Що таке колірна температура? Це джерело світла, який є випромінюванням ідеального чорного тіла. Він виділяє певні відтінки, що порівнянно з джерелом світла. Колірна температура є характеристикою видимого променя, який має важливі застосування в освітленні, фотографії, видеографии, видавничій справі, виробництві, астрофізиці, садівництві та інших сферах. На практиці ж термін має сенс тільки для джерел світла, які насправді відповідають випромінюванню якогось чорного тіла. Тобто промінь в діапазоні від червоного до помаранчевого, від жовтого до білого і блакитно-білого. Не має сенсу говорити про, наприклад, зеленому або фіолетовому світлі. Якщо відповідати на питання, що таке колірна температура, то для початку необхідно сказати, що вона зазвичай виражається в Кельвінах з використанням символу K, одиниці вимірювання абсолютного випромінювання.

Типи світла

ЦТ понад 5000K називають «холодними квітами» (блакитні відтінки), а більш низькі, 2700–3000К - «теплими» (жовті). Другий варіант в цьому контексті є аналогом випромінюваної колірною температурою світильника. Його спектральний пік ближче до інфрачервоного, і більшість природних джерел віддають значну випромінювання. Той факт, що «тепле» освітлення в цьому сенсі насправді має «холодну» ЦТ, часто призводить до плутанини. Це важливий аспект у питанні, що таке колірна температура. ЦТ електромагнітного випромінювання, що випускається ідеальним чорним тілом, визначається як t його поверхні в кельвінах або, альтернативно, в майредах. Це дозволяє визначити стандарт, за яким порівнюються джерела світла.


Оскільки гаряча поверхня випромінює теплове випромінювання, але не є ідеальним излитием чорного тіла, колірна температура світла не являє собою фактичну t поверхні.

Освітлення

Що таке колірна температура, стало зрозуміло. Але для чого вона необхідна? Для освітлення інтер'єрів будинків часто важливо враховувати ЦТ сяйва. Більш теплий відтінок, наприклад, колірна температура світлодіодних світильників, часто використовується в громадських місцях для сприяння релаксації, в той час як більш холодний використовується для підвищення концентрації, наприклад, в школах і офісах.

Аквакультура

У рибництві колірна температура має різні функції і фокуси у всіляких галузях. У прісноводних акваріумах ЦТ зазвичай важливо тільки для отримання більш привабливого зображення. Світло, як правило, призначений для створення красивого спектру, іноді, з вторинним увагою, до підтримання життя рослин. В акваріумі з морською водою/рифами кольорова температура є невід'ємною частиною здоров'я. В межах від 400 до 3000 нанометрів світло з коротшою довжиною хвилі може проникати глибше в воду, ніж з довгою, забезпечуючи необхідні джерела енергії для водоростей, які знаходяться в коралі. Це еквівалентно збільшенню колірної температури з глибиною рідини в цьому спектральному діапазоні. Оскільки корали, як правило, живуть на мілководді і отримують інтенсивний пряме сонячне світло в тропіках, то основну увагу було приділено моделювання цій ситуації при освітленні 6500 К.
Колірна температура світлодіодних ламп використовується, щоб і вночі не дозволяти акваріуму цвісти, при цьому це покращує фотосинтез.

Цифрова зйомка

У цій області, термін іноді використовується взаємозамінно з балансом білого, що дозволяє перепризначувати відтінкові значення для імітації змін колірної температури навколишнього середовища. Більшість цифрових камер та програмне забезпечення для обробки зображень надають можливості імітувати конкретні значення навколишнього середовища (наприклад, сонячно, хмарно, вольфрам тощо). У той же час в інших областях є тільки значення балансу білого в Кельвінах. Ці параметри змінюють тон, кольорова температура визначається не тільки уздовж синьо-жовтої осі, але і деякі програми включають додаткові елементи управління (іноді позначені як «відтінок»), додають пурпурно-зелену вісь, вони в деякій мірі є предметом художньої інтерпретації.

