Teplota barvy - Color temperature
![]() | tento článek potřebuje další citace pro ověření.Červen 2012) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony) ( |

The teplota barvy světelného zdroje je teplota ideálu radiátor s černým tělesem který vyzařuje světlo barvy srovnatelné s barvou světelného zdroje. Barevná teplota je charakteristická pro viditelné světlo který má důležité aplikace v osvětlení, fotografování, videografie, vydavatelství, výrobní, astrofyzika, zahradnictví a další pole. V praxi má teplota barev smysl pouze pro světelné zdroje, které ve skutečnosti poněkud úzce odpovídají záření nějakého černého tělesa, tj. Světla v rozsahu od červené přes oranžovou po žlutou až bílý na modravě bílou; nemá smysl hovořit o barevné teplotě např. zeleného nebo fialového světla. Teplota barev je obvykle vyjádřena v kelvinů, pomocí symbolu K, a měrná jednotka pro absolutní teplotu.
Barevné teploty nad 5 000 K se nazývají „studené barvy“ (namodralé), zatímco nižší barevné teploty (2 700–3 000 K) se nazývají „teplé barvy“ (nažloutlé). „Teplý“ je v této souvislosti obdobou tradičního vyzařovaného tepelného toku žárovkové osvětlení spíše než teplota. Spektrální vrchol teplého světla je blíže infračervenému záření a většina přirozených zdrojů teplého světla vyzařuje významné infračervené záření. Skutečnost, že „teplé“ osvětlení v tomto smyslu má ve skutečnosti „chladnější“ teplotu barev, často vede ke zmatku.[1]
Kategorizace různých světel
Teplota | Zdroj |
---|---|
1700 K. | Zápalka, nízkotlaké sodíkové výbojky (LPS / SOX) |
1850 K. | Plamen svíčky, západ slunce / východ slunce |
2 400 K. | Standardní žárovky |
2550 K. | Měkké bílé žárovky |
2700 K. | „Měkká bílá“ kompaktní zářivka a LED žárovky |
3000 K. | Teplá bílá kompaktní zářivka a LED žárovky |
3200 K. | Studiové lampy, fotoplody, atd. |
3350 K. | Studiové světlo „CP“ |
5 000 K. | Horizon denní světlo |
5 000 K. | Zářivky nebo studené bílé / denní světlo kompaktní zářivky (CFL) |
5500 - 6000 K. | Vertikální denní světlo, elektronický blesk |
6200 K. | Xenonová výbojka s krátkým obloukem [2] |
6500 K. | Denní světlo, zataženo |
6500 - 9500 K. | LCD nebo CRT obrazovka |
15,000 - 27 000 K. | Jasně modrá obloha směrem k pólu |
Tyto teploty jsou pouze charakteristické; mohou existovat značné rozdíly |

Barevná teplota elektromagnetická radiace vyzařované z ideálu černé tělo je definována jako jeho povrchová teplota v kelvinů, nebo alternativně v mikro reciproční stupně (utápí se).[3] To umožňuje definici standardu, podle kterého jsou světelné zdroje porovnávány.
Do té míry, že vyzařuje horký povrch tepelné záření ale není to ideální zářič s černým tělesem, barevná teplota světla není skutečnou teplotou povrchu. An žárovka Světlo je tepelné záření a baňka se blíží ideálnímu černému tělesu, takže jeho barevná teplota je v podstatě teplota vlákna. Relativně nízká teplota tedy vydává matně červenou barvu a vysoká teplota téměř bílou jako tradiční žárovka. Pracovníci v oboru kovoobrábění jsou schopni posoudit teplotu žhavých kovů podle jejich barvy, od tmavě červené po oranžovobílou a poté bílou (viz červené teplo ).
Mnoho dalších světelných zdrojů, jako např zářivky, nebo světelné diody (LED diody ) emitují světlo primárně jinými procesy než tepelným zářením. To znamená, že vyzařované záření nenásleduje formu a spektrum černého těla. Těmto zdrojům je přiřazeno tzv. A korelovaná teplota barev (CCT). CCT je teplota barev radiátoru s černým tělesem vnímání lidské barvy nejvíce odpovídá světlu z lampy. Protože taková aproximace není pro žárovkové světlo vyžadována, je CCT pro žárovkové světlo jednoduše jeho neupravenou teplotou odvozenou od srovnání s černým tělesem.
