Τι είναι η θερμοκρασία χρώματος; Αυτή είναι η πηγή του φωτός, που είναι η ακτινοβολία ενός ιδανικού μαύρου σώματος. Αποπνέει ορισμένες αποχρώσεις, οι οποίες είναι συγκρίσιμες με μια πηγή φωτός. Η θερμοκρασία χρώματος είναι ένα χαρακτηριστικό της ορατής δέσμης που έχει σημαντικές εφαρμογές στον φωτισμό, τη φωτογραφία, τη βιντεοσκόπηση, τις εκδόσεις, την κατασκευή, την αστροφυσική, την κηπουρική και άλλα.
Στην πράξη, ο όρος έχει νόημα μόνο για πηγές φωτός που στην πραγματικότητα αντιστοιχούν στην ακτινοβολία κάποιου είδους μαύρου σώματος. Δηλαδή, μια δέσμη που κυμαίνεται από κόκκινο έως πορτοκαλί, από κίτρινο έως λευκό και γαλαζωπό λευκό. Δεν έχει νόημα να μιλάμε, για παράδειγμα, για πράσινο ή ιώδες φως. Όταν απαντάμε στο ερώτημα τι είναι η θερμοκρασία χρώματος, πρέπει πρώτα να πούμε ότι συνήθως εκφράζεται σε Kelvin χρησιμοποιώντας το σύμβολο K, μια μονάδα απόλυτης ακτινοβολίας.
Τύποι φωτός
Το CG πάνω από 5000K ονομάζεται "κρύα χρώματα" (μπλε αποχρώσεις) και χαμηλότερο, 2700-3000K - "θερμό" (κίτρινο). Η δεύτερη επιλογή σε αυτό το πλαίσιο είναι ανάλογη με την εκπεμπόμενη θερμοκρασία χρώματος του φωτιστικού. Η φασματική του κορυφή είναι πιο κοντά στο υπέρυθρο και οι περισσότερες φυσικές πηγές εκπέμπουν σημαντική ακτινοβολία. Το γεγονός ότι ο "θερμός" φωτισμός με αυτή την έννοια έχει στην πραγματικότητα ένα "δροσερό" CG προκαλεί συχνά σύγχυση. Αυτή είναι μια σημαντική πτυχή της θερμοκρασίας χρώματος.
Το CT της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που εκπέμπεται από ένα ιδανικό μαύρο σώμα ορίζεται ως το t της επιφάνειάς του σε kelvins ή εναλλακτικά σε βούρλα. Αυτό σας επιτρέπει να ορίσετε το πρότυπο με το οποίο συγκρίνονται οι πηγές φωτός.
Επειδή μια καυτή επιφάνεια εκπέμπει θερμική ακτινοβολία αλλά δεν είναι τέλεια εκροή μαύρου σώματος, η θερμοκρασία χρώματος του φωτός δεν αντιπροσωπεύει το πραγματικό t της επιφάνειας.
Φωτισμός
Ποια είναι η θερμοκρασία χρώματος, έγινε σαφές. Αλλά σε τι χρησιμεύει;
Για τον εσωτερικό φωτισμό των κτιρίων, είναι συχνά σημαντικό να λαμβάνεται υπόψη το CG της λάμψης. Μια πιο ζεστή απόχρωση, όπως η θερμοκρασία χρώματος των φώτων LED, χρησιμοποιείται συχνά σε δημόσιους χώρους για την προώθηση της χαλάρωσης, ενώ μια πιο ψυχρή απόχρωση χρησιμοποιείται για να αυξήσει τη συγκέντρωση, όπως σε σχολεία και γραφεία.
Υδατοκαλλιέργεια
Στην ιχθυοκαλλιέργεια, η θερμοκρασία χρώματος έχει διαφορετικές λειτουργίες και εστιάζει σε όλους τους κλάδους.
Στα ενυδρεία γλυκού νερού, το DH είναι συνήθως σημαντικό μόνο για να πάρετε περισσότεραελκυστική εικόνα. Το φως γενικά έχει σχεδιαστεί για να δημιουργεί ένα όμορφο φάσμα, μερικές φορές με δευτερεύουσα εστίαση στη διατήρηση των φυτών ζωντανά.
