Čo je farebná teplota? Toto je zdroj svetla, ktoré je žiarením ideálneho čierneho telesa. Vyžaruje určité odtiene, čo je porovnateľné so svetelným zdrojom. Teplota farby je charakteristika viditeľného lúča, ktorý má dôležité aplikácie v osvetlení, fotografii, videografii, publikovaní, výrobe, astrofyzike, záhradníctve a ďalších.
V praxi má tento výraz zmysel len pre svetelné zdroje, ktoré skutočne zodpovedajú žiareniu nejakého druhu čierneho telesa. To znamená, že lúč sa pohybuje od červenej po oranžovú, od žltej po bielu a modrobielu. Nemá zmysel hovoriť napríklad o zelenom alebo fialovom svetle. Pri odpovedi na otázku, aká je farebná teplota, treba najskôr povedať, že sa zvyčajne vyjadruje v Kelvinoch pomocou symbolu K, jednotky absolútneho žiarenia.
Typy svetla
CG nad 5000K sa nazýva „studené farby“(modré odtiene) a nižšie, 2700-3000K – „teplé“(žlté). Druhá možnosť je v tomto kontexte analogická k vyžarovanej farebnej teplote svietidla. Jeho spektrálny vrchol je bližšie k infračervenému žiareniu a väčšina prírodných zdrojov vyžaruje významné žiarenie. Fakt, že „teplé“osvetlenie v tomto zmysle má v skutočnosti „chladnejšie“CG, je často mätúci. Toto je dôležitý aspekt teploty farieb.
CT elektromagnetického žiarenia vyžarovaného ideálnym čiernym telesom je definované ako t jeho povrchu v kelvinoch alebo prípadne v miredoch. To vám umožňuje definovať štandard, podľa ktorého sa porovnávajú svetelné zdroje.
Pretože horúci povrch vyžaruje tepelné žiarenie, ale nie je dokonalým výlevom čierneho telesa, teplota farby svetla nepredstavuje skutočnú t povrchu.
Osvetlenie
Aká je farebná teplota, bolo jasné. Ale na čo to je?
Pri interiérovom osvetlení budov je často dôležité brať do úvahy CG žiarenia. Teplejší odtieň, ako je teplota farby LED svetiel, sa často používa na verejných miestach na podporu relaxácie, zatiaľ čo chladnejší odtieň sa používa na zvýšenie koncentrácie, ako napríklad v školách a kanceláriách.
Akvakultúra
Pri chove rýb má teplota farieb rôzne funkcie a zameriava sa na všetky odvetvia.
V sladkovodných akváriách je DH zvyčajne dôležité len na získanie väčšieho množstvaatraktívny obraz. Svetlo je vo všeobecnosti navrhnuté tak, aby vytváralo nádherné spektrum, niekedy so sekundárnym zameraním na udržanie rastlín pri živote.
V morskom/útesovom akváriu je teplota farby neoddeliteľnou súčasťou zdravia. Medzi 400 a 3000 nanometrami môže svetlo s kratšou vlnovou dĺžkou preniknúť hlbšie do vody ako svetlo s dlhou vlnovou dĺžkou, čím poskytuje potrebné zdroje energie pre riasy nachádzajúce sa v koraloch. To je ekvivalentné zvýšeniu teploty farby s hĺbkou kvapaliny v tomto spektrálnom rozsahu. Keďže koraly majú tendenciu žiť v plytkej vode a dostávajú intenzívne priame slnečné svetlo v trópoch, zamerali sme sa na simuláciu tejto situácie pri svetle 6500 K.
Farebná teplota LED svetiel sa používa na to, aby akvárium v noci nekvitlo, pričom sa zlepšuje fotosyntéza.
Digitálne snímanie
V tejto oblasti sa tento termín niekedy používa zameniteľne s vyvážením bielej, čo umožňuje priradenie hodnôt odtieňa tak, aby simulovali zmeny okolitej farebnej teploty. Väčšina digitálnych fotoaparátov a zobrazovacieho softvéru poskytuje možnosť simulovať špecifické hodnoty prostredia (ako je slnečno, zamračené, volfrámové atď.).
Zároveň majú ostatné oblasti hodnoty vyváženia bielej iba v Kelvinoch. Tieto možnosti menia tón, teplota farby sa určuje nielen pozdĺž modro-žltej osi, ale niektoré programy obsahujú ďalšie ovládacie prvky (niekedy označenéako „odtieň“), ktoré pridávajú fialovo-zelenú os, do istej miery podliehajú umeleckej interpretácii.
