¿Cuál es la diferencia técnica entre la luz artificial y la natural?

Comentarios como este me hicieron preguntarme ...

Suponiendo dos fuentes de luz de igual tamaño e intensidad relativa (digamos, por ejemplo, monolights y el sol) y suponiendo que está disparando al equilibrio de color, ¿cuál es la diferencia entre ellas, en cuanto a la calidad de la luz? ¿Es solo espectro? ¿Por qué una produciría una luz de calidad significativamente diferente a la otra?

(No me interesa el hecho de que uno sea más fácil de usar o más flexible o esté siempre activo o algo así; me preocupa más la calidad ).

"Solo espectro" es un factor muy importante.

Lo siguiente solo 'rasca la superficie' de manera simple de un área de sujeto inmensamente compleja:

La "temperatura de color" es una medida de la "calidez" de una fuente de luz blanca: este es un tema que desciende rápidamente en la magia negra (o blanca) y no necesita ser discutido aquí, excepto como un medio para comparar componentes de luz. La temperatura de color es la temperatura a la que se necesitaría calentar un radiador de cuerpo negro para producir una luz blanca del mismo "calor" equivalente.

La luz solar se distribuye de manera relativamente continua en frecuencias de luz.

Las fuentes de luz tales como una bombilla de tungsteno o halógeno que usaban un metal calentado para producir luz tienen un espectro relativamente continuo en un rango limitado de frecuencias. El pico de tungsteno se centra alrededor de longitudes de onda más largas / frecuencias más bajas que la distribución de la luz del día y es más amarillo y tiene una temperatura de color efectiva más baja.

Las fuentes artificiales que excitan los fósforos con una longitud de onda de luz para hacer que emitan luz en otras longitudes de onda, producen luz en varios picos de frecuencia relativamente nítidos con espacios intermedios con poca o ninguna luz. Estos picos de longitud de onda están dispuestos de tal manera que el sistema ojo / cerebro los combina para producir luz "blanca". Si bien el ojo puede ver blanco, el espectro discontinuo produce efectos fotográficos que son diferentes de la luz natural de espectro continuo.

Este método se aplica a luces fluorescentes, CFL (fluorescente compacta) y LED de fósforo. Resultados similares se producen cuando un gas se excede eléctrica o térmicamente, por lo que emite luz con frecuencias muy definidas o cuando se utilizan múltiples LED de un solo color. El "Blanco" resultante es un fantasma del cerebro. Fuente - CCA / SA . La línea continua curva es el "locus plankiano" y es el color que seguiría un cuerpo negro calentado a medida que aumentara la temperatura. Los números 1500-10000 son las temperaturas en Kelvin que causan el color asociado. El ojo y el cerebro ven los colores en esta línea como versiones de "blanco". Los números alrededor del exterior del área coloreada son las longitudes de onda en nanómetros de luz monocromática en ese punto. Tome dos puntos en el límite, mezcle la luz con estos dos colores y modifique las amplitudes relativas y el color efectivo se moverá a lo largo de una línea entre los dos. (No es, por desgracia, solo una línea recta dibujada en este gráfico). Haga esto con 3 colores de borde y puede hacer colores que se encuentran dentro del triángulo formado por los 3 colores. PERO, aunque PUEDE ser capaz de hacer que el ojo / cerebro piense que tiene una luz de un color, o una amplia gama de colores, un sistema de sensores de película o filtros o ... puede reaccionar de manera diferente.

Los 'LED de fósforo' blancos modernos usan típicamente un LED azul de longitud de onda corta y un fósforo amarillo. Parte de la luz azul se convierte en amarilla al "excitar" el fósforo para que reemita la energía como luz amarilla. La mezcla relativa de azul y amarillo y los rangos exactos de frecuencia emitida varían para producir una luz que varía desde "blanco cálido" (alrededor de 2500 a 3500 Kelvin de temperatura de color efectiva) hasta la luz del día como blancos en el rango de 4000K a 7000k y luego a azul claro. blancos hasta aproximadamente 10,000 K equivalentes. A aproximadamente 10.000 K o más, la "luz blanca" aparece muy azul. La mezcla amarillo / azul se ajusta de modo que la suma del vector se encuentre en una línea de espectro que los verdaderos colores del radiador del cuerpo negro siguen para que la luz "se vea" blanca, dentro de los límites.