Σε ένα ενυδρείο αλμυρού νερού/υφάλου, η θερμοκρασία χρώματος είναι αναπόσπαστο μέρος της υγείας. Μεταξύ 400 και 3000 νανόμετρων, το φως μικρότερου μήκους κύματος μπορεί να διεισδύσει βαθύτερα στο νερό από το φως μεγάλου μήκους κύματος, παρέχοντας τις απαραίτητες πηγές ενέργειας για τα φύκια που βρίσκονται στα κοράλλια. Αυτό ισοδυναμεί με αύξηση της θερμοκρασίας χρώματος με το βάθος του υγρού σε αυτό το φασματικό εύρος. Δεδομένου ότι τα κοράλλια τείνουν να ζουν σε ρηχά νερά και δέχονται έντονο άμεσο ηλιακό φως στις τροπικές περιοχές, η εστίαση ήταν στην προσομοίωση αυτής της κατάστασης κάτω από φως 6500 K.
Η θερμοκρασία χρώματος των φώτων LED χρησιμοποιείται για να μην ανθίζει το ενυδρείο τη νύχτα, ενώ βελτιώνει τη φωτοσύνθεση.
Ψηφιακή λήψη
Σε αυτήν την περιοχή, ο όρος χρησιμοποιείται μερικές φορές εναλλακτικά με την ισορροπία λευκού, επιτρέποντας την εκ νέου αντιστοίχιση των τιμών απόχρωσης για την προσομοίωση αλλαγών στη θερμοκρασία χρώματος περιβάλλοντος. Οι περισσότερες ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές και λογισμικό απεικόνισης παρέχουν τη δυνατότητα προσομοίωσης συγκεκριμένων περιβαλλοντικών τιμών (όπως ηλιοφάνεια, συννεφιά, βολφράμιο κ.λπ.).
Ταυτόχρονα, άλλες περιοχές έχουν μόνο τιμές ισορροπίας λευκού σε Kelvin. Αυτές οι επιλογές αλλάζουν τον τόνο, η θερμοκρασία χρώματος προσδιορίζεται όχι μόνο κατά μήκος του γαλαζοκίτρινου άξονα, αλλά ορισμένα προγράμματα περιλαμβάνουν πρόσθετα χειριστήρια (μερικές φορές επισημαίνονταισαν "απόχρωση") που προσθέτουν έναν μωβ-πράσινο άξονα, υπόκεινται κάπως σε καλλιτεχνική ερμηνεία.
Φωτογραφικό φιλμ, θερμοκρασία ανοιχτού χρώματος
Το φωτογραφικό φιλμ δεν ανταποκρίνεται στις ακτίνες με τον ίδιο τρόπο όπως ο ανθρώπινος αμφιβληστροειδής ή η οπτική αντίληψη. Ένα αντικείμενο που φαίνεται λευκό σε έναν παρατηρητή μπορεί να φαίνεται πολύ μπλε ή πορτοκαλί σε μια φωτογραφία. Η ισορροπία χρωμάτων μπορεί να χρειαστεί να διορθωθεί κατά την εκτύπωση για να επιτευχθεί ουδέτερο WB. Ο βαθμός αυτής της διόρθωσης είναι περιορισμένος επειδή το έγχρωμο φιλμ έχει συνήθως τρία στρώματα ευαίσθητα σε διαφορετικές αποχρώσεις. Και όταν χρησιμοποιείται κάτω από τη "λάθος" πηγή φωτός, κάθε πάχος μπορεί να μην ανταποκρίνεται αναλογικά, δημιουργώντας περίεργες αποχρώσεις στις σκιές, παρόλο που οι ενδιάμεσοι τόνοι έμοιαζαν να είναι η σωστή ισορροπία λευκού, θερμοκρασίας χρώματος κάτω από τον μεγεθυντικό φακό. Πηγές φωτός με ασυνεχή φάσματα, όπως οι σωλήνες φθορισμού, δεν μπορούν επίσης να διορθωθούν πλήρως στην εκτύπωση, καθώς ένα από τα στρώματα μπορεί να μην έχει καταγράψει σχεδόν καθόλου την εικόνα.
