Mikä on värilämpötila? Tämä on valon lähde, joka on ihanteellisen mustan kappaleen säteilyä. Se huokuu tiettyjä sävyjä, mikä on verrattavissa valonlähteeseen. Värilämpötila on näkyvän säteen ominaisuus, jolla on tärkeitä sovelluksia valaistuksessa, valokuvauksessa, videokuvauksessa, julkaisuissa, valmistuksessa, astrofysiikassa, puutarhanhoidossa ja muissa aloissa.
Käytännössä termillä on merkitystä vain valonlähteille, jotka todella vastaavat jonkinlaisen mustan kappaleen säteilyä. Eli säde, joka vaihtelee punaisesta oranssiin, keltaisesta valkoiseen ja sinertävän valkoiseen. Ei ole järkevää puhua esimerkiksi vihreästä tai violetista valosta. Vastattaessa kysymykseen mitä värilämpötila on, on ensin sanottava, että se ilmaistaan yleensä kelvineinä käyttämällä symbolia K, absoluuttisen säteilyn yksikköä.
Valotyypit
CG yli 5000K on nimeltään "kylmät värit" (siniset sävyt), ja pienempi, 2700-3000K - "lämmin" (keltainen). Toinen vaihtoehto tässä yhteydessä on analoginen valaisimen säteilevän värilämpötilan kanssa. Sen spektrihuippu on lähempänä infrapunaa, ja useimmat luonnolliset lähteet lähettävät merkittävää säteilyä. Se, että "lämpimässä" valaistuksessa tässä mielessä todella on "viileämpi" CG, on usein hämmentävää. Tämä on tärkeä näkökohta värilämpötilassa.
Ideaalisen mustan kappaleen lähettämän sähkömagneettisen säteilyn CT määritellään sen pinnan t:ksi kelvineinä tai vaihtoehtoisesti miredeinä. Tämän avulla voit määrittää standardin, jolla valonlähteitä verrataan.
Koska kuuma pinta säteilee lämpösäteilyä mutta ei ole täydellinen mustakappalevuoto, valon värilämpötila ei edusta pinnan todellista t:tä.
Valaistus
Mikä on värilämpötila, kävi selväksi. Mutta mihin se on tarkoitettu?
Rakennusten sisävalaistuksessa on usein tärkeää ottaa huomioon säteilyn CG. Lämpimämpää sävyä, kuten LED-valojen värilämpötilaa, käytetään usein julkisilla paikoilla rentoutumisen edistämiseen, kun taas kylmempää sävyä käytetään keskittymisen lisäämiseen, kuten kouluissa ja toimistoissa.
Vesiviljely
Kalankasvatuksessa värilämpötilalla on eri toiminnot ja painopisteet kaikilla teollisuudenaloilla.
Makean veden akvaarioissa DH on yleensä tärkeää vain, jotta saadaan enemmänhoukutteleva kuva. Valo on yleensä suunniteltu luomaan kaunis spektri, joskus toissijaisena painopisteenä kasvien pitäminen elossa.
Suolavesi-/riuttaakvaariossa värilämpötila on olennainen osa terveyttä. 400 ja 3000 nanometrin välillä lyhyemmän aallonpituuden valo voi tunkeutua syvemmälle veteen kuin pitkän aallonpituuden valo tarjoten tarvittavat energialähteet korallien leville. Tämä vastaa värilämpötilan nousua nesteen syvyyden ollessa tällä spektrialueella. Koska korallit elävät yleensä matalassa vedessä ja saavat voimakasta suoraa auringonvaloa tropiikissa, keskityttiin simuloimaan tätä tilannetta 6500 K valossa.
LED-valojen värilämpötilaa käytetään estämään akvaario kukoistamasta yöllä ja parantamaan samalla fotosynteesiä.
Digitaalinen ammunta
Tällä alueella termiä käytetään toisinaan vaihtokelpoisena valkotasapainon kanssa, mikä mahdollistaa sävyarvojen määrittämisen uudelleen ympäristön värilämpötilan muutosten simuloimiseksi. Useimmat digitaalikamerat ja kuvantamisohjelmistot tarjoavat mahdollisuuden simuloida tiettyjä ympäristöarvoja (kuten aurinkoista, pilvistä, volframia jne.).
Samaan aikaan muilla alueilla on valkotasapainoarvot vain kelvineinä. Nämä vaihtoehdot muuttavat sävyä, värilämpötila ei määritetä vain sini-keltaista akselia pitkin, vaan joissakin ohjelmissa on lisäsäätimiä (joskus merkittykuten "sävy"), jotka lisäävät violetin-vihreän akselin, ne ovat jonkin verran taiteellisen tulkinnan kohteena.
