Kaj je barvna temperatura? To je vir svetlobe, ki je sevanje idealnega črnega telesa. Izžareva določene odtenke, kar je primerljivo s svetlobnim virom. Barvna temperatura je značilnost vidnega žarka, ki ima pomembne aplikacije v razsvetljavi, fotografiji, videografiji, založništvu, proizvodnji, astrofiziki, vrtnarstvu in še več.
V praksi je izraz smiseln le za svetlobne vire, ki dejansko ustrezajo sevanju neke vrste črnega telesa. To je žarek, ki sega od rdeče do oranžne, od rumene do bele in modrikasto bele. O, na primer, zeleni ali vijolični svetlobi nima smisla govoriti. Ko odgovarjamo na vprašanje, kaj je barvna temperatura, je treba najprej povedati, da je običajno izražena v Kelvinih s simbolom K, enoto absolutnega sevanja.
Vrste svetlobe
CG nad 5000K se imenuje "hladne barve" (modri odtenki), nižje, 2700-3000K - "tople" (rumene). Druga možnost v tem kontekstu je analogna oddani barvni temperaturi svetilke. Njegov spektralni vrh je bližje infrardečemu in večina naravnih virov oddaja znatno sevanje. Dejstvo, da ima "topla" razsvetljava v tem smislu dejansko "hladnejši" CG, je pogosto zmedeno. To je pomemben vidik barvne temperature.
CT elektromagnetnega sevanja, ki ga oddaja idealno črno telo, je opredeljeno kot t njegove površine v kelvinih ali alternativno v miredih. To vam omogoča, da določite standard, s katerim se primerjajo viri svetlobe.
Ker vroča površina oddaja toplotno sevanje, vendar ni popoln izliv črnega telesa, barvna temperatura svetlobe ne predstavlja dejanskega t površine.
osvetlitev
Kakšna je barvna temperatura, je postalo jasno. Toda za kaj je to?
Za notranjo razsvetljavo stavb je pogosto pomembno upoštevati CG sijaja. Toplejši odtenek, kot je barvna temperatura LED luči, se pogosto uporablja na javnih mestih za spodbujanje sprostitve, medtem ko se hladnejši odtenek uporablja za povečanje koncentracije, na primer v šolah in pisarnah.
Ribokultura
V ribogojstvu ima barvna temperatura različne funkcije in se osredotoča na vse panoge.
V sladkovodnih akvarijih je DH običajno pomemben le za večprivlačna podoba. Svetloba je na splošno zasnovana tako, da ustvari čudovit spekter, včasih s sekundarnim poudarkom na ohranjanju živih rastlin.
V akvariju s slano vodo/grebenom je barvna temperatura sestavni del zdravja. Med 400 in 3000 nanometri lahko svetloba s krajšo valovno dolžino prodre globlje v vodo kot svetloba z dolgo valovno dolžino, kar zagotavlja potrebne vire energije za alge, ki jih najdemo v koralah. To je enakovredno povečanju barvne temperature z globino tekočine v tem spektralnem območju. Ker korale običajno živijo v plitvi vodi in prejemajo intenzivno neposredno sončno svetlobo v tropih, je bil poudarek na simulaciji te situacije pod svetlobo 6500 K.
Barvna temperatura LED luči se uporablja za preprečevanje cvetenja akvarija ponoči, hkrati pa izboljšuje fotosintezo.
Digitalno streljanje
Na tem področju se izraz včasih uporablja izmenično z ravnovesjem beline, kar omogoča prerazporeditev vrednosti odtenkov za simulacijo sprememb v barvni temperaturi okolice. Večina digitalnih fotoaparatov in programske opreme za slikanje ponuja možnost simulacije specifičnih okoljskih vrednosti (kot so sončno, oblačno, volfram itd.).
Hkrati imajo druga področja le vrednosti ravnovesja beline v Kelvinih. Te možnosti spreminjajo ton, barvna temperatura ni določena samo vzdolž modro-rumene osi, ampak nekateri programi vključujejo dodatne kontrole (včasih označenekot "hue"), ki dodajo vijolično-zeleno os, so nekoliko predmet umetniške interpretacije.
Fotografski film, svetlobna barvna temperatura
Fotografski film se na žarke ne odziva na enak način kot človeška mrežnica ali vizualna percepcija. Predmet, ki se opazovalcu zdi bel, se lahko na fotografiji zdi zelo moder ali oranžen. Med tiskanjem bo morda treba popraviti barvno ravnovesje, da dosežete nevtralno belo barvo. Stopnja te korekcije je omejena, ker ima barvni film običajno tri plasti, občutljive na različne odtenke. In če se uporablja pod "napačnim" svetlobnim virom, se vsaka debelina morda ne bo odzvala sorazmerno, kar bo ustvarilo nenavadne odtenke v sencah, čeprav se zdi, da so srednji toni pravilno ravnovesje bele, barvne temperature pod povečevalno ploščo. Svetlobnih virov z diskontinuiranim spektrom, kot so fluorescenčne cevi, prav tako ni mogoče v celoti popraviti v tisku, saj je ena od plasti morda komaj posnela sliko.
TV, video
Pri TV NTSC in PAL predpisi zahtevajo, da imajo zasloni barvno temperaturo 6500 K. Na številnih televizorjih za potrošnike je zelo opazno odstopanje od te zahteve. Vendar pa je v primerih višje kakovosti barvne temperature mogoče prilagoditi do 6500 K s pomočjo vnaprej programirane nastavitve ali kalibracije po meri.
Večina video in digitalnih fotoaparatov lahko prilagodi barvno temperaturo,povečate bel ali nevtralen motiv in ga nastavite na ročno "WB" (kameru pove, da je motiv čist). Fotoaparat nato ustrezno prilagodi vse druge odtenke. Ravnovesje beline je bistvenega pomena, zlasti v prostoru s fluorescenčno osvetlitvijo, barvno temperaturo LED luči in pri premikanju kamere iz ene osvetlitve v drugo. Večina kamer ima tudi funkcijo samodejnega ravnovesja beline, ki poskuša zaznati barvo svetlobe in jo ustrezno popraviti. Čeprav so bile te nastavitve nekoč nezanesljive, so bile v današnjih digitalnih fotoaparatih močno izboljšane in zagotavljajo natančno ravnovesje beline v najrazličnejših svetlobnih pogojih.
Umetniške aplikacije z nadzorom barvne temperature
Ustvarjalci filma ne izvajajo "ravnotežja beline" na enak način kot operaterji video kamer. Uporabljajo tehnike, kot so filtri, izbor filma, razvrščanje barv pred bliskavico in po zajemu, tako pri laboratorijski izpostavljenosti kot digitalno. Kinematografi tudi tesno sodelujejo s scenografi in ekipami za osvetljevanje, da dosežejo želene barvne učinke.
Za umetnike ima večina pigmentov in papirjev hladen ali topel odtenek, saj lahko človeško oko zazna celo majhno količino nasičenosti. Siva, pomešana z rumeno, oranžno ali rdečo, je "toplo siva". Zelena, modra ali vijolična ustvarjajo "hladne podtone". Omeniti velja, da je ta občutek za stopinje nasproten občutku dejanske temperature. Modra je opisana kot"hladnejše", čeprav ustreza visokotemperaturnemu črnemu telesu.
Oblikovalci razsvetljave včasih izberejo CG filtre, ki običajno ustrezajo svetlobi, ki je teoretično bela. Ker je barvna temperatura LED žarnic veliko višja kot pri volframovih, lahko uporaba teh dveh žarnic povzroči oster kontrast. Zato so včasih nameščene HID svetilke, ki običajno oddajajo 6000-7000 K.
Žarnice s funkcijami mešanja tonov so prav tako sposobne ustvarjati svetlobo, podobno volframu. Barvna temperatura je lahko tudi dejavnik pri izbiri žarnic, saj bo vsaka verjetno imela drugačno barvno temperaturo.
Formule
Kvalitativno stanje svetlobe se razume kot koncept svetlobne temperature. Barvna temperatura se spremeni, ko se spremeni količina sevanja v nekaterih delih spektra.
Zamisel o uporabi Planckovih oddajnikov kot merila za presojo drugih svetlobnih virov ni nova. Leta 1923, ko je pisal o "razvrstitvi barvne temperature glede na kakovost", je Priest v bistvu opisal CCT, kot ga razumemo danes, celo do te mere, da je uporabil izraz "navidezna barva t".
Leta 1931 se je zgodilo več pomembnih dogodkov. V kronološkem vrstnem redu:
- Raymond Davis je objavil članek o "korelirani barvni temperaturi". S sklicevanjem na Planckov lokus na diagramu rg je CCT definiral kot povprečje "t primarnih komponent" z uporabo trilinearnih koordinat.
- CIE je objavil barvni prostor XYZ.
- Dean B. Juddobjavil članek o naravi "najmanj zaznavnih razlik" v zvezi s kromatskimi dražljaji. Empirično je ugotovil, da je razlika v občutenju, ki jo je imenoval ΔE za "razlikovalni korak med barvami … Empfindung", sorazmerna z razdaljo odtenkov na grafikonu..
S sklicevanjem nanjo je Judd predlagal, da
K ∆ E=| od 1 - od 2 |=največ (| r 1 - r 2 |, | g 1 - g 2 |).
Pomemben korak v znanosti
Ta razvoj je utrl pot za ustvarjanje novih kromatičnih prostorov, ki so bolj primerni za ocenjevanje koreliranih CG in njihovih razlik. In tudi formula je znanost približala odgovoru na vprašanje, kakšno barvno temperaturo uporablja narava. Priest je z združevanjem konceptov razlike in CG pripomnil, da je oko občutljivo na stalne razlike v "inverzni" temperaturi. Razlika ene mikrorecipročne stopnje (mcrd) je precej reprezentativna za dvomljivo zaznavno razliko pod najugodnejšimi pogoji opazovanja.
Priest je predlagal uporabo "temperaturne lestvice kot lestvice za razvrstitev kromatičnosti več svetlobnih virov v zaporednem vrstnem redu." V naslednjih letih je Judd objavil še tri pomembne članke.
Najprej je potrdil ugotovitve Priesta, Davisa in Judda z delom na občutljivosti na variacijo barvne temperature.
Drugi je predlagal nov barvni prostor, ki ga vodi načelo, ki je postalo sveti gral: enotnost zaznave (kromatična razdalja mora biti sorazmerna z razliko v zaznavi). Judd je ugotovil, da je s projektivno transformacijoveč "homogenega prostora" (UCS), v katerem lahko najdete CCT.
Uporablja transformacijsko matriko za spreminjanje vrednosti X, Y, Z tribarvnega signala v R, G, B.
Tretji članek je upodobil lokacijo izotermične kromatičnosti na diagramu CIE. Ker so izotermične točke tvorile normale na UCS, je pretvorba nazaj v ravnino xy pokazala, da so še vedno črte, vendar ne več pravokotne na lokus.
Izračun
Juddova ideja o določitvi najbližje točke Planckovemu lokusu v homogenem kromatičnem prostoru je še danes aktualna. Leta 1937 je McAdam predlagal "spremenjeni diagram enotnosti lestvice odtenkov", ki temelji na nekaterih poenostavljenih geometrijskih premislekih.
Ta prostor barvnosti se še vedno uporablja za izračun CCT.
Robertsonova metoda
Pred pojavom zmogljivih osebnih računalnikov je bilo običajno ocenjevati korelirano barvno temperaturo z interpolacijo iz iskalnih tabel in grafikonov. Najbolj znana taka metoda je tista, ki jo je razvil Robertson, ki je izkoristil razmeroma enakomeren interval Miredove lestvice za izračun CCT z uporabo linearne interpolacije vrednosti izoterme zagrenjene.
Kako se določi razdalja od kontrolne točke do i-te izoterme? To je razvidno iz spodnje formule.
Spektralna porazdelitev moči
Imisvetlobne vire je mogoče opisati. Relativne krivulje SPD, ki jih ponujajo številni proizvajalci, so bile morda pridobljene v korakih 10 nm ali več na njihovem spektroradiometru. Rezultat je veliko bolj gladka porazdelitev moči kot običajna svetilka. Zaradi te ločitve so pri meritvah fluorescenčnih luči priporočljivi manjši koraki, kar zahteva drago opremo.
sonce
Učinkovita temperatura, določena s skupno močjo sevanja na kvadratno enoto, je približno 5780 K. CG sončne svetlobe nad atmosfero predstavlja približno 5900 K.
Ko sonce prečka nebo, je lahko rdeče, oranžno, rumeno ali belo, odvisno od njegovega položaja. Sprememba barve zvezde čez dan je predvsem posledica sipanja in ni posledica sprememb sevanja črnega telesa. Modra barva neba je posledica razprševanja sončne svetlobe v atmosferi, ki bolj razprši modre odtenke kot rdeče.
