Войти
CIE 1931 пространство цветности x, y, а также локус Планка ), и показывающие цветности источников света черного тела при различных температурах (локус Планка ), и показывающие линии коррелированной цветовой температуры.цветовой температуры света Источник - это температура идеального излучателя черного тела, который излучает свет цвета, сопоставимого с цветом источника света. Цветовая температура - это важные характеристики видимого света, которая имеет применение в освещении, фотографии, видеографии, издательском деле, производство, астрофизика, садоводство и другие области. На практике цветовая температура имеет значение только для источников света, которая в некоторой степени соответствует излучению какого-то черного тела, т. Е. Свет в диапазоне от красного до оранжевого, желтого и белого до голубовато-белого. ; нет смысла говорить о цветовой температуре, например, зеленого или фиолетового света. Цветовая температура обычно выражается в кельвинах с использованием символа K, единицы измерения абсолютной температуры.
Цветовые температуры выше 5000 K называются «холодными цветами» (голубоватыми), а более низкие цветовые температуры (2700–3000 K) называются «теплыми цветами» (желтоватыми). «Теплый» в этом контексте является аналогией излучаемого теплового потока традиционного ламп накаливания, а не температуры. Спектральный пик света теплых тонов ближе к инфракрасному, и самым естественным источникам света теплых тонов излучают инфракрасное излучение. Тот факт, что «теплое» освещение в этом смысле на самом деле имеет более «холодную» цветовую температуру, часто приводит к путанице.
| Температура | Источник |
|---|---|
| 1700 K | Матричное пламя, натриевые лампы низкого давления (LPS / SOX) |
| 1850 K | Пламя свечи, закат / восход солнца |
| 2400 K | Стандарт лампы накаливания |
| 2550 K | Мягкие белые лампы накаливания |
| 2700 K | «Мягкие белые» компактные люминесцентные и светодиодные лампы |
| 3000 K | Тепло-белые компактные люминесцентные лампы и светодиодные лампы |
| 3200 K | Студийные лампы, фотозаводы и т. д. |
| 3350 K | Студия "CP" свет |
| 5000 K | Horizon daylight |
| 5000 K | Трубчатые люминесцентные лампы или холодный белый / дневной свет. компактные люминесцентные лампы (CFL) |
| 5500 - 6000 K | Вертикальный дневной свет, электронная вспышка |
| 6200 K | Ксеноновая лампа с короткой дугой |
| 6500 K | Дневной свет, пасмурная погода |
| 6500 - 9500 K | ЖК-экран или ЭЛТ-экран |
| 15000 - 27 000 К | Ясное голубое небо к полюсу |
| Эти температуры являются чисто характеристическими; могут быть значительные отклонения | |
.
Кривые зависимости яркости черного тела (B λ) от длины волны (λ) для видимого продукта. Вертикальные оси графиков закона Планка, на которых строится эта анимация, были преобразованы, чтобы сохранить равные площади между функциями и горизонтальной осью для длин волн 380–780 нм. K обозначает цветовую температуру в кельвинах, а M обозначает цветовую температуру в обратных микрограммах. Цветовая температура электромагнитного излучения, испускаемого идеальным черным телом определяется как температура его поверхности в кельвинах или, альтернативно, в обратных микрограммах (майред). Это позволяет определить стандарт, по которым сравниваются источники света.
В той степени, в которой используется горячая поверхность излучает тепловое излучение, но не является идеальным излучателем для черного тела, цветовая температура света является не фактической температурной поверхностью. Лампа накаливания излучает тепловое излучение, и лампа приближается к идеальному излучателю черного тела, поэтому ее цветовая температура по сути является температурой нити накала. Таким образом, относительно низкая температура излучает тусклый красный цвет, высокая температура излучает почти белый цвет традиционной лампы накаливания. Рабочие-металлисты могут определять температуру горячих металлов по их цвету: от темно-красного до оранжево-белого и затем белого (см. красный жар ).