Фотоплівка, колірна температура освітлення

Фотоэмульсионная плівка не реагує на промені ідентично людської сітківці або зоровому сприйняттю. Об'єкт, на який видається спостерігачеві білим, може виявитися дуже синім або оранжевим на фотографії. Колірний баланс, можливо, буде потрібно виправити під час друку, щоб домогтися нейтрального ББ. Ступінь цієї корекції обмежена, оскільки кольорова плівка зазвичай має три шари, чутливих до різних відтінків. І при використанні під «неправильним» джерелом світла кожна товщина може не реагувати пропорційно, створюючи дивні відтінки тіней, хоча півтони, здавалося б, були правильним балансом білого кольори, колірної температури під збільшувачем. Джерела світла з переривчастими спектрами, такі як флуоресцентні трубки, також не можуть бути повністю виправлені при друку, оскільки один з шарів, можливо, ледь записав зображення взагалі.

ТВ, відео

В NTSC і PAL TV норми вимагають, щоб екрани були з колірною температурою 6500 К. На багатьох телевізорах споживчого класу, є дуже помітне відхилення від цієї вимоги. Тим не менш, більш якісних примірниках колірні температури можна відрегулювати до 6500 К з допомогою попередньо запрограмованою налаштування або калібрування. Більшість відео і цифрових фотоапаратів можуть регулювати колірну температуру, збільшуючи об'єкт білого або нейтрального відтінку і встановлюючи ручний «ББ» (повідомляючи камері, що цей об'єкт — чистий). Камера потім коригує всі інші відтінки відповідно. Баланс білого необхідний, особливо в приміщенні з флуоресцентним освітленням, при колірній температурі світлодіодних ламп і при переміщенні камери з одного освітлення в інше. Більшість фотоапаратів також мають функцію автоматичного балансу білого, яке намагаються визначити колір світла і, відповідно, його відкоригувати. Хоча ці налаштування колись були ненадійними, вони значно покращилися в сучасних цифрових камерах і забезпечують точний баланс білого в самих різних умовах освітлення.

Художнє застосування через контроль колірної температури

Кінематографісти не роблять «баланс білого» так само, як і оператори відеокамер. Вони використовують такі методи, як фільтри, вибір фотоплівки, попередній спалах і, після зйомки, колірну градацію як за експозиції в лабораторіях, так і в цифровому вигляді. Кінематографісти також працюють в тісному контакті з декораторами та освітлювальними бригадами для досягнення бажаних ефектів. Для художників більшість пігментів і паперів мають холодний або теплий відтінок, оскільки людське око може виявити навіть незначна кількість насиченості. Сірий, змішаний з жовтим, помаранчевим або червоним, є «теплим сірим». Зелений, синій або фіолетовий створюють «прохолодні відтінки». Варто звернути увагу, що це почуття градусів протилежно відчуття реальної температури. Синій описується як «більш холодний», хоча він відповідає високотемпературного чорного тіла. Дизайнери освітлення іноді вибирають фільтри ЦТ, зазвичай для відповідності світла, який теоретично є білим. Оскільки колірна температура світлодіодних ламп значно вище, ніж у вольфрамової, використання цих двох світильників може призвести до різкого контрасту. Тому іноді встановлюються лампи HID, які зазвичай випромінюють 6000-7000 К.
Світильники з функціями змішування тонів також здатні генерувати вольфрамоподобный світло. Колірна температура також може бути фактором при виборі ламп, так як кожен, ймовірно, буде мати різну колірну температуру.

Формули

Якісний стан світу розуміється під поняттям світлової температури. Колірна температура змінюється, коли змінюється кількість випромінювання в деяких частинах спектру. Ідея використання планківських випромінювачів в якості критерію, за яким можна судити про інших джерелах світла, не нова. У 1923 році, написавши про «класифікації колірної температури по відношенню до якості», Priest, по суті, описав CCT, як його розуміють сьогодні, аж до використання терміна «удавана колірна t». Кілька важливих подій відбулося в 1931 році. В хронологічному порядку:

Раймонд Девіс опублікував статтю про «коррелированной колірній температурі». Звертаючись до локусу Планка на діаграмі rg, він визначив CCT як середнє значення t первинних компонентів», використовуючи трилинейные координати.

