Статья
Что такое цветовая температура: понятие, определение, единицы измерения и формулы расчета
0

Что такое цветовая температура: понятие, определение, единицы измерения и формулы расчета

by admin28.12.2018

Что такое цветовая температура? Это источник света, который является излучением идеального черного тела. Он источает определенные оттенки, что сравнимо с источником света. Цветовая температура является характеристикой видимого луча, который имеет важные применения в освещении, фотографии, видеографии, издательском деле, производстве, астрофизике, садоводстве и других сферах.

На практике же, термин имеет смысл только для источников света, которые на самом деле соответствуют излучению какого-то черного тела. То есть луч в диапазоне от красного до оранжевого, от желтого до белого и голубовато-белого. Не имеет смысла говорить о, например, зеленом или фиолетовом свете. Если отвечать на вопрос, что такое цветовая температура, то для начала необходимо сказать, что она обычно выражается в Кельвинах с использованием символа K, единицы измерения абсолютного излучения.

Типы света

Таблица цветности

ЦТ свыше 5000K называют «холодными цветами» (голубые оттенки), а более низкие, 2700–3000K — «теплыми» (желтые). Второй вариант в этом контексте является аналогом излучаемой цветовой температурой светильника. Его спектральный пик ближе к инфракрасному, и большинство естественных источников отдают значительное излучение. Тот факт, что «теплое» освещение в этом смысле на самом деле имеет «более холодную» ЦТ, часто приводит к путанице. Это важный аспект в вопросе, что такое цветовая температура.

ЦТ электромагнитного излучения, испускаемого идеальным черным телом, определяется как t его поверхности в кельвинах или, альтернативно, в майредах. Это позволяет определить стандарт, по которому сравниваются источники света.

Поскольку горячая поверхность испускает тепловое излучение, но не является идеальным излитием черного тела, цветовая температура света не представляет собой фактическую t поверхности.

Освещение

Что такое цветовая температура, стало понятно. Но для чего она необходима?

Для освещения интерьеров зданий часто важно учитывать ЦТ сияния. Более теплый оттенок, например, цветовая температура светодиодных светильников, часто используется в общественных местах для содействия релаксации, в то время как более холодный используется для повышения концентрации, например, в школах и офисах.

Аквакультура

Цветность ламп

В рыбоводстве цветовая температура имеет разные функции и фокусы во всяких отраслях.

В пресноводных аквариумах ЦТ обычно важно только для получения более привлекательного изображения. Свет, как правило, предназначен для создания красивого спектра, иногда, со вторичным вниманием, к поддержанию жизни растений.

В аквариуме с морской водой/рифами цветовая температура является неотъемлемой частью здоровья. В пределах от 400 до 3000 нанометров, свет с более короткой длиной волны может проникать глубже в воду, чем с длинной, обеспечивая необходимые источники энергии для водорослей, находящихся в кораллах. Это эквивалентно увеличению цветовой температуры с глубиной жидкости в этом спектральном диапазоне. Поскольку кораллы, как правило, живут на мелководье и получают интенсивный прямой солнечный свет в тропиках, то основное внимание было уделено моделированию этой ситуации при освещении 6500 К.

Цветовая температура светодиодных ламп используется, чтобы и ночью не позволять аквариуму цвести, при этом это улучшает фотосинтез.

Цифровая съемка

В этой области, термин иногда используется взаимозаменяемо с балансом белого, что позволяет переназначать оттеночные значения для имитации изменений цветовой температуры окружающей среды. Большинство цифровых камер и программное обеспечение для обработки изображений предоставляют возможности имитировать конкретные значения окружающей среды (например, солнечно, облачно, вольфрам и т. д.).

В то же время в других областях есть только значения баланса белого в Кельвинах. Эти параметры изменяют тон, цветовая температура определяется не только вдоль сине-желтой оси, но и некоторые программы включают дополнительные элементы управления (иногда помеченные как «оттенок»), добавляющие пурпурно-зеленую ось, они в некоторой степени являются предметом художественной интерпретации.