Многие другие источники света, такие как люминесцентные лампы или светоизлучающие диоды (светодиоды ), излучают свет в основном за счет процессов, отличных от теплового излучения. Это означает, что испускаемое излучение не имеет формы из черного тела. Этим источникомм назначается так называемая коррелированная цветовая температура (CCT). CCT - это цветовая температура излучателя черного тела, которая по человеческомуриярия цвета наиболее близко соответствует свету от лампы. Для лампы накаливания такое время приближение не требуется, CCT для лампы накаливания - это просто ее нескорректированная температура, полученная при сравнении с излучателем черного тела.
Солнце очень похоже на излучатель черного тела. Эффективная температура, определяемая общей мощностью излучения, составляет около 5780 К. Цветовая температура солнечного света над атмосферой составляет около 5900 К.
Солнце может казаться красным, оранжевым, желтым или белым с Земли, в зависимости от его положения на небе. Изменение цвета Солнца в течение дня в основном является результатом рассеяния солнечного света, а не изменениями излучения черного тела. Рэлеевское рассеяние солнечного света земной атмосферный вызывает синий цвет неба, имеющую тенденцию рассеивать синий свет больше, чем красный свет.
Некоторый дневной свет ранним утром и поздним днем (золотые часы ) имеет более низкий («теплый ") цветовая температура из-за повышенного рассеяния солнечного света с более короткой длиной волны атмосферными частями - оптическое явление, называемое эффектом Тиндаля.
Дневной свет имеет спектр, аналогичный спектру черного тела с коррелированной цветовой температурой 6500 K (D65 стандартный просмотр) или 5500 K (стандартные фотопленки со сбалансированным дневным светом).
Оттенки локуса Планка по линейной шкале (значения в кельвинах)) Для цветов, основанных на теории черного тела, цвет возникает при более высоких температурах, а «красный» означает «синий», а «красный» означает «синий», а «красный - при более низких температурах. »-« холодный ».
Цветовая температура сравнения обычных электричес ких ламп При освещении интерьеров зданий важно учитывать цветовую температуру освещения. Более теплый (то есть с более низкой цветовой температурой) часто используется в общественных местах для расслабления, более холодный (с более высокой цветовой температурой) свет для повышения концентрации внимания, например, в школах и офисах.
CCT диммирование для светодиодной технологии сложной сложной настройки, поскольку эффекты биннинга, возраста и температурного режима светодиодов изменяют фактическое значение цвета. Здесь системы обратной связи используются, например, с датчиками цвета, для активного мониторинга и управления выводом цвета светодиодов смешивания цветов.
В рыбоводстве, цвет Температура имеет разные функции и фокусы в разных отраслях.
В цифровые фотографии термин «цветовая температура» иногда относится к переназначению значений цвета для имитации изменения окружающей цветовой температуры. Большинство цифровых камер и программного обеспечения для необработанных изображений предустановки, имитирующие значения параметров окружающей среды (например, солнечно, облачно, вольфрам и т. Д.), в то время как другие позволяют явно вводить значения баланса белого в кельвинах. Эти настройки изменяют значения цвета по сине-желтой оси, в то время как некоторые программы включают дополнительные элементы управления (иногда помеченные как «оттенок»), добавляющие пурпурно-зеленую ось, и в некоторой степени являются произвольными и являются предметом художественной интерпретации.
Фотоэмульсионная пленка не реагирует на цвет освещения так же, как сетчатка глаза или зрительное восприятие человека. Объект, который кажется наблюдателю белым, может оказаться фотографии очень синим или оранжевым. Цветовой баланс может потребоваться во время печати для получения нейтральной цветовой печати. Степень этой коррекции ограничена, так как цветная пленка обычно из трех слоев, чувствительных к разным цветам, и при использовании под «неправильным» механизмом света каждый слой может не применять пропорционально, создавая странные оттенки цвета в тенях, хотя средние тона могут быть правильно сбалансированы по белому при увеличении. Источники света с прерывистым спектром, такие как люминесцентные лампы, также могут быть полностью скорректированы при печати, поскольку один из слоев, возможно, вообще не записал изображение.