Slunce
The slunce těsně se blíží černému tělesu. Efektivní teplota, definovaná celkovým radiačním výkonem na čtvereční jednotku, je asi 5780 K.[4] Barevná teplota sluneční světlo nad atmosférou je asi 5900 K.[5]
Slunce se může od Země jevit červené, oranžové, žluté nebo bílé, v závislosti na tom jeho poloha na obloze. Měnící se barva Slunce v průběhu dne je hlavně výsledkem rozptyl slunečního záření a není způsobeno změnami záření černého tělesa. Rayleighův rozptyl slunečního světla Atmosféra Země způsobí modrou barvu oblohy, která má tendenci rozptylovat modré světlo více než červené světlo.
Nějaký denní světlo na začátku ráno a pozdě odpoledne (dále jen zlaté hodiny ) má nižší („teplejší“) teplotu barev kvůli zvýšenému rozptyl slunečního záření s kratší vlnovou délkou o atmosférické částice - an optický jev volal Tyndallův efekt.
Denní světlo má spektrum podobné spektru černého tělesa s korelovanou barevnou teplotou 6500 K (D65 standard prohlížení) nebo 5500 K (standard fotografického filmu vyváženého denním světlem).

U barev založených na teorii černého tělesa se modrá vyskytuje při vyšších teplotách, zatímco červená při nižších teplotách. Toto je opak kulturních asociací přisuzovaných barvám, ve kterých „červená“ je „horká“ a „modrá“ je „studená“.[6]
Aplikace
Osvětlení

Pro osvětlení interiérů budov je často důležité vzít v úvahu teplotu barev osvětlení. Teplejší (tj. Nižší teplota barev) světlo se často používá na veřejných místech k podpoře relaxace, zatímco chladnější (vyšší teplota barev) světlo se používá ke zvýšení koncentrace, například ve školách a kancelářích.[7]
Stmívání CCT pro technologii LED je považováno za obtížný úkol, protože účinky LED diod na binování, věk a teplotní drift mění skutečný výstup barevné hodnoty. Zde se používají zpětnovazební smyčkové systémy, například s barevnými senzory, k aktivnímu sledování a řízení barevného výstupu více LED pro míchání barev.[8]
Akvakultura
v vedení ryb, teplota barev má různé funkce a ohniska v různých větvích.
- Ve sladkovodních akváriích je teplota barev obecně důležitá pouze pro vytvoření atraktivnějšího zobrazení.[Citace je zapotřebí ] Světla mají tendenci být navržena tak, aby vytvářela atraktivní spektrum, někdy se sekundární pozorností věnovanou udržení rostlin v akváriích naživu.
- Ve slané vodě / útesu akvárium, teplota barev je nezbytnou součástí zdraví nádrže. V rozmezí 400 až 3000 nanometrů může světlo kratší vlnové délky proniknout hlouběji do vody než delší vlnové délky,[9][10][11] poskytování základních zdrojů energie řasám hostovaným v (a udržujícím) korále. To odpovídá zvýšení teploty barev s hloubkou vody v tomto spektrálním rozsahu. Protože korály obvykle žijí v mělké vodě a přijímají intenzivní, přímé tropické sluneční světlo, bylo jednou zaměřeno na simulaci této situace s 6500 K. světly. Mezitím se světelné zdroje s vyšší teplotou staly populárnějšími, nejprve s 10 000 K a nověji s 16 000 K a 20 000 K.[Citace je zapotřebí ] Aktinické osvětlení na fialovém konci viditelného rozsahu (420–460 nm) se používá k umožnění nočního pozorování bez zvýšení květu řas nebo zlepšení fotosyntézy a k vytvoření poněkud fluorescenční barvy mnoha korálů a ryb „praskají“ a vytvářejí jasnější zobrazovací tanky.