Τηλεόραση, βίντεο
Σε NTSC και PAL TV, οι κανονισμοί απαιτούν οι οθόνες να έχουν θερμοκρασία χρώματος 6500 K. Σε πολλές τηλεοράσεις καταναλωτικής ποιότητας, υπάρχει μια πολύ αισθητή απόκλιση από αυτήν την απαίτηση. Ωστόσο, σε παραδείγματα υψηλότερης ποιότητας, οι θερμοκρασίες χρώματος μπορούν να ρυθμιστούν έως και 6500 K μέσω μιας προ-προγραμματισμένης ρύθμισης ή προσαρμοσμένης βαθμονόμησης.
Οι περισσότερες βιντεοκάμερες και ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές μπορούν να προσαρμόσουν τη θερμοκρασία χρώματος,μεγεθύνοντας ένα λευκό ή ουδέτερο θέμα και ρυθμίστε το σε μη αυτόματο "WB" (λέγοντας στην κάμερα ότι το θέμα είναι καθαρό). Στη συνέχεια, η κάμερα προσαρμόζει όλες τις άλλες αποχρώσεις ανάλογα. Η ισορροπία λευκού είναι απαραίτητη, ειδικά σε ένα δωμάτιο με φωτισμό φθορισμού, τη θερμοκρασία χρώματος των φώτων LED και όταν μετακινείτε την κάμερα από τον ένα φωτισμό στον άλλο. Οι περισσότερες κάμερες διαθέτουν επίσης μια λειτουργία αυτόματης ισορροπίας λευκού που προσπαθεί να ανιχνεύσει το χρώμα του φωτός και να το διορθώσει ανάλογα. Αν και αυτές οι ρυθμίσεις ήταν κάποτε αναξιόπιστες, έχουν βελτιωθεί σημαντικά στις σημερινές ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές και παρέχουν ακριβή ισορροπία λευκού σε μια μεγάλη ποικιλία συνθηκών φωτισμού.
Καλλιτεχνικές εφαρμογές μέσω ελέγχου θερμοκρασίας χρώματος
Οι κινηματογραφιστές δεν κάνουν "ισορροπία λευκού" με τον ίδιο τρόπο που κάνουν οι χειριστές βιντεοκάμερων. Χρησιμοποιούν τεχνικές όπως φίλτρα, επιλογή φιλμ, ταξινόμηση χρωμάτων πριν από το φλας και μετά τη λήψη, τόσο σε εργαστηριακή έκθεση όσο και ψηφιακά. Οι κινηματογραφιστές συνεργάζονται επίσης στενά με σκηνογράφους και συνεργεία φωτισμού για να επιτύχουν τα επιθυμητά χρωματικά εφέ.
Για τους καλλιτέχνες, οι περισσότερες χρωστικές ουσίες και χαρτιά έχουν δροσερή ή ζεστή απόχρωση, καθώς το ανθρώπινο μάτι μπορεί να ανιχνεύσει ακόμη και έναν μικροσκοπικό κορεσμό. Το γκρι αναμεμειγμένο με κίτρινο, πορτοκαλί ή κόκκινο είναι ένα «θερμό γκρι». Το πράσινο, το μπλε ή το μωβ δημιουργούν «cool undertones». Αξίζει να σημειωθεί ότι αυτή η αίσθηση των βαθμών είναι αντίθετη από την αίσθηση της πραγματικής θερμοκρασίας. Το μπλε περιγράφεται ως"πιο κρύο", αν και αντιστοιχεί σε μαύρο σώμα υψηλής θερμοκρασίας.
Οι σχεδιαστές φωτισμού επιλέγουν μερικές φορές φίλτρα CG, συνήθως για να ταιριάζουν με το φως που θεωρητικά είναι λευκό. Δεδομένου ότι η θερμοκρασία χρώματος των λαμπτήρων LED είναι πολύ υψηλότερη από αυτή του βολφραμίου, η χρήση αυτών των δύο λαμπτήρων μπορεί να οδηγήσει σε έντονη αντίθεση. Επομένως, μερικές φορές τοποθετούνται λαμπτήρες HID, οι οποίοι συνήθως εκπέμπουν 6000-7000 K.