Фотопленка предназначена для определенных источников (чаще всего пленка дневного света и вольфрамовая пленка ), и при правильном использовании позволяет получить нейтральную цветную печать. Согласование чувствительности пленки с цветовой температурой источника света - это один из способов сбалансировать цвет. Если в помещении используется вольфрамовая пленка с лампами накаливания, желтовато-оранжевый свет ламп накаливания вольфрамовых будет работать на фотографии белым (3200 K). Цветная пленка почти всегда сбалансирована по дневному свету, поскольку цвет можно регулировать при печати (с ограничениями, см. Выше негатив). Цветная прозрачная пленка, являющаяся последним артефактом в процессе, должна соответствовать источнику света, или необходимо использовать фильтры для коррекции цвета.
Фильтры на объективе камеры или цветные гели за балансом (источниками) света. При съемке с голубоватого света (высокая цветовая температура), например, в пасмурный день, в тени, при оконном освещении или при использовании вольфрамовой пленки с белым или синим светом, желтовато-оранжевый фильтр исправит это. Для съемки с пленкой дневного света (откалиброванной до 5600 K) при более теплых (низких температурах) источников света, таких как закаты, свечи или вольфрамовый свет, можно использовать голубоватый (например, # 80A) фильтр. Требуются более тонкие фильтры, чтобы скорректировать разницу, скажем, между вольфрамовыми лампами 3200 K и 3400 K или исправить слегка голубой оттенок некоторых ламп-вспышек, который может быть 6000 K.
Если есть больше чем один источник света с разной цветовой температурой, один из способов сбалансировать цвет - использовать пленку дневного света и ссылку гелевые фильтры для коррекции цвета над каждым источником света.
Фотографы иногда используют измерители цветовой температуры. Обычно они предназначены для считывания только двумя областями видимого цвета (красного и синего); более дорогие читают три региона (красный, зеленый и синий). Однако они неэффективны с такими источниками, как люминесцентные или газоразрядные лампы, свет которых различается по цвету, и его труднее исправить. Этот временный свет часто бывает зеленоватым, его можно исправить с помощью пурпурного фильтра. Если такие измерители отсутствуют, можно использовать более сложные инструменты колориметрии.
В индустрии настольных издательских систем важно знать цветовую температуру монитора. Программное обеспечение для согласования цветов, такое как Apple ColorSync для Mac OS, измеряет цветовую температуру монитора, а затем соответствующим образом корректирует настройки. Это позволяет цвету на уровне более точно цвету печати. Общие цветовые температуры монитора, а также соответствующие стандартные источники света в скобках следующие:
D50 - научное сокращение для стандартного источника света : спектр дневного света при коррелированной цветовой температуре 5000 К. Аналогичные определения существуют для D55, D65 и D75. Обозначения, такие как D50, используются для классификации цветовых температур световых таблиц и смотровых кабинок. При просмотре цветного слайда на световой стол, важно, чтобы
Цифровые камеры, веб-графика, DVD и т. д., обычно предназначенные для цветовой температуры 6500 К. Стандарт <, свет был правильно сбалансирован, чтобы цвета не смещались в сторону красного или синего. 164>sRGB, обычно используется для изображений в Интернете, предусматривает (среди прочего) дисплей 6500 К точку белого.
NTSC и PAL Телевизионные нормы требуют, чтобы экран телевизора, соответствующие требованиям, отображал электрически черно-белый сигнал (минимальная цветовая насыщенность) при цветовой температуре 6500 К. На многих телевизоров потребительского уровня очень заметное отклонение от этого требования. Однако в более дорогих телевизорах потребительского уровня можно настроить цветовую температуру до 6500 K с помощью системы запрограммированных настроек или пользовательской калибровки. Текущие версии ATSC явно требуют, чтобы данные о цветовой были включены в поток данных, но старые версии ATSC позволяли опускать эти данные. В этом случае текущие версии ATSC указаны на стандарты колориметрии по умолчанию в зависимости от формата. Оба упомянутых стандарта определяют цветовую температуру 6500 К.
