Co to jest temperatura barwowa? To jest źródło światła, które jest promieniowaniem idealnego ciała czarnego. Emanuje pewnymi odcieniami, co jest porównywalne ze źródłem światła. Temperatura barwowa jest cechą wiązki widzialnej, która ma ważne zastosowania w oświetleniu, fotografii, wideografii, wydawnictwach, produkcji, astrofizyce, ogrodnictwie i nie tylko.
W praktyce termin ten ma sens tylko dla źródeł światła, które faktycznie odpowiadają promieniowaniu jakiegoś ciała doskonale czarnego. To znaczy wiązka od czerwonego do pomarańczowego, od żółtego do białego i niebieskawo-biała. Nie ma sensu mówić np. o świetle zielonym czy fioletowym. Odpowiadając na pytanie, jaka jest temperatura barwowa, należy najpierw powiedzieć, że zwykle wyraża się ją w kelwinach za pomocą symbolu K, jednostki promieniowania bezwzględnego.
Typy światła
CG powyżej 5000K to „zimne kolory” (odcienie niebieskie), a niższe, 2700-3000K – „ciepłe” (żółte). Druga opcja w tym kontekście jest analogiczna do emitowanej temperatury barwowej oprawy. Jego szczyt widmowy jest bliższy podczerwieni, a większość naturalnych źródeł emituje znaczne promieniowanie. Fakt, że „ciepłe” oświetlenie w tym sensie faktycznie ma „chłodniejszą” grafikę, jest często mylący. Jest to ważny aspekt tego, czym jest temperatura barwowa.
CT promieniowania elektromagnetycznego emitowanego przez idealne ciało doskonale czarne jest definiowane jako t jego powierzchni w kelwinach lub alternatywnie w torfach. Pozwala to zdefiniować standard, według którego porównywane są źródła światła.
Ponieważ gorąca powierzchnia emituje promieniowanie cieplne, ale nie jest idealnym wylewem ciała doskonale czarnego, temperatura barwowa światła nie odzwierciedla rzeczywistego t powierzchni.
Oświetlenie
Jaka jest temperatura barwowa, stało się jasne. Ale po co to jest?
W przypadku oświetlenia wnętrz budynków często ważne jest, aby wziąć pod uwagę CG blasku. Cieplejszy odcień, taki jak temperatura barwowa świateł LED, jest często używany w miejscach publicznych w celu promowania relaksu, podczas gdy chłodniejszy odcień służy do zwiększenia koncentracji, na przykład w szkołach i biurach.
Akwakultura
W hodowli ryb temperatura barwowa pełni różne funkcje i skupia się we wszystkich branżach.
W akwariach słodkowodnych DH jest zwykle ważna tylko po to, aby uzyskać więcejatrakcyjny wizerunek. Światło jest generalnie zaprojektowane do tworzenia pięknego widma, czasami z dodatkowym naciskiem na utrzymanie roślin przy życiu.
W akwarium ze słoną wodą/rafą temperatura barwowa jest integralną częścią zdrowia. Między 400 a 3000 nanometrów światło o krótszej długości fali może wnikać głębiej w wodę niż światło o dużej długości fali, zapewniając niezbędne źródła energii dla glonów występujących w koralowcach. Odpowiada to wzrostowi temperatury barwowej wraz z głębią cieczy w tym zakresie widmowym. Ponieważ koralowce mają tendencję do życia w płytkiej wodzie i otrzymują intensywne, bezpośrednie światło słoneczne w tropikach, skupiono się na symulacji tej sytuacji w świetle 6500 K.
Temperatura barwowa świateł LED służy do zapobiegania kwitnieniu akwarium w nocy, jednocześnie poprawiając fotosyntezę.
Fotografowanie cyfrowe
W tym obszarze termin ten jest czasami używany zamiennie z balansem bieli, co umożliwia ponowne przypisanie wartości odcieni w celu symulacji zmian temperatury barwowej otoczenia. Większość aparatów cyfrowych i oprogramowania do obrazowania zapewnia możliwość symulacji określonych wartości środowiskowych (takich jak słonecznie, zachmurzenie, wolfram itp.).
Jednocześnie inne obszary mają wartości balansu bieli tylko w kelwinach. Opcje te zmieniają odcień, temperatura barwowa jest określana nie tylko wzdłuż osi niebiesko-żółtej, ale niektóre programy zawierają dodatkowe kontrolki (czasami oznaczonejak „odcień”), które dodają fioletowo-zieloną oś, podlegają nieco interpretacji artystycznej.