Valokuvafilmi, valon värilämpötila
Valokuvafilmi ei reagoi säteisiin samalla tavalla kuin ihmisen verkkokalvo tai visuaalinen havainto. Kohde, joka näyttää tarkkailijalle valkoiselta, voi näyttää valokuvassa hyvin siniseltä tai oranssilta. Väritasapainoa on ehkä korjattava tulostuksen aikana neutraalin valkotasapainon saavuttamiseksi. Tämän korjauksen aste on rajallinen, koska värikalvossa on yleensä kolme eri sävyille herkkää kerrosta. Ja käytettäessä "väärän" valonlähteen alla, jokainen paksuus ei välttämättä reagoi suhteellisesti, mikä tuottaa outoja sävyjä varjoihin, vaikka keskisävyt näyttivät olevan oikea tasapaino valkoista, värilämpötilaa suurennuslasin alla. Valonlähteitä, joilla on epäjatkuvat spektrit, kuten loisteputket, ei myöskään voida korjata tulostuksessa täysin, koska yksi kerroksista on saattanut tuskin tallentaa kuvaa ollenkaan.
TV, video
NTSC- ja PAL-televisioissa määräykset edellyttävät, että näyttöjen värilämpötila on 6500 K. Monissa kuluttajatason televisioissa on huomattava poikkeama tästä vaatimuksesta. Korkealaatuisissa esimerkeissä värilämpötiloja voidaan kuitenkin säätää jopa 6500 K:iin esiohjelmoidun asetuksen tai mukautetun kalibroinnin avulla.
Useimmat video- ja digitaalikamerat voivat säätää värilämpötilaa,zoomaamalla valkoiseen tai neutraaliin kohteeseen ja määrittämällä sen manuaaliseen "WB"-asetukseen (kertomalla kameralle, että kohde on puhdas). Kamera säätää sitten kaikki muut sävyt vastaavasti. Valkotasapaino on olennainen erityisesti huoneessa, jossa on loisteputkivalaistus, LED-valojen värilämpötila ja kameraa siirrettäessä valaistuksesta toiseen. Useimmissa kameroissa on myös automaattinen valkotasapainoominaisuus, joka yrittää havaita valon värin ja korjata sitä vastaavasti. Vaikka nämä asetukset olivat aikoinaan epäluotettavia, niitä on parannettu huomattavasti nykypäivän digitaalikameroissa, ja ne tarjoavat tarkan valkotasapainon erilaisissa valaistusolosuhteissa.
Taiteelliset sovellukset värilämpötilan ohjauksella
Elokuvantekijät eivät tee "valkotasapainoa" samalla tavalla kuin videokameraoperaattorit. He käyttävät tekniikoita, kuten suodattimia, filmin valintaa, esisalamaa ja sieppauksen jälkeistä väriluokitusta sekä laboratoriovalotuksessa että digitaalisesti. Kuvaajat tekevät myös tiivistä yhteistyötä lavastussuunnittelijoiden ja valaistusryhmien kanssa saavuttaakseen halutut väriefektit.
Taiteilijoille useimmilla pigmenteillä ja papereilla on viileä tai lämmin sävy, koska ihmissilmä voi havaita pienenkin määrän kylläisyyttä. Harmaa sekoitettuna keltaiseen, oranssiin tai punaiseen on "lämmin harmaa". Vihreä, sininen tai violetti luovat "kylmiä pohjasävyjä". On syytä huomata, että tämä asteiden tunne on päinvastainen kuin todellisen lämpötilan tunne. Sinistä kuvataan"kylmempää", vaikka se vastaa korkean lämpötilan mustaa kappaletta.
Valaistussuunnittelijat valitsevat joskus CG-suodattimia, yleensä sovittamaan valoa, joka on teoreettisesti valkoista. Koska LED-lamppujen värilämpötila on paljon korkeampi kuin volframin, näiden kahden lampun käyttö voi johtaa jyrkkään kontrastiin. Siksi joskus asennetaan HID-lamppuja, jotka yleensä lähettävät 6000-7000 K.
Sävysekoitustoiminnolla varustetut lamput pystyvät myös tuottamaan volframimaista valoa. Värilämpötila voi myös olla tärkeä tekijä valittaessa lamppuja, koska jokaisella on todennäköisesti eri värilämpötila.
Kaavat
Valon laadullinen tila ymmärretään valon lämpötilan käsitteeksi. Värilämpötila muuttuu, kun säteilyn määrä spektrin joissakin osissa muuttuu.
Ajatus käyttää Planck-säteilijöitä kriteerinä muiden valonlähteiden arvioimiseksi ei ole uusi. Vuonna 1923, kirjoittaessaan "värilämpötilan luokittelusta suhteessa laatuun", Priest kuvasi CCT:tä olennaisesti sellaisena kuin se nykyään ymmärretään, jopa käsitteen "näennäinen väri t" käyttämiseen asti.
Vuonna 1931 sattui useita tärkeitä tapahtumia. Kronologisessa järjestyksessä:
- Raymond Davis julkaisi artikkelin "korreloidusta värilämpötilasta". Viitaten rg-kaavion Planck-lokukseen, hän määritteli CCT:n "t:n ensisijaisen komponentin" keskiarvona käyttämällä kolmiviivaisia koordinaatteja.
