Mis on värvitemperatuur? See on valguse allikas, mis on ideaalse musta keha kiirgus. See kiirgab teatud toone, mis on võrreldav valgusallikaga. Värvitemperatuur on nähtava kiire omadus, mida kasutatakse valgustuses, fotograafias, videograafias, kirjastamises, tootmises, astrofüüsikas, aianduses ja mujal.
Praktikas on sellel terminil mõtet vaid valgusallikad, mis tegelikult vastavad mingisuguse musta keha kiirgusele. See tähendab kiirt, mis ulatub punasest oranžini, kollasest valgeni ja sinakasvalgeni. Ei ole mõtet rääkida näiteks rohelisest või violetsest valgusest. Vastates küsimusele, mis on värvustemperatuur, tuleb esm alt öelda, et tavaliselt väljendatakse seda kelvinites, kasutades sümbolit K, absoluutse kiirguse ühikut.
Valgustüübid
CG üle 5000K nimetatakse "külmadeks värvideks" (sinised toonid) ja madalamat, 2700-3000K - "sooja" (kollane). Teine võimalus antud kontekstis on analoogne valgusti väljastatava värvitemperatuuriga. Selle spektraalne tipp on infrapunale lähemal ja enamik looduslikke allikaid eraldab märkimisväärset kiirgust. Asjaolu, et "soojal" valgustusel on selles mõttes tegelikult "jahedam" CG, tekitab sageli segadust. See on värvitemperatuuri oluline aspekt.
Ideaalse musta keha poolt kiiratava elektromagnetilise kiirguse CT on defineeritud kui selle pinna t kelvinites või alternatiivina miredides. See võimaldab teil määratleda standardi, mille alusel valgusallikaid võrreldakse.
Kuna kuum pind kiirgab soojuskiirgust, kuid ei ole täiuslik musta keha väljavool, ei kajasta valguse värvustemperatuur pinna tegelikku t-d.
Valgustus
Mis on värvitemperatuur, sai selgeks. Aga milleks see mõeldud on?
Hoonete sisevalgustuse puhul on sageli oluline arvestada kiirguse CG-ga. Soojemat tooni, näiteks LED-tulede värvitemperatuuri, kasutatakse avalikes kohtades sageli lõõgastumiseks, samas kui jahedamat tooni kasutatakse keskendumise suurendamiseks, näiteks koolides ja kontorites.
Vesikultuur
Kalakasvatuses on värvitemperatuuril erinevad funktsioonid ja fookused kõikides tööstusharudes.
Mageveeakvaariumites on DH tavaliselt oluline ainult selleks, et saada rohkematraktiivne pilt. Valgus on üldiselt loodud kauni spektri loomiseks, mõnikord keskendudes taimede elushoidmisele.
Merevee/riffi akvaariumis on värvitemperatuur tervise lahutamatu osa. 400–3000 nanomeetri vahel võib lühema lainepikkusega valgus tungida sügavamale vette kui pika lainepikkusega valgus, pakkudes vajalikke energiaallikaid korallides leiduvatele vetikatele. See on samaväärne värvitemperatuuri tõusuga vedeliku sügavuse korral selles spektrivahemikus. Kuna korallid kipuvad elama madalas vees ja saavad troopikas intensiivset otsest päikesevalgust, keskenduti selle olukorra simuleerimisele 6500 K valguse all.
LED-tulede värvitemperatuuri kasutatakse selleks, et akvaarium ei õitseks öösel, parandades samal ajal fotosünteesi.
Digitaalne pildistamine
Selles piirkonnas kasutatakse seda terminit mõnikord sünonüümidena valge tasakaaluga, mis võimaldab tooniväärtusi ümber määrata, et simuleerida ümbritseva värvi temperatuuri muutusi. Enamik digikaameraid ja pilditarkvara võimaldavad simuleerida konkreetseid keskkonnaväärtusi (nt päikesepaisteline, pilvine, volfram jne).
Samal ajal on teistel aladel valge tasakaalu väärtused ainult kelvinites. Need valikud muudavad tooni, värvitemperatuuri ei määrata mitte ainult mööda sini-kollast telge, vaid mõned programmid sisaldavad täiendavaid juhtnuppe (mõnikord ka märgistatudnagu "toon"), mis lisavad lilla-rohelise telje, võivad need mõnevõrra kunstiliselt tõlgendada.