CIE оголосив колірний простір XYZ.

Дін Б. Джадд опублікував статтю про природу «найменш відчутних відмінностей» щодо хроматичних подразників. Емпіричним шляхом він визначив, що різниця у відчуттях, яку він назвав ?E для «дискримінаційного кроку між квітами Empfindung», була пропорційно відстані відтінків на діаграмі.

Посилаючись на неї, Джадд припустив, що K ? E = | с 1 - с 2 | = max (| r 1 - r 2 |, | g 1 - g 2 |).

Важливий крок у науці

Ці розробки проклали шлях до створення нових просторів кольоровості, які більше підходять для оцінки корельованих ЦТ та їх відмінностей. А також формула наблизила науку до відповіді на питання, яка колірна температура використовується природою. Поєднуючи поняття різниці і ЦТ, Священик зробив зауваження, що око чутливий до постійних відмінностей в «зворотній» температурі. Різниця в одну мікро-реципрокну ступінь (мкрд) досить репрезентативна для сумнівно відчутного відмінності при самих сприятливих умовах спостереження. Священик запропонував використовувати шкалу температури в якості шкали для впорядкування кольоровості декількох джерел світла в послідовному порядку». Протягом наступних років Джадд опублікував ще три важливі статті. Перша підтвердила висновки Пріста, Девіса, і Джадда, з роботою по чутливості до зміни колірної температури. Друга запропонувала новий простір відтінків, керуючись принципом, який став святим Граалем: однорідність сприйняття (відстань кольоровості має бути сумірним з різницею в сприйнятті). За допомогою проективного перетворення Джадд знайшов більш однорідне простір» (UCS), в якому можна знайти CCT. Матрицю перетворення він використовує для зміни X, Y, Z значення трикольорового сигналу R, G, B. Третя стаття зображала розташування ізотермічних цветностей на діаграму CIE. Так як ізотермічні точки утворили нормалі на UCS, перетворення назад в площину xy показало, що вони все ще були лініями, але більше не перпендикулярні локусу.

Розрахунок

Ідея Джадда про визначення найближчої точки до планковскому локусу в однорідному просторі кольоровості актуальна і сьогодні. У 1937 році Макадам запропонував «модифіковану діаграму однорідності шкали відтінків», засновану на деяких спрощують геометричних міркувань. Це простір кольоровості все ще використовується для обчислення CCT.

Метод Робертсона

До появи потужних персональних комп'ютерів було прийнято оцінювати корельований колірну температуру шляхом інтерполяції з довідкових таблиць і діаграм. Найбільш відомим таким методом є розробка Робертсона, який скористався порівняно рівномірним інтервалом шкали Майреда для розрахунку CCT з використанням лінійної інтерполяції значень майреда ізотерми. Як визначається відстань від контрольної точки до i-ї ізотерми? Це можна побачити за формулою, представленої на зображенні нижче.

Спектральний розподіл потужності

Ними можуть характеризуватися джерела світла. Відносні криві SPD, надані багатьма виробниками, можливо, були отримані з кроком 10 нм або більше на їх спектрорадиометре. У результаті виходить набагато плавніше розподіл потужності, ніж у звичайної лампи. Внаслідок такого поділу для проведення вимірювань флуоресцентних світил рекомендується більш тонкий приріст, а для цього потрібне дороге устаткування.

Сонце

Ефективна температура, обумовлена загальною випромінювальною потужністю на квадратну одиницю, становить близько 5780 К. ЦТ сонячного світла над атмосферою становить близько 5900 К. Коли сонце перетинає небо, воно може бути червоним, оранжевим, жовтим або білим, в залежності від його положення. Зміна кольору зірки протягом дня в основному є результатом розсіювання і не пов'язана із змінами випромінювання чорного тіла. Синій колір неба викликаний рассыпанием сонячного світла в атмосфері, яка має тенденцію розвіювати блакитні відтінки більше, ніж червоні.