Digitální fotografie
v digitální fotografie, termín barevná teplota někdy označuje přemapování barevných hodnot za účelem simulace kolísání okolní barevné teploty. Většina digitálních fotoaparátů a surový obrazový software poskytuje předvolby simulující konkrétní hodnoty okolního prostředí (např. Slunečno, zataženo, wolfram atd.), Zatímco jiné umožňují explicitní zadání hodnot vyvážení bílé v kelvinech. Tato nastavení mění barevné hodnoty podél osy modro-žluté, zatímco některý software obsahuje další ovládací prvky (někdy označené „odstín“) přidávající osu purpurově zelené, a jsou do určité míry svévolné a jsou záležitostí umělecké interpretace.[12]
Fotografický film
Film fotografické emulze nereaguje na barvu osvětlení stejně jako lidská sítnice nebo vizuální vnímání. Objekt, který se pozorovateli jeví jako bílý, se může na fotografii ukázat jako velmi modrý nebo oranžový. The vyvážení barev během tisku může být nutné provést korekci, aby se dosáhlo neutrálního barevného tisku. Rozsah této korekce je omezený, protože barevný film má obvykle tři vrstvy citlivé na různé barvy a při použití pod „nesprávným“ zdrojem světla nemusí každá vrstva reagovat proporcionálně, což ve stínech vyvolá podivné barevné vržení, i když střední tóny mohou byly správně vyváženy bíle pod zvětšovacím zařízením. Světelné zdroje s nespojitými spektry, jako jsou například zářivky, nelze plně korigovat ani při tisku, protože jedna z vrstev mohla sotva zaznamenat obraz.
Fotografický film je vytvořen pro konkrétní zdroje světla (nejčastěji film pro denní světlo a wolframový film ) a při správném použití vytvoří neutrální barevný tisk. Odpovídající citlivost filmu k barevné teplotě světelného zdroje je jedním ze způsobů vyvážení barev. Pokud se wolframový film používá uvnitř se žárovkami, nažloutlé oranžové světlo wolfram žárovky se na fotografii zobrazí jako bílé (3200 K). Barevný negativní film je téměř vždy vyvážen denním světlem, protože se předpokládá, že barvu lze v tisku upravit (s omezeními, viz výše). Barevná průhledná fólie, která je posledním artefaktem v procesu, musí být přizpůsobena světelnému zdroji, nebo musí být použity filtry pro korekci barvy.
Filtry na objektivu fotoaparátu, nebo barevné gely k úpravě vyvážení barev lze použít světelný zdroj (zdroje). Při fotografování se zdrojem namodralého světla (vysoká teplota barev), například v zataženém dni, ve stínu, v okně nebo při použití wolframového filmu s bílým nebo modrým světlem, to napraví žlutooranžový filtr. Pro fotografování s filmem s denním světlem (kalibrovaným na 5600 K) za teplejších (nízkých teplot barev) světelných zdrojů, jako jsou západy slunce, světlo svíček nebo wolframové osvětlení, lze použít namodralý filtr (např. # 80A). K úpravě rozdílu mezi, například 3200 K a 3400 K wolframovými žárovkami, nebo ke korekci mírně modré barvy některých zářivek, která může být 6000 K. jsou zapotřebí jemnější filtry.[13]
Pokud existuje více než jeden světelný zdroj s různými teplotami barev, je jedním ze způsobů vyvážení barvy použití filmu denního světla a umístění gelových filtrů korigujících barvu na každý světelný zdroj.
Fotografové někdy používají měřiče teploty barev. Obvykle jsou určeny ke čtení pouze dvou oblastí ve viditelném spektru (červená a modrá); dražší čtou tři regiony (červený, zelený a modrý). Jsou však neúčinné u zdrojů, jako jsou zářivky nebo výbojky, jejichž světlo se liší barvou a může být obtížnější jej napravit. Protože je toto světlo často nazelenalé, může jej napravit purpurový filtr. Sofistikovanější kolorimetrie pokud takové měřiče chybí, lze použít nástroje.[13]
Desktopové publikování
V odvětví stolního publikování je důležité znát teplotu barev monitoru. Software pro porovnávání barev, například Apple ColorSync v systému Mac OS měří teplotu barev monitoru a podle toho upravuje jeho nastavení. To umožňuje, aby barva na obrazovce více odpovídala tištěné barvě. Běžné teploty barev monitoru spolu s párováním standardní osvětlení v závorkách jsou následující:
- 5000 K (CIE D50)
- 5500 K (CIE D55)
- 6500 K (D65 )
- 7500 K (CIE D75)
- 9300 K.
D50 je vědecká zkratka pro a standardní osvětlení: spektrum denního světla při korelované teplotě barev 5000 K. Podobné definice existují pro D55, D65 a D75. Označení jako D50 se používají ke klasifikaci barevných teplot světelné stoly a vyhlídkové kabiny. Při prohlížení a barevný snímek u světelného stolu je důležité, aby bylo světlo správně vyváženo, aby barvy nebyly posunuty směrem k červené nebo modré.