Большинство видео- и цифровых фотоаппаратов могут регулировать цветовую температуру, увеличивая изображение объекта белого или нейтрального цвета и устанавливаетя «баланс белого» (сообщая камера, что «этот объект белый»); затем камера показывает белый цвет как белый цвет истинно настраивает все остальные цвета. Баланс белого особенно важен в помещении при флуоресцентном освещении и при перемещении камеры одного освещения в другом. Большинство камер также имеют функцию автоматического баланса. Хотя эти настройки когда-то были ненадежными, в современных цифровых камерах они значительно улучшены и точный баланс белого в самых разных условиях освещения.
Дом наверху кажется светло-кремовым в полдень, но здесь в тусклом свете перед восходом солнца он кажется голубовато-белым. Обратите внимание на цветовую температуру восхода солнца на заднем плане. Видео операторы камеры могут балансировать белый цвет для небелых объектов, преуменьшая цвет объекта, используемого для балансировки белого. Например, они могут привнести в изображение больше тепла, уравновешивая белый цвет с чем-то светло-голубым, например, выцветшей синей джинсовой тканью; Таким образом, балансировка белого может заменить фильтр или осветительный гель, когда они недоступны.
Кинематографисты не выполняют «баланс белого» так, как операторы видеокамер; они используют такие методы, как фильтры, выбор пленки, предварительное мигание и, после съемки, цветокоррекция, как путем экспонирования в лаборатории, так и в цифровом виде. Кинематографисты также работают в тесном сотрудничестве с декораторами и световыми группами для достижения желаемых цветовых эффектов.
Для художников большинство пигментов и бумаги имеют холодный или теплый оттенок, поскольку человеческий глаз может уловить даже мельчайшую степень насыщенности. Серый, смешанный с желтым, оранжевым или красным - это «теплый серый». Зеленый, синий или фиолетовый создают «холодные оттенки серого». Обратите внимание, что это ощущение температуры противоположно ощущению реальной температуры; более синий описывается как «более холодный», даже если он соответствует более высокотемпературному черному телу.
 | |
| «Теплый» серый | «Холодный» серый |
| Смешанный с 6% желтого. | Смешано с 6% синим. |
Художники по свету иногда выбирают фильтры по цветовой температуре, обычно для соответствия теоретически белому свету. Поскольку светильники, в которых используются газоразрядные лампы типа , излучают свет со значительно более высокой цветовой температурой, чем вольфрамовые лампы, их совместное использование может потенциально создать резкий контраст, поэтому иногда светильники с >HID-лампы, обычно излучающие свет 6000–7000 K, оснащены фильтрами 3200 K для имитации вольфрамового света. Светильники с функциями смешивания цветов или с несколькими цветами (включая 3200 K) также способны излучать вольфрамоподобный свет. Цветовая температура также может быть фактором при выборе ламп, поскольку каждая из них, вероятно, имеет разную цветовую температуру.
Логарифмические графики максимальной длины волны излучения и световой отдачи в зависимости от температуры черного тела - красные стрелки показывают, что 5780 K черные тела имеют максимальную длину волны 501 нм и выходную мощность излучения 63,3 МВт / м коррелированная цветовая температура (CCT, T cp) - это температура Планковский излучатель, воспринимаемый цвет которого наиболее близко соответствует цвету данного стимула при той же яркости и в определенных условиях просмотра
— CIE / IEC 17.4: 1987, Международный словарь по освещению (ISBN 3900734070 )Излучатели черного тела представляют собой эталоном, по проходящей сквозь оценивающуюся ткань света. Черное тело можно описать по его температуре излучает свет определенного оттенка, как показано выше. Этот набор цветов называется цветовой температурой. По аналогии можно судить об источнике света а, близких к планковским, таких как некоторые люминесцентные или разрядные лампы высокой мощности по их температуре религиозной цветовая температура (CCT), температура планковского радиатора, цвет которого наиболее приближен к ним. Для спектров источников света, не являющихся планковскими, сопоставление их со спектром черного тела не совсем определено; Концепция коррелированной цветовой температуры была расширена, чтобы сопоставить такие источники, насколько это возможно, на одной шкале цветовой температуры, где «насколько возможно» определяется в контексте объективного цветового пространства.