Por ejemplo, cuando tiene luz de espectro continuo, puede aplicar filtros a cualquier longitud de onda para eliminar o alterar parte de la luz para cambiar la mezcla general. Cuando tiene algunos picos finitos, es posible que no tenga luz en el rango de frecuencia del filtro que funcionó bien con luz natural. Los resultados PUEDEN ser muy sustancialmente diferentes.

Por ejemplo, un fotosensor puede reaccionar de cierta manera a la luz natural con una amplia gama de frecuencias presentes. La luz artificial con la misma temperatura de color aparente para el ojo presentará el sensor

Por ejemplo, si tiene una lámpara de sodio, por ejemplo, como se encuentra en algunas carreteras con una luz naranja muy clara, tiene unas pocas líneas de emisión de color naranja muy próximas entre sí y nada más. Ninguna cantidad de filtrado "corregirá" esto para que parezca luz natural. Mientras que obviamente es ext = reme, es solo un caso extremo de lo que está sucediendo con las fuentes de salida de longitud de onda limitada que se mencionaron anteriormente. Fuente CCA / SA

Hay varios tipos de luces artificiales: fluorescentes, tungsteno, LED, halógeno, xenón, explosivos, arco eléctrico, etc. Y también hay varios tipos diferentes de luces naturales: luz solar, luz de luna (luz solar que se refleja desde la Luna), luz de otras estrellas , fuego, relámpagos, volcanes, auroras boreales , gusanos luminosos, etc. Obviamente, ambas clases contienen fuentes de luz muy diferentes y cualquier diferencia entre estas clases amplias solo se puede encontrar al generalizar las clases a un par de ejemplos más comunes de ambos (por ejemplo, el flash de xenón vs luz solar).

La mayoría de las fuentes de luz natural están notablemente más lejos que el alcance de las fuentes de luz artificial, por lo tanto, la caída de la intensidad (caída) de la luz artificial es más rápida , ya que la fuente de luz está mucho más cerca. Por lo tanto, el área que podría iluminar con una sola luz artificial es mucho más pequeña. Intenta iluminar un paisaje o el cielo con una luz de sol :)

Las formas más comunes de luz natural, la luz solar y la luz de la luna, están siempre encendidas, mientras que las fuentes de luz artificial más utilizadas en fotografía se sincronizan para encenderse durante la exposición. Por lo tanto, la luz natural proporciona un modelado más fácil de la iluminación, y la velocidad máxima de sincronización de su cámara es irrelevante, y no habrá parpadeo para destellar.

La dispersión de la luz solar sobre el cielo implica que las sombras proyectadas por el sol no son completamente negras, sino que están llenas de un tinte azulado.

Dado que las luces artificiales se pueden mover fácilmente, puede crear fácilmente esquemas de iluminación que serían imposibles solo con luz natural (es posible que tenga algo de suerte al dirigir fuego o gusanos luminosos, no tanto con otros).

Finalmente, algunas palabras sobre "calidad" en el contexto empresarial (superioridad), en oposición al contexto filosófico (propiedad o atributo).

Aquí, la luz artificial prospera

• disponibilidad (puede traerlo en cualquier momento, de día o de noche);
• repetibilidad (puede obtener la misma iluminación utilizando la misma configuración nuevamente; el sol y la luna se mueven, el clima puede cambiar);
• fiabilidad (el clima tiene mucho menos efecto sobre la luz artificial porque hay mucho menos entre la fuente de luz y la escena; con luz artificial, las baterías descargadas son su culpa, no la iluminación).

Tenga en cuenta que para resultados artísticos, la imprevisibilidad de la luz natural podría ser preferible.

La luz natural late fácilmente artificial en

• vida útil esperada;
• costo inicial;
• correr cuesta.