Digitální fotoaparáty, webová grafika, DVD, atd., jsou obvykle navrženy pro 6500 K. barevnou teplotu. The Standard sRGB běžně používaný pro obrázky na internetu stanoví (mimo jiné) 6500 K displej bílý bod.
Televizní, video a digitální fotoaparáty
The NTSC a KAMARÁD Televizní normy požadují, aby kompatibilní televizní obrazovka zobrazovala elektricky černobílý signál (minimální sytost barev) při teplotě barev 6500 K. U mnoha televizorů spotřebitelské třídy je od tohoto požadavku patrná velmi výrazná odchylka. Televizory vyšší třídy pro spotřebitele však mohou mít své teploty barev upraveny na 6500 K pomocí předprogramovaného nastavení nebo vlastní kalibrace. Aktuální verze ATSC výslovně požadovat zahrnutí údajů o barevné teplotě do datového proudu, ale staré verze ATSC umožnily tato data vynechat. V tomto případě současné verze ATSC uvádějí výchozí standardy kolorimetrie v závislosti na formátu. Oba citované standardy specifikují 6500 K barevnou teplotu.
Většina videokamer a digitálních fotoaparátů dokáže upravit teplotu barev zvětšením na bílý nebo neutrálně zbarvený objekt a nastavením manuálního „vyvážení bílé“ (sdělením fotoaparátu, že „tento objekt je bílý“); fotoaparát poté zobrazí skutečnou bílou jako bílou a podle toho upraví všechny ostatní barvy. Vyvážení bílé je nutné zejména v interiérech pod zářivkovým osvětlením a při pohybu fotoaparátu z jedné světelné situace do druhé. Většina fotoaparátů má také funkci automatického vyvážení bílé, která se pokouší určit barvu světla a podle toho ji upravit. I když tato nastavení byla kdysi nespolehlivá, v dnešních digitálních fotoaparátech jsou mnohem vylepšena a zajišťují přesné vyvážení bílé barvy v nejrůznějších světelných situacích.
Umělecká aplikace prostřednictvím řízení teploty barev

Video kameramani může vyvážit bílé objekty, které nejsou bílé, snižovat barvu objektu použitého pro vyvážení bílé. Například mohou vnést do obrazu více tepla vyvážením bílé barvy u něčeho, co je světle modré, jako je vybledlá modrá džínovina; tímto způsobem může vyvážení bílé nahradit filtr nebo osvětlovací gel, pokud nejsou k dispozici.
Kameramani nedělat „vyvážení bílé“ stejným způsobem jako operátoři videokamer; používají techniky, jako jsou filtry, výběr filmového materiálu, předběžné blikání a po střelbě barevné třídění vystavením v laboratořích i digitálně. Kameramani také úzce spolupracují se scénografy a osvětlovacími štáby, aby dosáhli požadovaných barevných efektů.[14]
Pro umělce je většina pigmentů a papírů chladná nebo teplá, protože lidské oko dokáže detekovat i nepatrné množství sytosti. Šedá ve směsi se žlutou, oranžovou nebo červenou je „teplá šedá“. Zelená, modrá nebo fialová vytváří „chladné šedé“. Všimněte si, že tento pocit teploty je opačný k pocitu skutečné teploty; modřejší je popisován jako „chladnější“, i když odpovídá vyšší teplotě černé tělo.
![]() | |
„Teplá“ šedá | „Cool“ šedá |
Smícháno s 6% žluté. | Smícháno s 6% modrou. |
Světelní designéři někdy vyberte filtry podle teploty barev, obvykle tak, aby odpovídaly světlu, které je teoreticky bílé. Protože zařízení používají vybít žárovky produkují světlo podstatně vyšší teploty barev než ostatní wolframové lampy, použití těchto dvou ve spojení může potenciálně vytvořit ostrý kontrast, takže někdy příslušenství s HID lampy, běžně produkující světlo 6000–7000 K, jsou vybaveny filtry 3200 K pro emulaci wolframového světla. Svítidla s funkcí míchání barev nebo s více barvami (pokud obsahují 3200 K) jsou také schopna produkovat světlo podobné wolframu. Při výběru může být také faktorem teplota barev lampy, protože každý bude mít pravděpodobně jinou barevnou teplotu.