Fotofilm, valguse värvitemperatuur
Fotofilm ei reageeri kiirtele samamoodi nagu inimese võrkkest või visuaalne taju. Vaatlejale valgena näiv objekt võib fotol tunduda väga sinine või oranž. Neutraalse valge tasakaalu saavutamiseks võib olla vajalik printimise ajal värvitasakaalu korrigeerimine. Selle paranduse aste on piiratud, kuna värvikilel on tavaliselt kolm erinevatele toonidele tundlikku kihti. Ja kui seda kasutatakse "vale" valgusallika all, ei pruugi iga paksus proportsionaalselt reageerida, tekitades varjudesse veidraid toone, kuigi kesktoonid tundusid luubi all olevat valge värvitemperatuuri õiges tasakaalus. Katkendliku spektriga valgusallikaid, näiteks luminofoorlampe, ei saa ka prindituna täielikult korrigeerida, kuna üks kihtidest võis pilti peaaegu üldse salvestada.
TV, video
NTSC- ja PAL-telerite puhul nõuavad eeskirjad ekraanide värvitemperatuuri 6500 K. Paljude tarbijatele mõeldud telerite puhul on sellest nõudest väga märgatav kõrvalekalle. Kõrgema kvaliteediga näidete puhul saab aga värvitemperatuuri reguleerida kuni 6500 K-ni eelprogrammeeritud seadistuse või kohandatud kalibreerimisega.
Enamik video- ja digikaameraid saab reguleerida värvitemperatuuri,valgele või neutraalsele objektile sisse suumimine ja käsitsi "WB" seadistamine (teate kaamerale, et objekt on puhas). Seejärel reguleerib kaamera kõiki teisi toone vastav alt. Valge tasakaal on hädavajalik, eriti ruumis, kus on luminofoorvalgus, LED-valgustite värvustemperatuur ja kaamera teisaldamisel ühelt valgustilt teisele. Enamikul kaameratel on ka automaatse valge tasakaalu funktsioon, mis püüab tuvastada valguse värvi ja seda vastav alt korrigeerida. Kuigi need sätted olid kunagi ebausaldusväärsed, on neid tänapäeva digikaamerates oluliselt täiustatud ja need tagavad täpse valge tasakaalu mitmesugustes valgustingimustes.
Kunstilised rakendused värvitemperatuuri reguleerimise kaudu
Filmitegijad ei tee valge tasakaalu samamoodi nagu videokaamerate operaatorid. Nad kasutavad selliseid tehnikaid nagu filtrid, filmivalik, välgueelne ja pildistamisjärgne värvide klassifitseerimine nii labori säritamisel kui ka digitaalselt. Kinematograafid teevad soovitud värviefektide saavutamiseks tihedat koostööd lavakujundajate ja valgustitega.
Kunstnike jaoks on enamikul pigmentidel ja paberitel jahe või soe toon, kuna inimsilm suudab tuvastada isegi väikese koguse küllastust. Hall segatuna kollase, oranži või punasega on "soe hall". Roheline, sinine või lilla loovad "lahedad alatoonid". Väärib märkimist, et see kraaditaju on vastupidine tegeliku temperatuuri tajumisele. Sinist kirjeldatakse kui"külmem", kuigi see vastab kõrge temperatuuriga mustale kehale.
Valgustusdisainerid valivad mõnikord CG-filtrid, tavaliselt selleks, et sobitada valgust, mis on teoreetiliselt valge. Kuna LED-lampide värvitemperatuur on palju kõrgem kui volframil, võib nende kahe lambi kasutamisel tekkida terav kontrast. Seetõttu paigaldatakse mõnikord HID-lambid, mis tavaliselt kiirgavad 6000–7000 K.
Toonide segamisfunktsiooniga lambid on samuti võimelised tekitama volframilaadset valgust. Värvitemperatuur võib olla ka pirnide valimisel oluline tegur, kuna tõenäoliselt on igal pirnil erinev värvitemperatuur.
Valemid
Valguse kvalitatiivse oleku all mõistetakse valguse temperatuuri mõistet. Värvustemperatuur muutub, kui kiirguse hulk spektri mõnes osas muutub.