Диаграмма Джадда (r, g). Концентрические кривые обозначают локусы постоянной чистоты.
треугольник Максвелла Джадда. Планковский локус серым цветом. Преобразование трехлинейных координат в декартовы координаты приводит к следующей диаграмме. 
Единое пространство цветности Джадда (UCS) с планковским геометрическим пространством и изотермами от 1000 до 10000 тысяч, перпендикулярными этим геометрическому пространству. Джадд вычислил изотермы в этом визу перед тем, как перевести их обратно в пространство цветности (x, y), как показано на диаграмме вверху статьи. 
Крупный план локуса Планка в CIE 1960 UCS с изотермы в майредсе. Обратите внимание на равномерный интервал изотерм при использовании шкалы обратной температуры и сравните с аналогичным рисунком ниже. Равномерный интервал изотерм на локусе означает, что шкала затуманенного света является лучшей мерой воспринимаемой цветовой разницы, чем шкала температур. Идея использования планковских излучателей в качестве критерия, по которому можно судить о других источниках света, не нова. В 1923 году, написав о «классификации света в зависимости от качества цвета... температуры источника как показателя качества цвета», Прист по существу описал CCT в том виде, в котором мы понимаем его сегодня, дошло до того, что использовал термин « кажущаяся цветовая температура »и проницательно распознал три случая:
В 1931 году произошло несколько важных событий. В хронологическом порядке:
Эти разработки положили начало разработки новых пространств цветности, которые больше подходят для оценки коррелированных цветовых температур и различий цветности. Объединяя понятие цветовой разницы и цветовой температуры, заметил, что чувствителен к постоянным различиям в «обратной» температуре:
Разница в один микровзаимодействующий градус (мкрд) является довольно характерно для сомнительно заметной разницы при наиболее благоприятных условиях наблюдения.
Пристно использовать «шкалу температуры для упорядочивания цветностей источников света в последовательном порядке». В течение следующих нескольких лет Джадд опубликовал еще три важных статьи:
Первая подтвердила выводы Приста, Дэвиса и Джадда с помощью статьи о чувствительности к изменению цветовой температуры.
Второе новое пространство цветности, руководствуясь принципом, который стал святым Граалем цветовых пространств: единообразие восприятия (расстояние цветности быть соизмеримо с различием восприятия). Посредством проективного преобразования Джадд нашел более «однородное пространство цветности» (UCS), в котором можно было найти CCT. Джадд определил «ближайшую цветовую температуру», просто найдя точку на планковском локусе, ближайшую к цветности стимула на изображенном цветном треугольнике Максвелла в сторону. Матрица преобразования , который он использовал для преобразования значений тристимула X, Y, Z в координаты R, G, B, была следующая:
Отсюда можно найти следующие цветности:
На третьем изображено место изотермической цветности на диаграмме цветности CIE 1931 x, y. На его диаграмме UCS, преобразование обратно в плоскость xy показало, что они все еще являются линиями, но больше не перпендикулярны локусу.
диаграмма «равномерной шкалы цветности» МакАдама; упрощение ПСК Джадда. Идея Джадда об определении ближайшей точки к планковскому локусу на однородном пространстве цветности актуальна. В 1937 году МакАдам использует «модифицированную диаграмму шкалы однородной цветности», основанную на некоторых упрощенных геометрических соображениях:
Это (u, v) пространство цветности цветовым пространством CIE 1960, которое до сих пор используется для использования CCT (хотя МакАдам не разрабатывал его с этой целью). Использование других пространств цветности, таких как u'v ', приводит к нестандартным результатам, которые тем не менее значимыми для восприятия.
Крупный план CIE 1960 UCS. Изотермы перпендикулярны локусу Планка и нарисованы, чтобы указать максимальное расстояние от локуса, на котором CIE считает значимой коррелированную цветовую температуру: 
Расстояние от локуса (т.е. степень отклонения от черного тела) традиционно указывается в единицах 
До появления мощных компьютеров было принято оценивать коррелированную цветовую температуру путем интерполяции из справочных таблиц и диаграмм. Самым известным из таких методов является метод Робертсона, воспользовался преимуществом относительно равномерного расположения заболоченной шкалы (см. Выше) для расчета CCT T c с использованием линейной интерполяции замороженных значений изотермы. :
Вычисление CCT T c, наличие координате цветности 
в CIE 1960 UCS. 