Fotografický film, teplota farby svetla
Fotografický film nereaguje na lúče rovnako ako ľudská sietnica alebo zrakové vnímanie. Objekt, ktorý sa pozorovateľovi javí ako biely, sa môže na fotografii javiť ako veľmi modrý alebo oranžový. Vyváženie farieb môže byť potrebné počas tlače upraviť, aby sa dosiahlo neutrálne vyváženie bielej. Stupeň tejto korekcie je obmedzený, pretože farebný film má zvyčajne tri vrstvy citlivé na rôzne odtiene. A keď sa použije pod „nesprávnym“zdrojom svetla, každá hrúbka nemusí reagovať proporcionálne, čím sa vytvárajú zvláštne odtiene v tieňoch, aj keď sa stredné tóny zdajú byť správnym vyvážením bielej a farebnej teploty pod lupou. Svetelné zdroje s nespojitým spektrom, ako sú fluorescenčné trubice, tiež nie je možné v tlači úplne korigovať, pretože jedna z vrstiev možno sotva zaznamenala obraz.
TV, video
V NTSC a PAL TV predpisy vyžadujú, aby obrazovky mali farebnú teplotu 6500 K. Na mnohých spotrebiteľských televízoroch je veľmi zreteľná odchýlka od tejto požiadavky. V príkladoch vyššej kvality však možno teplotu farieb upraviť až na 6500 K prostredníctvom predprogramovaného nastavenia alebo vlastnej kalibrácie.
Väčšina video a digitálnych fotoaparátov dokáže upraviť teplotu farieb,priblíženie bieleho alebo neutrálneho objektu a jeho nastavenie na manuálne „WB“(povediac fotoaparátu, že objekt je čistý). Kamera potom podľa toho upraví všetky ostatné odtiene. Vyváženie bielej je nevyhnutné najmä v miestnosti so žiarivkovým osvetlením, farebnou teplotou LED svetiel a pri premiestňovaní fotoaparátu z jedného osvetlenia do druhého. Väčšina fotoaparátov má tiež funkciu automatického vyváženia bielej, ktorá sa pokúša zistiť farbu svetla a podľa toho ju korigovať. Aj keď tieto nastavenia boli kedysi nespoľahlivé, v dnešných digitálnych fotoaparátoch boli výrazne vylepšené a poskytujú presné vyváženie bielej v širokej škále svetelných podmienok.
Umelecké aplikácie prostredníctvom ovládania teploty farieb
Filmári nerobia „vyváženie bielej“tak, ako to robia operátori videokamier. Používajú techniky, ako sú filtre, výber filmu, stupňovanie farieb pred zábleskom a po nasnímaní, a to ako v laboratórnej expozícii, tak aj digitálne. Kameramani tiež úzko spolupracujú so scénografmi a osvetľovacími štábmi, aby dosiahli požadované farebné efekty.
Pre umelcov má väčšina pigmentov a papierov studený alebo teplý odtieň, pretože ľudské oko dokáže rozpoznať aj nepatrné množstvo sýtosti. Šedá zmiešaná so žltou, oranžovou alebo červenou je „teplá šedá“. Zelená, modrá alebo fialová vytvárajú „chladné podtóny“. Stojí za zmienku, že tento zmysel pre stupne je opakom zmyslu skutočnej teploty. Modrá je opísaná ako„chladnejšie“, hoci zodpovedá vysokoteplotnému čiernemu telesu.
Konštruktéri osvetlenia niekedy volia CG filtre, zvyčajne preto, aby zodpovedali svetlu, ktoré je teoreticky biele. Pretože teplota farby LED lámp je oveľa vyššia ako teplota volfrámu, použitie týchto dvoch lámp môže viesť k výraznému kontrastu. Preto sa niekedy inštalujú výbojky HID, ktoré zvyčajne vyžarujú 6000-7000 K.
Lampy s funkciami miešania tónov sú tiež schopné generovať svetlo podobné volfrámu. Farebná teplota môže byť tiež faktorom pri výbere žiaroviek, pretože každá bude mať pravdepodobne inú farebnú teplotu.
Vzorce
Kvalitatívny stav svetla sa chápe ako pojem teploty svetla. Teplota farby sa mení, keď sa mení množstvo žiarenia v niektorých častiach spektra.
Myšlienka použitia Planckových žiaričov ako kritéria na posudzovanie iných svetelných zdrojov nie je nová. V roku 1923, keď Priest písal o „klasifikácii farebnej teploty vo vzťahu ku kvalite“, v podstate opísal CCT tak, ako sa chápe dnes, dokonca až do bodu použitia výrazu „zjavná farba t“.