No hay diferencia en la relación señal / ruido si el nivel de iluminación del sujeto es el mismo. La luz solar (especialmente no difusa) proporcionará una iluminación más fuerte que la mayoría de las luces artificiales y, por lo tanto, una mejor relación señal / ruido; otras luces naturales son más débiles que un flash cerca del sujeto.

Estrictamente hablando, si realmente pudieras emular todo sobre la iluminación natural con una luz artificial, serían exactamente lo mismo. Dado que carecemos de una fuente de luz artificial de la misma intensidad del sol, sin mencionar los disparadores de radio con un alcance de 93 millones de millas, lo mejor que podemos hacer con la iluminación artificial es simular la luz solar.

Al ubicar una fuente de luz artificial más cerca de nuestro sujeto (unos pocos millones de millas), podemos producir una intensidad de iluminación similar en el sujeto, pero es bastante difícil replicar la difusión causada por todas esas millas de polvo espacial y atmósfera entre nosotros. y el sol, entre otras cosas. También tocaste el espectro, que nuevamente, creo que podemos emular, pero es realmente difícil de duplicar.

Uno de los aspectos desafiantes de duplicar la luz natural, por supuesto, es que la luz natural está cambiando todo el tiempo. Teniendo en cuenta todos los factores que pueden dar sabor a la luz solar natural, es realmente un número casi infinito de fuentes de luz diferentes, ¿no? Si dispara cerca del amanecer o el atardecer, esto es claramente evidente ya que su exposición cambia de una toma a la siguiente. Esperaría que, a pesar de la ocasional sorpresa feliz cuando la luz natural hace algo inesperado que nos gusta , la naturaleza variable es en realidad un área donde la iluminación artificial mejora la iluminación natural.

Desde una perspectiva práctica, lo que caracteriza principalmente al sol durante el mediodía, aparte de su espectro, es el hecho de que es una luz omnidireccional que brilla desde arriba, muy brillante ( luminosidad de 3.84 × 10 ²⁶ W ) y tiene un ángulo pequeño diámetro, 0.53 grados, lo que resulta en rayos que están cerca del paralelo. Una fuente artificial con la misma iluminancia y diámetro angular casi reproduciría muchos de los efectos de iluminación que ve con el sol, siempre que esté lo suficientemente lejos de la escena, a saber: sombras nítidas y muy oscuras, y llene la iluminación reflejada de los objetos cercanos ( que normalmente es difuso, pero puede no serlo si son como espejos, también tienden a adquirir los colores de esos objetos).

Para que una fuente de luz a la distancia d tenga el mismo diámetro angular e iluminancia que el sol, debe tener un diámetro real de aproximadamente d / 108 y una luminosidad de 17200d ² W. Por lo tanto, si su fuente de luz está a 1 m de distancia, debe tener un diámetro de 9 mm y una luminosidad de 17.2 kW. Si está a 10 metros de distancia, debe tener un diámetro de 9 cm y 1,72 megavatios, mientras que si está a 100 metros de distancia, debe tener un diámetro de 93 cm y una luminosidad de 172 megavatios.

A modo de comparación, un flash de estudio estroboscópico de gama alta típico alcanza los 1000 vatios-segundo, que a una velocidad máxima típica de 1/1500 segundo le proporciona 1,5 megavatios. Al ubicar dicho flash a una distancia de aproximadamente 9,3 m sobre la escena, puede obtener un efecto similar al sol siempre que su diámetro no supere los 8,6 cm, lo que es plausible. Sin embargo, tal configuración requeriría una inversión sustancial.

Los flashes en la cámara, por otro lado, realmente no tienen la posibilidad de reproducir efectos similares al sol: la Nikon SB800 produce aproximadamente 60 kW como máximo, suponiendo que no haya pérdida de reflectores y difusores. Por lo tanto, debe ubicarse a 1.9 m de distancia y tener un diámetro de 1.8 cm, que no tiene.

Si desea una respuesta simple específicamente con respecto a la diferencia entre luz "artificial" y "natural" :

La amplitud y continuidad del espectro involucrado.