где 
изотермы достаточно плотные, можно предположить 
Расстояние до контрольной точки i- й изотерме задается как
где 
Хотя CCT можно рассчитать для любой цветности координат, результат имеет смысл, только если источники света почти белые. CIE рекомендует, чтобы «концепция коррелированной цветовой температуры не использовалась, если цветность тестового источника отличается более чем на [
Если рассматривать узкий диапазон цветовых температур - наиболее практичным случаем является инкапсуляция дневного света - можно аппроксимировать планковское локус, чтобы вычислить CCT в терминах измерения цветности., что изотермы пересекаются в фиолетовой области около (x = 0,325, y = 0,154), МакКеми использует это кубическое приближение:
, где n = (x - x e) / (y - y e) - линия обратного наклона, а (x e = 0,3320, y e = 0,1858) - «эпицентр»; довольно близко к точке пересечения, упомянутой Келли. Максимальная погрешность для цветовых температур в диапазоне от 2856 K (источник света A) до 6504 K (D ) составляет менее 2 K.
Более недавнее предложение, использующее экспоненциальные члены, значительно расширяет допустимый диапазон путем добавления второго эпицентра для высоких цветовых температур:
где n такое же, как и раньше, а другие константы ниже:
| 3–50 кК | 50–800 кК | |
|---|---|---|
| xe | 0,3366 | 0,3356 |
| ye | 0,1735 | 0,1691 |
| A0 | −949,86315 | 36284, 48953 |
| A1 | 6253.80338 | 0,00228 |
| t1 | 0,92159 | 0,07861 |
| A2 | 28,70599 | 5,4535 × 10 |
| t2 | 0,20039 | 0,01543 |
| A3 | 0,00004 | |
| t3 | 0,07125 |
Автор предполагает что один использует уравнение низких температур, чтобы определить, нужны ли более высокотемпературные параметры.
Обратное вычисление, от цветовой температуры до соответствующих координат цветности, обсуждается в Планковский локус § Аппроксимация.
CIE индекс цветопередачи (CRI) - это метод определения того, насколько хорошо освещенность источника света восьми пробных участков сравнивается с освещением, обеспечиваемым эталонным источником. Приведенные вместе CRI и CCT дают численную оценку того, какой эталонный (идеальный) источник света лучше всего приближается к конкретному искусственному свету, и в чем разница. См. Индекс цветопередачи для полной статьи.
Характерные спектральные распределения мощности (SPD) для лампы накаливания (слева) и люминесцентной лампы (справа). Горизонтальные оси представляют собой длины волн в нанометрах, а вертикальные оси показывают относительную интенсивность в произвольных единицах. Источники света и осветительные приборы могут характеризоваться их спектральным распределением мощности (SPD). Относительные кривые SPD, предоставленные многими производителями, могли быть получены с шагом 10 нм или более на их спектрорадиометре. В результате получается более плавное («более полный спектр ») распределение мощности, чем у лампы на самом деле. Из-за их пикового распределения рекомендуется использовать более мелкие приращения для измерения флуоресцентных ламп, а для этого требуется более дорогое оборудование.
В астрономии цветовая температура определяется локальным наклоном SPD на данной длине волны или, на практике, диапазоном длин волн.. С учетом, например, цветовых величин B и V, которые откалиброваны, чтобы быть равными для звезды A0V (например, Vega ), цветовая температура звезды 
Характерное спектральное распределение мощности звезды A0V (T eff = 9500 K, ср. Вега ) по сравнению со спектрами черного тела. Спектр черного тела 15000 K (пунктирная линия) соответствует видимой части звездного SPD намного лучше, чем черное тело 9500 K. Все спектры нормализованы для пересечения на 555 нанометрах.