Film fotograficzny, temperatura barwowa światła
Film fotograficzny nie reaguje na promienie w taki sam sposób, jak ludzka siatkówka czy percepcja wzrokowa. Obiekt, który dla obserwatora wydaje się biały, może być na zdjęciu bardzo niebieski lub pomarańczowy. W celu uzyskania neutralnego balansu bieli może być konieczne skorygowanie balansu kolorów podczas drukowania. Stopień tej korekcji jest ograniczony, ponieważ folia kolorowa ma zwykle trzy warstwy wrażliwe na różne odcienie. W przypadku użycia przy „niewłaściwym” źródle światła, każda grubość może nie odpowiadać proporcjonalnie, tworząc dziwne odcienie w cieniach, mimo że półcienie wydawały się być właściwą równowagą bieli, temperatury barwowej pod lupą. Źródła światła z nieciągłymi widmami, takie jak świetlówki, również nie mogą być w pełni skorygowane w druku, ponieważ jedna z warstw mogła w ogóle ledwo rejestrować obraz.
TV, wideo
W telewizji NTSC i PAL przepisy wymagają, aby ekrany miały temperaturę barwową 6500 K. W wielu telewizorach konsumenckich występuje bardzo zauważalne odchylenie od tego wymogu. Jednak w przykładach o wyższej jakości temperatury barwowe można regulować do 6500 K za pomocą wstępnie zaprogramowanego ustawienia lub niestandardowej kalibracji.
Większość kamer wideo i cyfrowych może regulować temperaturę barwową,zbliżenie na biały lub neutralny obiekt i ustawienie go na ręczny „WB” (informujący aparat, że obiekt jest czysty). Następnie aparat odpowiednio dostosowuje wszystkie inne odcienie. Balans bieli jest niezbędny, zwłaszcza w pomieszczeniu z oświetleniem fluorescencyjnym, temperaturą barwową świateł LED oraz przy przenoszeniu aparatu z jednego oświetlenia do drugiego. Większość aparatów ma również funkcję automatycznego balansu bieli, która próbuje wykryć kolor światła i odpowiednio go skorygować. Chociaż te ustawienia były kiedyś niewiarygodne, zostały znacznie ulepszone we współczesnych aparatach cyfrowych i zapewniają dokładny balans bieli w różnych warunkach oświetleniowych.
Zastosowania artystyczne dzięki kontroli temperatury barwowej
Filmowcy nie stosują „balansu bieli” w taki sam sposób, jak robią to operatorzy kamer wideo. Wykorzystują techniki, takie jak filtry, selekcja klisz, korekcja kolorów przed błyskiem i po uchwyceniu, zarówno w naświetlaniu laboratoryjnym, jak i cyfrowym. Operatorzy zdjęć również ściśle współpracują ze scenografami i ekipami oświetleniowymi, aby osiągnąć pożądane efekty kolorystyczne.
Dla artystów większość pigmentów i papierów ma chłodny lub ciepły odcień, ponieważ ludzkie oko może wykryć nawet niewielką ilość nasycenia. Szary zmieszany z żółtym, pomarańczowym lub czerwonym to „ciepła szarość”. Zielony, niebieski lub fioletowy tworzą „fajne podteksty”. Warto zauważyć, że to poczucie stopni jest przeciwieństwem odczuwania rzeczywistej temperatury. Niebieski jest opisany jako„zimniej”, chociaż odpowiada ciału doskonale czarnemu o wysokiej temperaturze.
Projektanci oświetlenia czasami wybierają filtry CG, zwykle w celu dopasowania światła, które jest teoretycznie białe. Ponieważ temperatura barwowa lamp LED jest znacznie wyższa niż wolframu, użycie tych dwóch lamp może skutkować wyraźnym kontrastem. Dlatego czasami instalowane są lampy HID, które zwykle emitują 6000-7000 K.
Lampy z funkcjami mieszania tonów są również zdolne do generowania światła przypominającego wolfram. Temperatura barwowa może być również czynnikiem przy wyborze żarówek, ponieważ każda z nich prawdopodobnie będzie miała inną temperaturę barwową.
Formuły
Jakościowy stan światła jest rozumiany jako pojęcie temperatury światła. Temperatura barwowa zmienia się, gdy zmienia się ilość promieniowania w niektórych częściach widma.
Pomysł wykorzystania emiterów Plancka jako kryterium oceny innych źródeł światła nie jest nowy. W 1923 roku, pisząc o „klasyfikacji temperatury barwowej w odniesieniu do jakości”, Priest zasadniczo opisał CCT w jej dzisiejszym rozumieniu, nawet do tego stopnia, że używał terminu „kolor pozorny t”.
Kilka ważnych wydarzeń miało miejsce w 1931 roku. W porządku chronologicznym:
- Raymond Davis opublikował artykuł na temat „skorelowanej temperatury barwowej”. Odnosząc się do locus Plancka na diagramie rg, zdefiniował CCT jako średnią „t głównych składowych” przy użyciu współrzędnych trójliniowych.