Фотопленка, цветовая температура освещения

Фотоэмульсионная пленка не реагирует на лучи идентично человеческой сетчатке или зрительному восприятию. Объект, который кажется наблюдателю белым, может оказаться очень синим или оранжевым на фотографии. Цветовой баланс, возможно, потребуется исправить во время печати, чтобы добиться нейтрального ББ. Степень этой коррекции ограничена, поскольку цветная пленка обычно имеет три слоя, чувствительных к разным оттенкам. И при использовании под «неправильным» источником света каждая толщина может не реагировать пропорционально, создавая странные оттенки в тенях, хотя полутона, казалось бы, были правильным балансом белого цвета, цветовой температуры под увеличителем. Источники света с прерывистыми спектрами, такие как флуоресцентные трубки, также не могут быть полностью исправлены при печати, поскольку один из слоев, возможно, едва записал изображение вообще.

ТВ, видео

какая цветовая температура

В NTSC и PAL TV нормы требуют, чтобы экраны были с цветовой температурой 6500 К. На многих телевизорах потребительского класса, есть очень заметное отклонение от этого требования. Тем не менее, в более качественных экземплярах цветовые температуры можно отрегулировать до 6500 К с помощью предварительно запрограммированной настройки или пользовательской калибровки.

Большинство видео и цифровых фотоаппаратов могут регулировать цветовую температуру, увеличивая объект белого или нейтрального оттенка и устанавливая ручной «ББ» (сообщая камере, что этот объект — чистый). Камера затем корректирует все остальные оттенки соответственно. Баланс белого необходим, особенно в помещении с флуоресцентным освещением, при цветовой температуре светодиодных ламп и при перемещении камеры из одного освещения в другое. Большинство фотоаппаратов также имеют функцию автоматического баланса белого, которая пытаются определить цвет света и, соответственно, его откорректировать. Хотя эти настройки когда-то были ненадежными, они значительно улучшились в современных цифровых камерах и обеспечивают точный баланс белого в самых разных условиях освещения.

Художественное применение через контроль цветовой температуры

Кинематографисты не делают «баланс белого» так же, как и операторы видеокамер. Они используют такие методы, как фильтры, выбор фотопленки, предварительную вспышку и, после съемки, цветовую градацию как по экспозиции в лабораториях, так и в цифровом виде. Кинематографисты также работают в тесном контакте с декораторами и осветительными бригадами для достижения желаемых цветовых эффектов.

Для художников большинство пигментов и бумаг имеют холодный или теплый оттенок, поскольку человеческий глаз может обнаружить даже незначительное количество насыщенности. Серый, смешанный с желтым, оранжевым или красным, является «теплым серым». Зеленый, синий или фиолетовый создают «прохладные оттенки». Стоит обратить внимание, что это чувство градусов противоположно ощущению реальной температуры. Синий описывается как «более холодный», хотя он соответствует высокотемпературному черному телу.

Дизайнеры освещения иногда выбирают фильтры по ЦТ, обычно для соответствия свету, который теоретически является белым. Поскольку цветовая температура светодиодных ламп значительно выше, чем у вольфрамовой, использование этих двух светильников может привести к резкому контрасту. Поэтому иногда устанавливаются лампы HID, которые обычно излучают 6000–7000 К.

Светильники с функциями смешивания тонов также способны генерировать вольфрамоподобный свет. Цветовая температура также может быть фактором при выборе ламп, так как каждый, вероятно, будет иметь разную цветовую температуру.

Формулы

Качественное состояние света понимается под понятием световой температуры. Цветовая температура меняется, когда меняется количество излучения в некоторых частях спектра.

Идея использования планковских излучателей в качестве критерия, по которому можно судить о других источниках света, не нова. В 1923 году, написав о «классификации цветовой температуры по отношению к качеству», Прист, по сути, описал CCT, как его понимают сегодня, вплоть до использования термина «кажущаяся цветовая t».