Recuerda tus clases de física. El color de los objetos que vemos se rige por la cantidad de luz que absorben y cuánto reflejan, y la distribución de la absorción y la reflexión a través del espectro visible. Un objeto azul es azul porque absorbe menos y refleja más luz azul, un objeto naranja es naranja porque absorbe menos y refleja más luz naranja, etc. Si ilumina una escena llena de objetos azules con luz artificial de tungsteno de espectro estrecho, su Los objetos azules aparecerán más apagados y menos coloridos que si estuvieran iluminados con luz natural de amplio espectro.

Cuanto más continuo y amplio sea su iluminante, mayor será la fidelidad de color de su escena.

Respuesta simple, sobre los detalles.

Las fuentes de luz artificial no emiten necesariamente un amplio espectro, y rara vez emiten un espectro "completo", ni emiten siempre un espectro continuo para el rango que cubren. La calidad o fidelidadEl color y los detalles que vemos de un sujeto iluminado dependen mucho de la amplitud y continuidad de la luz que lo ilumina. La iluminación artificial también generalmente tiende a tener una distribución de longitud de onda no natural, ya que su curva espectral generalmente alcanzará un pico demasiado cálido o demasiado frío en relación con la luz solar, produciendo el balance de blancos desplazado que requiere corrección en la publicación. Si está trabajando con iluminación de tungsteno (halógeno), está trabajando con una banda muy estrecha de luz principalmente continua, pero muy cálida. Algunos sujetos aparecerán bien bajo dicha iluminación con corrección de balance de blancos en la publicación, ya que responden principalmente a las longitudes de onda de luz más desplazadas hacia el rojo. Sin embargo, otros sujetos pueden carecer de detalles y fidelidad de color cuando se iluminan con luz de tungsteno porque responden principalmente a longitudes de onda de luz más cambiadas por el azul.

Si bien algunas formas de luz artificial ofrecen un espectro más amplio, generalmente hay limitaciones en su ancho de banda, o puede haber agujeros y huecos en el espectro emitido. Las luces basadas en la emisión de cuerpo negro, o en otras palabras, las fuentes de luz que emiten luz al calentar algún tipo de elemento (generalmente meta), generalmente proporcionarán una iluminación de espectro más continuo que tiene un ancho de banda más limitado. Las luces basadas en la emisión de gas, o en otras palabras, las fuentes de luz que emiten luz al pasar una corriente eléctrica a través de un gas de algún tipo, a menudo proporcionarán un ancho de banda amplio pero una continuidad irregular (muchos espacios). Ninguna de las formas de iluminación es perfecta, aunque muchos tipos especializados de luces mitigan en gran medida los negativos al tiempo que mejoran los positivos ... como proporcionar un espectro lo más amplio posible con la menor cantidad de espacios posibles.

La luz natural, por otro lado, no es solo un espectro amplio ... su "espectro completo", que incluye todas las longitudes de onda desde la radio, a través de todo el espectro visible, hasta EUV y rayos X. La luz natural incluye todo en el espectro visible, por lo que es de ancho de banda amplio y completamente continuo, con una curva espectral ideal que alcanza su punto máximo en el medio del espectro de luz visible (verde amarillo-verde, una banda de alrededor de 555 nm).

El beneficio de tener una iluminación de espectro completo es que se puede resaltar la fidelidad a todo color y los detalles de su sujeto. Si tiene una iluminación irregular con espacios y un ancho de banda espectral limitado, y sus sujetos responden más a las longitudes de onda de la luz que no están dentro de la banda de emisión primaria de sus luces artificiales, obtendrá resultados anémicos de color. Eso no quiere decir que no pueda corregir ese problema en la publicación, pero en general no se verá tan bien como cuando usa iluminación de amplio espectro o de espectro completo. Hay luces artificiales que emiten un amplio espectro, o emiten un espectro de luz que es lo más amplio posible por medios artificiales, y que replican la curva espectral de la luz solar lo más cerca posible. Con tal fuente de iluminación,