません。

日光が上空に分散するということは、太陽が投じる影が真っ黒ではなく、青みがかった色合いで満たされていることを意味します。

人工照明は簡単に移動できるので、自然光だけでは不可能な照明スキームを簡単に作成できます（火やホタルムシの誘導には運があり、他の人にはそれほど運が悪い場合があります）。

最後に、哲学的なコンテキスト（プロパティまたは属性）とは対照的に、ビジネスコンテキスト（優位性）での「品質」について少し説明します。

ここで、人工光は繁栄します

• 可用性（昼夜を問わずいつでもお持ちいただけます）;
• 再現性（同じ設定をもう一度使用すると同じ照明を得ることができます。太陽と月が動いているため、天候が変わる場合があります）。
• 信頼性（光源とシーンの間の影響がはるかに少ないため、人工照明への影響ははるかに少なくなります。人工照明では、充電されていないバッテリーが照明ではなく障害です）。

芸術的な結果を得るには、自然光が予測できないことが望ましい場合があります。

自然光は人工的に簡単に打ちます

• 期待寿命;
• 初期費用;
• ランニングコスト。

被写体の照明レベルが同じであれば、信号対雑音比に違いはありません。日光（特に非拡散）は、ほとんどの人工光よりも強い照明を提供するため、信号対雑音比が向上します。他の自然光は、被写体に近いフラッシュよりも弱いです。

厳密に言えば、人工照明で自然光に関するすべてを本当にエミュレートできれば、それらはまったく同じです。太陽と同じ強さの人工光源がなく、9,300万マイルの電波トリガーは言うまでもなく、人工照明でできる最善のことは太陽光をシミュレートすることです。

人工光源を被写体の近く（数百万マイル）に配置することで、被写体に同様の強度の照明を生成できますが、それらの間のすべての数マイルの宇宙塵と大気によって引き起こされる拡散を再現するのはかなり困難ですとりわけ太陽。スペクトルについても触れましたが、これもエミュレートできると思いますが、複製するのは非常に困難です。

もちろん、自然光を複製する上での困難な側面の1つは、自然光が常に変化していることです。自然の太陽光を味わうことができるすべての要因を考えると、それは実際にはほとんど無限の数の異なる光源ですよね？日の出や日没の近くで撮影する場合、露出がショットごとに変化するため、これは明らかに明らかです。自然光が私たちが好きな予期しないことをするとき折の幸せな驚きにもかかわらず、その可変的な性質は実際には人工照明が自然光を改善する 1つの領域であると思います。

実用的な観点から、そのスペクトル以外に、主に正午の太陽を特徴付けるのは、それが上から輝き、非常に明るく（明度が3.84×10 ²⁶ W）、角度が小さい全方位光であることです。直径、0.53度、平行に近い光線になります。同じ照度と角度直径を持つ人工光源は、シーンから十分に離れている場合、太陽で見られる照明効果の多くをほぼ再現します。つまり、鋭く非常に暗い影と、近くのオブジェクトから反射される照明を塗りつぶします（これは通常は拡散ですが、鏡のような場合はそうでない可能性があります-オブジェクトの色を取得する傾向もあります）。

距離dの光源の角度直径と照度が太陽と同じになるには、光源の実際の直径が約d / 108で、明度が17200d ² Wである必要があります。したがって、光源が1m離れている場合、光源は直径9mm、光度17.2kW。距離が10mの場合、直径は9cmで1.72メガワットでなければなりません。100m離れている場合は、直径が93cmで、光度が172メガワットでなければなりません。

比較のために、典型的なハイエンドのストロボスタジオフラッシュは1000ワット秒に達し、1/1500秒の典型的な最大速度では1.5メガワットになります。このようなフラッシュをシーンから約9.3mの距離に配置することにより、直径が8.6cmを超えない限り、太陽と同様の効果を得ることができます。ただし、このような設定にはかなりの投資が必要になります。

一方、オンカメラフラッシュは、太陽のような効果を再現する可能性を十分に備えていません。ニコンSB800は、反射器と拡散板による損失がないと仮定して、最大約60 kWを出力します。そのため、1.9m離れた場所にあり、1.8cmの直径を持っている必要があります。

特に「人工」光と「自然」光の違いに関する簡単な答えが必要な場合：

関連するスペクトルの幅と継続性。

物理学のクラスを思い出してください。私たちが見るオブジェクトの色は、それらが吸収する光の量と反射の量、および可視スペクトル全体の吸収と反射の分布によって決まります。青色のオブジェクトは、青色光の吸収と反射が多いため青色です。オレンジ色のオブジェクトは、オレンジ色の光の吸収と反射が少ないため、オレンジ色になります。青いオブジェクトは、自然な広域スペクトルライトで照らされている場合よりも、くすんでいて色鮮やかではなくなります。

光源が連続的で広いほど、シーンの色の忠実度は高くなります。

細かいところまで簡単に答えてください。

人工光源は必ずしも広いスペクトルを放出するわけではなく、「完全な」スペクトルを放出することもまれです。また、カバーする範囲の連続的なスペクトルを放出することもありません。品質または忠実度照らされた対象から見た色とディテールの変化は、それを照らす光の幅と連続性に大きく依存します。また、人工照明は通常、不自然な波長分布を持つ傾向があり、そのスペクトルカーブは通常、太陽光に比べて暖かくなりすぎたり、冷えすぎたりするため、ポストでの補正が必要なシフトされたホワイトバランスが生じます。タングステン（ハロゲン）照明を使用する場合は、非常に狭い範囲の、ほとんど連続しているが非常に暖かい光を使用します。一部の被験者は、主に光のより赤方偏移した波長に反応するため、ポストのホワイトバランス補正を備えたこのような照明の下でうまく表示されます。ただし、他の被験者は、主によりブルーシフトした光の波長に反応するため、タングステン光に照らされた場合、詳細と色の忠実度に欠ける場合があります。

一部の形式の人工光はより広いスペクトルを提供しますが、通常、帯域幅に制限があるか、放出されるスペクトルに穴やギャップがある可能性があります。黒体放射に基づくライト、つまり、ある種の要素（通常はメタ）を加熱することによって光を放射する光源は、通常、より制限された帯域幅を持つより連続的なスペクトル照明を提供します。ガス放出に基づくライト、つまり、ある種のガスに電流を流すことによって光を放出する光源は、多くの場合、広い帯域幅を提供しますが、連続性はむらがあります（多くのギャップ）。どちらの形式の照明も完璧ではありませんが、多くの特殊なタイプのライトは、ポジティブを強化しながらネガを大幅に軽減します。

一方、自然光は、広いスペクトルだけではありません...その「フルスペクトル」には、無線から可視スペクトル全体、EUVおよびX線までのすべての波長が含まれます。自然光には可視スペクトルのすべてが含まれるため、広帯域で完全に連続的であり、理想的なスペクトル曲線は可視光スペクトルの真ん中にピークがあります（黄緑色、緑、555 nm付近のバンド）。

フルスペクトル照明の利点は、被写体のフルカラーの忠実度とディテールを引き出すことができることです。ギャップがあり、スペクトル帯域幅が限られているむらのある照明があり、被写体が人工光の主放射の帯域内にない光の波長に対してより反応する場合、色貧血の結果になります。ポストでそのような問題を修正できないと言っているわけではありませんが、一般に、広域スペクトルまたは完全スペクトルのライティングを使用する場合ほど見栄えがよくありません。広いスペクトルを放出する、または人工的な手段によって可能な限り広い光のスペクトルを放出し、太陽光のスペクトル曲線を可能な限り忠実に再現する人工光があります。そのような光源照明では、