Несколько важных событий произошло в 1931 году. В хронологическом порядке:

  • Раймонд Дэвис опубликовал статью о «коррелированной цветовой температуре». Обращаясь к локусу Планка на диаграмме rg, он определил CCT как среднее значение «t первичных компонентов», используя трилинейные координаты.
  • CIE объявил цветовое пространство XYZ.
  • Дин Б. Джадд опубликовал статью о природе «наименее ощутимых различий» в отношении хроматических раздражителей. Эмпирическим путем он определил, что разница в ощущениях, которую он назвал ΔE для «дискриминационного шага между цветами… Empfindung», была пропорционально расстоянию оттенков на диаграмме.
  • Ссылаясь на нее, Джадд предположил, что

    K Δ E = | с 1 — с 2 | = max (| r 1 — r 2 |, | g 1 — g 2 |).

    Важный шаг в науке

    Эти разработки проложили путь к созданию новых пространств цветности, которые больше подходят для оценки коррелированных ЦТ и их различий. А также формула приблизила науку к ответу на вопрос, какая цветовая температура используется природой. Соединяя понятия разности и ЦТ, Прист сделал замечание, что глаз чувствителен к постоянным различиям в «обратной» температуре. Разница в одну микро-реципрокную степень (мкрд) довольно репрезентативна для сомнительно ощутимого отличия при самых благоприятных условиях наблюдения.

    Прист предложил использовать «шкалу температуры в качестве шкалы для упорядочения цветности нескольких источников света в последовательном порядке». В течение следующих лет Джадд опубликовал еще три важные статьи.

    Первая подтвердила выводы Приста, Дэвиса, и Джадда, с работой по чувствительности к изменению цветовой температуры.

    Вторая предложила новое пространство оттенков, руководствуясь принципом, который стал святым Граалем: однородность восприятия (расстояние цветности должно быть соизмеримо с разницей в восприятии). Посредством проективного преобразования Джадд нашел более «однородное пространство» (UCS), в котором можно найти CCT.

    Матрицу преобразования он использует для изменения X, Y, Z значения трехцветного сигнала к R, G, B.

    формула РГБ

    Третья статья изображала расположение изотермических цветностей на диаграмме CIE. Так как изотермические точки образовали нормали на UCS, преобразование обратно в плоскость xy показало, что они все еще были линиями, но больше не перпендикулярны локусу.

    Расчет

    Идея Джадда об определении ближайшей точки к планковскому локусу в однородном пространстве цветности актуальна и сегодня. В 1937 году Макадам предложил «модифицированную диаграмму однородности шкалы оттенков», основанную на некоторых упрощающих геометрических соображениях.

    цветовая температура

    Это пространство цветности все еще используется для вычисления CCT.

    Метод Робертсона

    До появления мощных персональных компьютеров было принято оценивать коррелированную цветовую температуру путем интерполяции из справочных таблиц и диаграмм. Наиболее известным таким методом является разработка Робертсона, который воспользовался сравнительно равномерным интервалом шкалы Майреда для расчета CCT с использованием линейной интерполяции значений майреда изотермы.

    Формула ЦТ

    Как определяется расстояние от контрольной точки до i-й изотермы? Это можно увидеть по формуле, представленной на картинке ниже.

    Формула цветности

    Спектральное распределение мощности

    Ими могут характеризоваться источники света. Относительные кривые SPD, предоставленные многими производителями, возможно, были получены с шагом 10 нм или более на их спектрорадиометре. В результате получается намного плавнее распределение мощности, чем у обычной лампы. Вследствие их такого разделения, для проведения измерений флуоресцентных светил рекомендуется более тонкий прирост, а для этого требуется дорогое оборудование.

    Солнце

    Эффективная температура, определяемая общей излучательной мощностью на квадратную единицу, составляет около 5780 К. ЦТ солнечного света над атмосферой представляет около 5900 К.

    Когда солнце пересекает небо, оно может быть красным, оранжевым, желтым или белым, в зависимости от его положения. Изменение цвета звезды в течение дня в основном является результатом рассеяния и не связано с изменениями излучения черного тела. Синий цвет неба вызван рассыпанием солнечного света в атмосфере, которая имеет тенденцию развеивать голубые оттенки больше, чем красные.

    Источник

    About The Author
    admin

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *