Co je barevná teplota? To je zdroj světla, což je záření ideálního černého tělesa. Vyzařuje určité odstíny, což je srovnatelné se světelným zdrojem. Teplota barev je charakteristikou viditelného paprsku, který má důležité aplikace v osvětlení, fotografii, natáčení videa, publikování, výrobě, astrofyzice, zahradnictví a dalších.
V praxi má tento termín smysl pouze pro světelné zdroje, které skutečně odpovídají záření nějakého druhu černého tělesa. To znamená, že paprsek od červené po oranžovou, od žluté po bílou a modrobílou. Nemá smysl mluvit například o zeleném nebo fialovém světle. Při odpovědi na otázku, co je barevná teplota, je třeba nejprve říci, že se obvykle vyjadřuje v Kelvinech pomocí symbolu K, jednotky absolutního záření.
Typy světla
CG nad 5000K se nazývá "studené barvy" (modré odstíny) a nižší, 2700-3000K - "teplé" (žlutá). Druhá možnost je v tomto kontextu analogická k vyzařované barevné teplotě svítidla. Jeho spektrální vrchol je blíže infračervenému záření a většina přírodních zdrojů vydává značné záření. Fakt, že „teplé“osvětlení v tomto smyslu má ve skutečnosti „chladnější“CG, je často matoucí. Toto je důležitý aspekt teploty barev.
CT elektromagnetického záření emitovaného ideálním černým tělesem je definováno jako t jeho povrchu v kelvinech nebo alternativně v miredech. To vám umožní definovat standard, podle kterého jsou světelné zdroje porovnávány.
Protože horký povrch vyzařuje tepelné záření, ale není dokonalým výronem černého tělesa, barevná teplota světla nepředstavuje skutečnou t povrchu.
Osvětlení
Jaká je barevná teplota, bylo jasné. Ale k čemu to je?
U vnitřního osvětlení budov je často důležité vzít v úvahu CG záření. Teplejší odstín, jako je teplota barev LED světel, se často používá na veřejných místech k podpoře relaxace, zatímco chladnější odstín se používá ke zvýšení koncentrace, jako jsou školy a kanceláře.
Akvakultura
V chovu ryb má teplota barev různé funkce a zaměřuje se ve všech odvětvích.
Ve sladkovodních akváriích je DH obvykle důležité pouze pro získání většího množstvíatraktivní obraz. Světlo je obecně navrženo tak, aby vytvořilo krásné spektrum, někdy s druhotným zaměřením na udržení rostlin při životě.
V akváriu se slanou vodou/útesem je teplota barev nedílnou součástí zdraví. Mezi 400 a 3000 nanometry může světlo s kratší vlnovou délkou proniknout hlouběji do vody než světlo s dlouhou vlnovou délkou, což poskytuje nezbytné zdroje energie pro řasy nalezené v korálech. To je ekvivalentní zvýšení barevné teploty s hloubkou kapaliny v tomto spektrálním rozsahu. Vzhledem k tomu, že koráli mají tendenci žít v mělké vodě a v tropech dostávají intenzivní přímé sluneční světlo, zaměřili jsme se na simulaci této situace pod světlem 6500 K.
Barevná teplota LED světel se používá k tomu, aby akvárium v noci nekvetlo, a zároveň zlepšuje fotosyntézu.
Digitální focení
V této oblasti se termín někdy používá zaměnitelně s vyvážením bílé, což umožňuje přeřadit hodnoty odstínu tak, aby simulovaly změny okolní teploty barev. Většina digitálních fotoaparátů a zobrazovacího softwaru poskytuje možnost simulovat specifické hodnoty prostředí (jako je slunečno, oblačno, wolfram atd.).
Zároveň mají ostatní oblasti pouze hodnoty vyvážení bílé v Kelvinech. Tyto volby mění tón, barevná teplota se určuje nejen podél modro-žluté osy, ale některé programy obsahují další ovládací prvky (někdy označenéjako "odstín"), které přidávají fialovo-zelenou osu, podléhají poněkud umělecké interpretaci.
Fotografický film, teplota barvy světla
Fotografický film nereaguje na paprsky stejným způsobem jako lidská sítnice nebo vizuální vjem. Objekt, který se pozorovateli jeví jako bílý, se může na fotografii jevit jako velmi modrý nebo oranžový. Pro dosažení neutrální WB může být nutné během tisku upravit vyvážení barev. Míra této korekce je omezená, protože barevný film má obvykle tři vrstvy citlivé na různé odstíny. A při použití pod „nesprávným“světelným zdrojem nemusí každá tloušťka reagovat proporcionálně a ve stínech vznikat zvláštní odstíny, i když se střední tóny zdály být správným vyvážením bílé a teploty barev pod lupou. Světelné zdroje s nespojitým spektrem, jako jsou fluorescenční trubice, také nelze v tisku plně korigovat, protože jedna z vrstev možná obraz stěží zaznamenala.
TV, video
V NTSC a PAL TV předpisy vyžadují, aby obrazovky měly barevnou teplotu 6500 K. U mnoha spotřebitelských televizorů je od tohoto požadavku velmi patrná odchylka. V příkladech s vyšší kvalitou však lze teplotu barev upravit až na 6500 K prostřednictvím předprogramovaného nastavení nebo vlastní kalibrace.
Většina video a digitálních fotoaparátů umí upravit teplotu barev,přiblížení na bílý nebo neutrální objekt a jeho nastavení na ruční „WB“(sdělující fotoaparátu, že objekt je čistý). Kamera pak podle toho upraví všechny ostatní odstíny. Vyvážení bílé je zásadní zejména v místnosti se zářivkovým osvětlením, barevnou teplotou LED světel a při přemisťování fotoaparátu z jednoho osvětlení do druhého. Většina fotoaparátů má také funkci automatického vyvážení bílé, která se pokouší detekovat barvu světla a podle toho ji korigovat. I když tato nastavení byla kdysi nespolehlivá, v dnešních digitálních fotoaparátech byla výrazně vylepšena a poskytují přesné vyvážení bílé v široké škále světelných podmínek.
Umělecké aplikace díky řízení teploty barev
Filmaři neprovádějí „vyvážení bílé“stejným způsobem jako operátoři videokamer. Používají techniky, jako jsou filtry, výběr filmu, předblesk a posnímání barev, a to jak v laboratorní expozici, tak digitálně. Kameramani také úzce spolupracují se scénografy a osvětlovacími štáby, aby dosáhli požadovaných barevných efektů.
Pro umělce má většina pigmentů a papírů studený nebo teplý odstín, protože lidské oko dokáže rozpoznat i nepatrné množství sytosti. Šedá smíchaná se žlutou, oranžovou nebo červenou je „teplá šedá“. Zelená, modrá nebo fialová vytváří „chladné podtóny“. Stojí za zmínku, že tento smysl pro stupně je opakem smyslu skutečné teploty. Modrá je popsána jako"chladnější", ačkoli to odpovídá vysokoteplotnímu černému tělesu.
Designéři osvětlení někdy volí CG filtry, obvykle proto, aby odpovídaly světlu, které je teoreticky bílé. Vzhledem k tomu, že teplota barev LED lamp je mnohem vyšší než teplota wolframu, použití těchto dvou lamp může vést k ostrému kontrastu. Proto se někdy instalují výbojky HID, které obvykle vyzařují 6000-7000 K.
Lampy s funkcemi míchání tónů jsou také schopny generovat světlo podobné wolframu. Barevná teplota může být také faktorem při výběru žárovek, protože každá bude mít pravděpodobně jinou barevnou teplotu.
Vzorce
Kvalitativní stav světla je chápán jako pojem teploty světla. Barevná teplota se mění, když se mění množství záření v některých částech spektra.
Myšlenka použití Planckových zářičů jako kritéria pro posuzování jiných světelných zdrojů není nová. V roce 1923, když Priest psal o „klasifikaci teploty barev ve vztahu ke kvalitě“, v podstatě popsal CCT tak, jak je chápána dnes, dokonce do té míry, že použil výraz „zdánlivá barva t“.
V roce 1931 se stalo několik důležitých událostí. V chronologickém pořadí:
- Raymond Davis publikoval článek o „korelované barevné teplotě“. S odkazem na Planckův lokus na rg diagramu definoval CCT jako průměr "t primárních složek" pomocí trilineárních souřadnic.
- CIE oznámila XYZ barevný prostor.
- Dean B. Juddpublikoval článek o povaze „nejméně postřehnutelných rozdílů“ve vztahu k chromatickým podnětům. Empiricky určil, že rozdíl v pocitu, který nazval ΔE pro „rozlišovací krok mezi barvami… Empfindung“, byl úměrný vzdálenosti odstínů na grafu.
S odkazem na ni Judd navrhl, že
K ∆ E=| od 1 - od 2 |=max (| r 1 – r 2 |, | g 1 – g 2 |).
Důležitý krok ve vědě
Tento vývoj připravil půdu pro vytvoření nových chromatických prostorů, které jsou vhodnější pro hodnocení korelovaných CG a jejich rozdílů. A také vzorec přiblížil vědu k odpovědi na otázku, jakou teplotu barev používá příroda. Kombinací pojmů rozdíl a CG Priest poznamenal, že oko je citlivé na neustálé rozdíly v „inverzní“teplotě. Rozdíl jednoho mikrorecipročního stupně (mcrd) je poměrně reprezentativním pochybným postřehnutelným rozdílem za nejpříznivějších pozorovacích podmínek.
Priest navrhl použít "teplotní stupnici jako stupnici pro řazení barevnosti více světelných zdrojů v sekvenčním pořadí." Během následujících let Judd publikoval další tři důležité články.
Nejprve potvrdili zjištění Priesta, Davise a Judda při práci na citlivosti na změny teploty barev.
Druhá navrhla nový barevný prostor, vedený principem, který se stal svatým grálem: uniformitou vnímání (vzdálenost barevnosti musí být úměrná rozdílu ve vnímání). Prostřednictvím projektivní transformace Judd našelvíce "homogenního prostoru" (UCS), ve kterém lze najít CCT.
Používá transformační matici ke změně hodnot X, Y, Z trikolorového signálu na R, G, B.
Třetí článek popisoval umístění izotermických barev na diagramu CIE. Protože izotermické body tvořily normály na UCS, převod zpět na rovinu xy ukázal, že to byly stále čáry, ale již ne kolmé na místo.
Výpočet
Juddova myšlenka určit nejbližší bod k Planckově lokusu v homogenním barevném prostoru je i dnes aktuální. V roce 1937 McAdam navrhl „upravený diagram uniformity stupnice odstínu“založený na některých zjednodušujících geometrických úvahách.
Tento chromatický prostor se stále používá pro výpočet CCT.
Robertsonova metoda
Před příchodem výkonných osobních počítačů bylo obvyklé odhadovat korelovanou barevnou teplotu interpolací z vyhledávacích tabulek a grafů. Nejznámější takovou metodou je metoda vyvinutá Robertsonem, který využil relativně jednotného intervalu Miredovy stupnice k výpočtu CCT pomocí lineární interpolace hodnot miredovy izotermy.
Jak se určuje vzdálenost od řídicího bodu k i-té izotermě? To lze vidět ze vzorce níže.
Spektrální distribuce energie
Imisvětelné zdroje lze charakterizovat. Relativní křivky SPD poskytnuté mnoha výrobci mohly být získány v krocích po 10 nm nebo více na jejich spektroradiometru. Výsledkem je mnohem hladší distribuce energie než u běžné lampy. Kvůli tomuto oddělení se pro měření zářivek doporučují jemnější přírůstky, což vyžaduje drahé vybavení.
Ne
Efektivní teplota, určená celkovým zářivým výkonem na čtvereční jednotku, je asi 5780 K. CG slunečního světla nad atmosférou představuje asi 5900 K.
Když slunce protíná oblohu, může být červené, oranžové, žluté nebo bílé, v závislosti na jeho poloze. Změna barvy hvězdy během dne je hlavně výsledkem rozptylu a není způsobena změnami záření černého tělesa. Modrá barva oblohy je způsobena rozptylem slunečního světla v atmosféře, které má tendenci rozptylovat modré odstíny více než červené.