V roku 1931 sa stalo niekoľko dôležitých udalostí. V chronologickom poradí:
- Raymond Davis publikoval článok o „korelovanej farebnej teplote“. S odvolaním sa na Planckov lokus na rg diagrame definoval CCT ako priemer "t primárnych komponentov" pomocou trilineárnych súradníc.
- CIE oznámila farebný priestor XYZ.
- Dean B. Juddpublikoval článok o povahe „najmenej postrehnuteľných rozdielov“vo vzťahu k chromatickým podnetom. Empiricky určil, že rozdiel v pocitoch, ktorý nazval ΔE pre „rozlišovací krok medzi farbami… Empfindung“, bol úmerný vzdialenosti odtieňov na grafe.
S odvolaním sa na ňu Judd navrhol, že
K ∆ E=| od 1 - od 2 |=max (| r 1 – r 2 |, | g 1 – g 2 |).
Dôležitý krok vo vede
Tento vývoj pripravil pôdu pre vytvorenie nových chromatických priestorov, ktoré sú vhodnejšie na hodnotenie korelovaných CG a ich rozdielov. A tiež vzorec priblížil vedu k odpovedi na otázku, akú farebnú teplotu používa príroda. Kombináciou pojmov rozdiel a CG Priest poznamenal, že oko je citlivé na neustále rozdiely v "inverznej" teplote. Rozdiel jedného mikrorecipročného stupňa (mcrd) je celkom reprezentatívny pre pochybne vnímateľný rozdiel za najpriaznivejších pozorovacích podmienok.
Priest navrhol použiť "teplotnú stupnicu ako stupnicu na zoradenie farebnosti viacerých svetelných zdrojov v sekvenčnom poradí." Počas nasledujúcich rokov Judd publikoval ďalšie tri dôležité články.
Najprv potvrdili zistenia Priesta, Davisa a Judda pri práci na citlivosti na zmeny teploty farieb.
Druhá navrhla nový farebný priestor, vedený princípom, ktorý sa stal svätým grálom: jednotnosť vnímania (vzdialenosť chromatickosti musí byť úmerná rozdielu vo vnímaní). Prostredníctvom projektívnej transformácie Judd našielviac „homogénneho priestoru“(UCS), v ktorom možno nájsť CCT.
Používa transformačnú maticu na zmenu hodnôt X, Y, Z trojfarebného signálu na R, G, B.
Tretí článok zobrazoval umiestnenie izotermických chromatickostí na diagrame CIE. Keďže izotermické body tvorili normály na UCS, prevod späť na rovinu xy ukázal, že sú to stále čiary, ale už nie sú kolmé na miesto.
Výpočet
Juddova myšlienka určenia najbližšieho bodu k Planckovmu lokusu v homogénnom farebnom priestore je stále aktuálna aj dnes. V roku 1937 McAdam navrhol "upravený diagram rovnomernosti škály odtieňov" založený na niektorých zjednodušujúcich geometrických úvahách.
Tento chromatický priestor sa stále používa na výpočet CCT.
Robertsonova metóda
Pred príchodom výkonných osobných počítačov bolo zvykom odhadovať korelovanú farebnú teplotu interpoláciou z vyhľadávacích tabuliek a grafov. Najznámejšou takouto metódou je metóda vyvinutá Robertsonom, ktorý využil relatívne jednotný interval Miredovej stupnice na výpočet CCT pomocou lineárnej interpolácie hodnôt miredovej izotermy.
Ako sa určuje vzdialenosť od kontrolného bodu k i-tej izoterme? To je možné vidieť zo vzorca nižšie.
Spektrálna distribúcia energie
Imimožno charakterizovať svetelné zdroje. Relatívne krivky SPD poskytnuté mnohými výrobcami mohli byť získané v krokoch po 10 nm alebo viac na ich spektrorádiometri. Výsledkom je oveľa hladšia distribúcia energie ako pri bežnej lampe. Kvôli tomuto oddeleniu sa na meranie fluorescenčných svetiel odporúčajú jemnejšie prírastky, čo si vyžaduje drahé vybavenie.
Slnko
Efektívna teplota, určená celkovým žiarivým výkonom na jednotku štvorcov, je asi 5780 K. CG slnečného svetla nad atmosférou predstavuje asi 5900 K.
Keď slnko pretína oblohu, môže byť červené, oranžové, žlté alebo biele, v závislosti od jeho polohy. Zmena farby hviezdy počas dňa je hlavne výsledkom rozptylu a nie je spôsobená zmenami žiarenia čierneho telesa. Modrá farba oblohy je spôsobená rozptylom slnečného svetla v atmosfére, ktorá má tendenciu rozptyľovať modré odtiene viac ako červené.