- CIE ogłosiła przestrzeń kolorów XYZ.
- Dziekan B. Juddopublikował artykuł o naturze „najmniej dostrzegalnych różnic” w odniesieniu do bodźców chromatycznych. Empirycznie ustalił, że różnica w odczuwaniu, którą nazwał ΔE od „rozróżniającego kroku między kolorami… Empfindung”, była proporcjonalna do odległości odcieni na wykresie.
Odnosząc się do niej, Judd zasugerował, żeby
K ∆ E=| od 1 - od 2 |=max (| r 1 - r 2 |, | g 1 - g 2 |).
Ważny krok w nauce
Te osiągnięcia utorowały drogę do stworzenia nowych przestrzeni chromatyczności, które są lepiej dostosowane do oceny skorelowanych CG i ich różnic. A także formuła zbliżyła naukę do odpowiedzi na pytanie, jaką temperaturę barwową wykorzystuje natura. Łącząc pojęcia różnicy i CG, Priest zauważył, że oko jest wrażliwe na ciągłe różnice w „odwrotnej” temperaturze. Różnica jednego mikroodwrotności stopnia (mcrd) jest dość reprezentatywna dla wątpliwej dostrzegalnej różnicy w najkorzystniejszych warunkach obserwacji.
Priest zasugerował użycie „skali temperatury jako skali do porządkowania chromatyczności wielu źródeł światła w kolejności sekwencyjnej”. W kolejnych latach Judd opublikował jeszcze trzy ważne artykuły.
Najpierw potwierdzili odkrycia Priesta, Davisa i Judda, pracując nad wrażliwością na zmiany temperatury barwowej.
Drugi zaproponował nową przestrzeń barw, kierując się zasadą, która stała się świętym Graalem: jednolitość percepcji (odległość chromatyczności musi być współmierna do różnicy percepcji). Poprzez transformację projekcyjną Judd odkrył:więcej „jednorodnej przestrzeni” (UCS), w której można znaleźć CCT.
Używa macierzy transformacji do zmiany wartości X, Y, Z sygnału trójkolorowego na R, G, B.
Trzeci artykuł przedstawiał lokalizację chromatyczności izotermicznych na diagramie CIE. Ponieważ punkty izotermiczne utworzyły normalne na LUW, konwersja z powrotem do płaszczyzny xy pokazała, że są to nadal linie, ale nie są już prostopadłe do miejsca.
Obliczenia
Pomysł Judda dotyczący określenia najbliższego punktu do locus Plancka w jednorodnej przestrzeni chromatyczności jest nadal aktualny. W 1937 McAdam zaproponował „zmodyfikowany wykres jednorodności skali odcienia” oparty na pewnych upraszczających rozważaniach geometrycznych.
Ta przestrzeń chromatyczności jest nadal używana do obliczeń CCT.
Metoda Robertsona
Przed pojawieniem się potężnych komputerów osobistych było zwyczajem szacować skorelowaną temperaturę barwową przez interpolację z tabel przeglądowych i wykresów. Najbardziej znaną taką metodą jest metoda opracowana przez Robertsona, który wykorzystał stosunkowo jednorodny przedział skali Mireda do obliczenia CCT przy użyciu interpolacji liniowej wartości izoterm mireda.
Jak wyznaczana jest odległość od punktu kontrolnego do i-tej izotermy? Widać to z poniższego wzoru.
Dystrybucja widmowa mocy
Imimożna scharakteryzować źródła światła. Względne krzywe SPD dostarczane przez wielu producentów można było otrzymać w odstępach 10 nm lub więcej na ich spektroradiometrze. Rezultatem jest znacznie płynniejszy rozkład mocy niż w przypadku konwencjonalnej lampy. Ze względu na tę separację, drobniejsze przyrosty są zalecane do pomiarów lamp fluorescencyjnych, a to wymaga drogiego sprzętu.
Słońce
Efektywna temperatura, określona przez całkowitą moc promieniowania na jednostkę kwadratową, wynosi około 5780 K. CG światła słonecznego nad atmosferą reprezentuje około 5900 K.
Kiedy słońce przecina niebo, może być czerwone, pomarańczowe, żółte lub białe, w zależności od położenia. Zmiana koloru gwiazdy w ciągu dnia wynika głównie z rozpraszania, a nie ze zmian promieniowania ciała doskonale czarnego. Niebieski kolor nieba jest spowodowany rozpraszaniem światła słonecznego w atmosferze, które ma tendencję do rozpraszania odcieni niebieskich bardziej niż czerwonych.