Οι λαμπτήρες με λειτουργίες ανάμειξης τόνου είναι επίσης ικανοί να παράγουν φως που μοιάζει με βολφράμιο. Η θερμοκρασία χρώματος μπορεί επίσης να είναι ένας παράγοντας κατά την επιλογή λαμπτήρων, καθώς ο καθένας θα έχει πιθανώς διαφορετική θερμοκρασία χρώματος.
Formulas
Η ποιοτική κατάσταση του φωτός νοείται ως η έννοια της θερμοκρασίας φωτός. Η θερμοκρασία χρώματος αλλάζει όταν αλλάζει η ποσότητα ακτινοβολίας σε ορισμένα μέρη του φάσματος.
Η ιδέα της χρήσης των εκπομπών Planck ως κριτηρίου βάσει του οποίου να κρίνουμε άλλες πηγές φωτός δεν είναι νέα. Το 1923, γράφοντας για «την ταξινόμηση της θερμοκρασίας χρώματος σε σχέση με την ποιότητα», ο Priest περιέγραψε ουσιαστικά το CCT όπως γίνεται αντιληπτό σήμερα, ακόμη και στο σημείο να χρησιμοποιεί τον όρο «φαινομενικό χρώμα t».
Πολλά σημαντικά γεγονότα συνέβησαν το 1931. Με χρονολογική σειρά:
- Ο Raymond Davis δημοσίευσε ένα άρθρο σχετικά με τη "συσχετισμένη θερμοκρασία χρώματος". Αναφερόμενος στον τόπο Planck στο διάγραμμα rg, όρισε το CCT ως τον μέσο όρο των "t πρωταρχικών συνιστωσών" χρησιμοποιώντας τριγραμμικές συντεταγμένες.
- Η CIE ανακοίνωσε χρωματικό χώρο XYZ.
- Dean B. Juddδημοσίευσε ένα άρθρο για τη φύση των «λιγότερο αντιληπτών διαφορών» σε σχέση με τα χρωματικά ερεθίσματα. Εμπειρικά, προσδιόρισε ότι η διαφορά στην αίσθηση, την οποία ονόμασε ΔE για "διάκριση βήμα μεταξύ χρωμάτων… Empfindung", ήταν ανάλογη με την απόσταση των αποχρώσεων στο γράφημα.
Αναφερόμενος σε αυτήν, ο Τζαντ πρότεινε ότι
K ∆ E=| από 1 - από 2 |=μέγιστο (| r 1 - r 2 |, | g 1 - g 2 |).
Ένα σημαντικό βήμα στην επιστήμη
Αυτές οι εξελίξεις άνοιξαν το δρόμο για τη δημιουργία νέων χώρων χρωματικότητας που είναι πιο κατάλληλοι για την αξιολόγηση των συσχετισμένων CG και των διαφορών τους. Και επίσης ο τύπος έφερε την επιστήμη πιο κοντά στην απάντηση στο ερώτημα ποια θερμοκρασία χρώματος χρησιμοποιείται από τη φύση. Συνδυάζοντας τις έννοιες της διαφοράς και του CG, ο Priest έκανε την παρατήρηση ότι το μάτι είναι ευαίσθητο σε συνεχείς διαφορές στην «αντίστροφη» θερμοκρασία. Μια διαφορά ενός μικρο-αμοιβαίου βαθμού (mcrd) είναι αρκετά αντιπροσωπευτική μιας αμφίβολης αισθητής διαφοράς κάτω από τις πιο ευνοϊκές συνθήκες παρατήρησης.
Ο Ο Priest πρότεινε τη χρήση "της κλίμακας θερμοκρασίας ως κλίμακα για την ταξινόμηση της χρωματικότητας πολλαπλών πηγών φωτός με διαδοχική σειρά." Τα επόμενα χρόνια, ο Judd δημοσίευσε τρία ακόμη σημαντικά άρθρα.
Πρώτα επιβεβαίωσε τα ευρήματα των Priest, Davis και Judd, με εργασία σχετικά με την ευαισθησία στις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας χρώματος.