- CIE ilmoitti XYZ-väriavaruudesta.
- Dean B. Juddjulkaisi artikkelin "vähiten havaittavien erojen" luonteesta suhteessa kromaattisiin ärsykkeisiin. Empiirisesti hän päätti, että ero aistimuksessa, jota hän kutsui ΔE:ksi "värien välisen erottelun perusteella… Empfindung", oli verrannollinen kaavion sävyjen etäisyyteen.
Häneen viitaten Judd ehdotti, että
K ∆ E=| 1 - 2 |=max (| r 1 - r 2 |, | g 1 - g 2 |).
Tärkeä askel tieteessä
Nämä kehitystyöt ovat tasoittaneet tietä uusien väriavaruuksien luomiselle, jotka sopivat paremmin korreloitujen CG:iden ja niiden erojen arvioimiseen. Ja myös kaava toi tieteen lähemmäksi vastausta kysymykseen, mitä värilämpötilaa luonto käyttää. Yhdistämällä eron ja CG:n käsitteet Priest huomautti, että silmä on herkkä "käänteisen" lämpötilan jatkuville eroille. Yhden mikrovastavuoroisen asteen (mcrd) ero edustaa melko epäilyttävää havaittavaa eroa edullisimmissa havainto-olosuhteissa.
Priest ehdotti "lämpötila-asteikon käyttöä asteikolla useiden valonlähteiden värillisyyden järjestämiseksi peräkkäisessä järjestyksessä". Seuraavien vuosien aikana Judd julkaisi kolme muuta tärkeää artikkelia.
Ensin vahvisti Priestin, Davisin ja Juddin havainnot värilämpötilan vaihteluherkkyyden suhteen.
Toinen ehdotti uutta sävyavaruutta, jota ohjasi periaate, josta on tullut pyhä malja: havainnoinnin yhtenäisyys (värietäisyyden on oltava oikeassa suhteessa havaitsemisen eroon). Projektiivisen muutoksen kautta Judd löysilisää "homogeenistä tilaa" (UCS), josta löytyy CCT.
Hän käyttää muunnosmatriisia muuttaakseen kolmivärisignaalin X-, Y-, Z-arvon arvoiksi R, G, B.
Kolmas artikkeli kuvasi isotermisen kromaattisuuden sijaintia CIE-kaaviossa. Koska isotermiset pisteet muodostivat normaaleja UCS:ssä, muuntaminen takaisin xy-tasolle osoitti, että ne olivat edelleen viivoja, mutta eivät enää kohtisuorassa paikkaa vastaan.
Laskelma
Juddin ajatus Planck-lokuksen lähimmän pisteen määrittämisestä homogeenisessa väriavaruudessa on edelleen ajankohtainen. Vuonna 1937 McAdam ehdotti "muokattua sävyasteikon yhtenäisyyskaaviota", joka perustuu joihinkin yksinkertaistaviin geometrisiin näkökohtiin.
Tätä väriavaruutta käytetään edelleen CCT-laskennassa.
Robertsonin menetelmä
Ennen tehokkaiden henkilökohtaisten tietokoneiden tuloa oli tapana arvioida korreloitu värilämpötila interpoloimalla hakutaulukoista ja -kaavioista. Tunnetuin tällainen menetelmä on Robertsonin kehittämä menetelmä. Hän käytti hyväkseen Mired-asteikon suhteellisen tasaista intervallia laskeakseen CCT:n käyttämällä mired-isotermiarvojen lineaarista interpolaatiota.
Miten etäisyys ohjauspisteestä i:nnen isotermin välillä määritetään? Tämä näkyy alla olevasta kaavasta.
Spektritehon jakautuminen
Imivalonlähteitä voidaan luonnehtia. Monien valmistajien toimittamat suhteelliset SPD-käyrät on voitu saada 10 nm:n askelin tai enemmän heidän spektroradiometrillään. Tuloksena on paljon tasaisempi tehonjako kuin perinteisellä lampulla. Tämän erotuksen vuoksi loistelamppujen mittauksissa suositellaan hienompia lisäyksiä, mikä vaatii kalliita laitteita.
aurinko
Tehollinen lämpötila, joka määritellään kokonaissäteilyteholla neliöyksikköä kohti, on noin 5780 K. Auringonvalon CG ilmakehän yläpuolella edustaa noin 5900 K.
Kun aurinko ylittää taivaan, se voi olla punaista, oranssia, keltaista tai valkoista sijainnistaan riippuen. Tähtien värin muutos päivän aikana johtuu pääasiassa sironnasta, eikä se johdu mustan kappaleen säteilyn muutoksista. Taivaan sininen väri johtuu auringonvalon hajoamisesta ilmakehään, joka pyrkii hajottamaan sinisiä sävyjä enemmän kuin punaisia.