The korelovaná teplota barev (CCT, Tstr) je teplota Planckianova zářiče, jehož vnímaná barva se nejvíce podobá barvě daného stimulu při stejném jasu a za stanovených podmínek sledování
Motivace
Černé tělo radiátory jsou referencí, podle které se posuzuje bělost světelných zdrojů. Černé těleso lze popsat podle jeho teploty a produkuje světlo určitého odstínu, jak je znázorněno výše. Tato sada barev se nazývá teplota barvy. Analogicky, téměř planckovské světelné zdroje, jako jsou jisté fluorescenční nebo vysoce intenzivní výbojky lze posoudit podle jejich korelované teploty barev (CCT), teploty planckiánského zářiče, jehož barva se jim nejlépe blíží. Pro spektra světelných zdrojů, která nejsou Planckianova, není jejich shoda se spektrem černého tělesa přesně definována; koncept korelované teploty barev byl rozšířen tak, aby co nejlépe mapoval takové zdroje na jednorozměrné měřítko teploty barev, kde je „pokud možno“ definováno v kontextu objektivního barevného prostoru.
Pozadí




Představa použití Planckianových zářičů jako měřítka pro posuzování jiných světelných zdrojů není nová.[16] V roce 1923, když psal o „klasifikaci osvětlovačů s odkazem na kvalitu barvy ... teplotu zdroje jako index kvality barvy“, Priest v podstatě popsal CCT tak, jak jej chápeme dnes, a to tak daleko, že používáme výraz „zdánlivá teplota barev“ a vychytrale rozpoznané tři případy:[17]
- „Ty, u nichž je spektrální rozložení energie totožné s distribucí danou Planckianovým vzorcem.“
- „Ty, u nichž spektrální distribuce energie není totožná s distribucí danou Planckianovým vzorcem, ale přesto má takovou formu, že kvalita vyvolané barvy je stejná, jako by byla vyvolána energií z Planckianova zářiče na danou barevnou teplotu. “
- „Ty, u nichž je spektrální rozložení energie takové, že barvu lze srovnat pouze přibližně stimulem planckovské formy spektrálního rozložení.“
V roce 1931 došlo k několika důležitým událostem. V chronologickém pořadí:
- Raymond Davis publikoval práci na téma „korelovaná teplota barev“ (jeho termín). S odkazem na Planckianův lokus na diagramu r-g definoval CCT jako průměr „teplot primární složky“ (RGB CCT) pomocí trilineární souřadnice.[18]
- CIE oznámila Barevný prostor XYZ.
- Deane B. Judd zveřejnil příspěvek o povaze „nejméně znatelné rozdíly „s ohledem na chromatické podněty. Empirickými prostředky určil rozdíl v pocitu, který nazval ΔE za „diskriminační krok mezi barvami ... Empfindung„(Němčina pro senzaci) byla úměrná vzdálenosti barev na diagramu chromatičnosti. S odkazem na (r, g) diagram chromatičnosti zobrazený stranou předpokládal, že[19]
- K.ΔE = |C1 − C2| = max (|r1 − r2|, |G1 − G2|).
Tento vývoj připravil půdu pro vývoj nových barevných prostorů, které jsou vhodnější pro odhad korelovaných barevných teplot a rozdílů barevnosti. Priest překlenul pojmy barevný rozdíl a barevná teplota a zjistil, že oko je citlivé na neustálé rozdíly v „vzájemné“ teplotě:[20]
Rozdíl jednoho mikro-reciproční titul (μrd) je poměrně reprezentativní pro pochybně vnímatelný rozdíl za nejpříznivějších podmínek pozorování.
Priest navrhl použít „stupnici teploty jako stupnici pro uspořádání chromatičnosti několika osvětlovačů v sériovém pořadí“. V příštích několika letech vydal Judd tři další významné práce:
První ověřil zjištění Priest,[17] Davis,[18] a Judd,[19] s papírem o citlivosti na změnu teploty barev.[21]
Druhý navrhl nový barevný prostor, vedený principem, který se stal svatým grálem barevných prostorů: percepční uniformita (chromatická vzdálenost by měla být srovnatelná s percepčním rozdílem). Prostřednictvím a projektivní transformace, Judd našel „jednotnější prostor chromatičnosti“ (UCS), ve kterém by našel CCT. Judd určil „nejbližší barevnou teplotu“ pouhým nalezením bodu na Planckianův lokus nejblíže k chromatičnosti podnětu na Maxwell je barevný trojúhelník, zobrazeno stranou. The transformační matice převáděl hodnoty tristimulu X, Y, Z na souřadnice R, G, B:[22]