Ο δεύτερος πρότεινε έναν νέο χώρο αποχρώσεων, καθοδηγούμενος από μια αρχή που έχει γίνει το ιερό δισκοπότηρο: ομοιομορφία της αντίληψης (η απόσταση χρωματικότητας πρέπει να είναι ανάλογη με τη διαφορά στην αντίληψη). Μέσα από έναν προβολικό μετασχηματισμό, ο Judd βρήκεπερισσότερος "ομοιογενής χώρος" (UCS) στον οποίο μπορείτε να βρείτε CCT.
Χρησιμοποιεί έναν πίνακα μετασχηματισμού για να αλλάξει την τιμή X, Y, Z του σήματος τριχρωμίας σε R, G, B.
Το τρίτο άρθρο απεικόνιζε τη θέση των ισοθερμικών χρωματισμών στο διάγραμμα CIE. Δεδομένου ότι τα ισοθερμικά σημεία σχημάτιζαν κανονικές στο UCS, η μετατροπή πίσω στο επίπεδο xy έδειξε ότι ήταν ακόμα ευθείες, αλλά δεν ήταν πλέον κάθετες στον γεωμετρικό τόπο.
Υπολογισμός
Η ιδέα του Judd για τον προσδιορισμό του πλησιέστερου σημείου στον τόπο Planck σε έναν ομοιογενή χώρο χρωματικότητας εξακολουθεί να είναι επίκαιρη σήμερα. Το 1937, ο McAdam πρότεινε ένα «διάγραμμα ομοιομορφίας της κλίμακας απόχρωσης τροποποιημένου χρώματος» βασισμένο σε ορισμένες απλοποιητικές γεωμετρικές εκτιμήσεις.
Αυτός ο χώρος χρωματικότητας εξακολουθεί να χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό CCT.
Μέθοδος Robertson
Πριν από την εμφάνιση των ισχυρών προσωπικών υπολογιστών, ήταν συνηθισμένο να υπολογίζεται η συσχετισμένη θερμοκρασία χρώματος με παρεμβολή από πίνακες και γραφήματα αναζήτησης. Η πιο γνωστή τέτοια μέθοδος είναι αυτή που αναπτύχθηκε από τον Robertson, ο οποίος εκμεταλλεύτηκε το σχετικά ομοιόμορφο διάστημα της κλίμακας Mired για να υπολογίσει το CCT χρησιμοποιώντας γραμμική παρεμβολή των βυθισμένων τιμών ισοθερμικών τιμών.
Πώς προσδιορίζεται η απόσταση από το σημείο ελέγχου έως την i-η ισόθερμη; Αυτό φαίνεται από τον παρακάτω τύπο.
Φασματική κατανομή ισχύος
Ίμημπορούν να χαρακτηριστούν πηγές φωτός. Οι σχετικές καμπύλες SPD που παρέχονται από πολλούς κατασκευαστές μπορεί να έχουν ληφθεί σε βήματα των 10 nm ή περισσότερο στο φασματοραδιόμετρο τους. Το αποτέλεσμα είναι μια πολύ πιο ομαλή κατανομή ισχύος από έναν συμβατικό λαμπτήρα. Λόγω αυτού του διαχωρισμού, συνιστώνται μικρότερες αυξήσεις για μετρήσεις λαμπτήρων φθορισμού και αυτό απαιτεί ακριβό εξοπλισμό.
Κυρ
Η ενεργή θερμοκρασία, που προσδιορίζεται από τη συνολική ισχύ ακτινοβολίας ανά τετραγωνική μονάδα, είναι περίπου 5780 K. Το CG του ηλιακού φωτός πάνω από την ατμόσφαιρα αντιπροσωπεύει περίπου 5900 K.
Όταν ο ήλιος διασχίζει τον ουρανό, μπορεί να είναι κόκκινος, πορτοκαλί, κίτρινος ή λευκός, ανάλογα με τη θέση του. Η αλλαγή στο χρώμα ενός αστεριού κατά τη διάρκεια της ημέρας είναι κυρίως αποτέλεσμα σκέδασης και δεν οφείλεται σε αλλαγές στην ακτινοβολία του μαύρου σώματος. Το μπλε χρώμα του ουρανού προκαλείται από τη διασπορά του ηλιακού φωτός στην ατμόσφαιρα, το οποίο τείνει να διασκορπίζει τις μπλε αποχρώσεις περισσότερο από τις κόκκινες.