Mõte kasutada Plancki kiirgajaid teiste valgusallikate hindamise kriteeriumina ei ole uus. 1923. aastal, kirjutades "värvitemperatuuri klassifikatsioonist kvaliteedi suhtes", kirjeldas Priest sisuliselt CCT-d nii, nagu seda tänapäeval mõistetakse, isegi kuni termini "nähtav värvus t" kasutamiseni.
1931. aastal juhtus mitu olulist sündmust. Kronoloogilises järjekorras:
- Raymond Davis avaldas artikli "korrelatsioonis värvitemperatuuri" kohta. Viidates Plancki lookusele rg diagrammil, defineeris ta CCT kui "t põhikomponendi" keskmist, kasutades trilineaarseid koordinaate.
- CIE teatas XYZ värviruumist.
- Dean B. Juddavaldas artikli "kõige vähem tajutavate erinevuste" olemusest seoses kromaatiliste stiimulitega. Empiiriliselt tegi ta kindlaks, et tundlikkuse erinevus, mida ta nimetas ΔE-ks "värvide vahel eristatava sammuna… Empfindung", oli võrdeline graafiku toonide kaugusega.
Temale viidates tegi Judd ettepaneku, et
K ∆ E=| 1 - 2 |=max (| r 1 - r 2 |, | g 1 - g 2 |).
Oluline samm teaduses
Need arengud on sillutanud teed uute värviruumide loomisele, mis sobivad paremini korreleeruvate CG-de ja nende erinevuste hindamiseks. Ja ka valem tõi teaduse lähemale vastusele küsimusele, millist värvitemperatuuri loodus kasutab. Ühendades erinevuse ja CG mõisted, tegi Priest märkuse, et silm on tundlik "pöördvõrdelise" temperatuuri pidevate erinevuste suhtes. Ühe mikro-vastastikuse kraadi (mcrd) erinevus esindab üsna kahtlast, tajutavat erinevust kõige soodsamates vaatlustingimustes.
Priest soovitas kasutada "temperatuuri skaalat skaalana mitme valgusallika värvilisuse järjestamiseks järjestikuses järjekorras". Järgmiste aastate jooksul avaldas Judd veel kolm olulist artiklit.
Kinnitasid esm alt Priesti, Davise ja Juddi leiud, tehes tööd värvitemperatuuri muutuste tundlikkuse osas.
Teine pakkus välja uue tooniruumi, juhindudes põhimõttest, millest on saanud püha graal: taju ühtsus (kromaatilisuse kaugus peab olema proportsionaalne taju erinevusega). Judd leidis projektiivse teisenduse kaudurohkem "homogeenset ruumi" (UCS), kust CCT leida.
Ta kasutab teisendusmaatriksit, et muuta kolmevärvilise signaali X, Y, Z väärtus väärtuseks R, G, B.
Kolmas artikkel kujutas isotermiliste värvide asukohta CIE diagrammil. Kuna isotermilised punktid moodustasid UCS-i normaalpunktid, näitas xy-tasandile tagasi teisendamine, et need olid endiselt jooned, kuid mitte enam lookusega risti.
Arvutamine
Juddi idee määrata homogeenses värviruumis Plancki lookusele lähim punkt on endiselt aktuaalne. 1937. aastal pakkus McAdam välja "muudetud tooniskaala ühtluse diagrammi", mis põhines mõnel lihtsustaval geomeetrilisel kaalutlusel.
Seda värviruumi kasutatakse endiselt CCT arvutamisel.
Robertsoni meetod
Enne võimsate personaalarvutite tulekut oli tavaks hinnata korrelatsiooni värvitemperatuuri interpoleerimise teel otsingutabelite ja -diagrammide põhjal. Tuntuim selline meetod on Robertsoni välja töötatud meetod, kes kasutas ära Miredi skaala suhteliselt ühtlast intervalli, et arvutada CCT, kasutades mired-isotermi väärtuste lineaarset interpolatsiooni.
Kuidas määratakse kaugus kontrollpunktist i-nda isotermini? Seda saab näha allolevast valemist.
Spektraalne võimsusjaotus
Imivalgusallikaid saab iseloomustada. Paljude tootjate esitatud suhtelised SPD kõverad võivad olla saadud nende spektroradiomeetril sammuga 10 nm või rohkem. Tulemuseks on palju sujuvam võimsusjaotus kui tavalisel lambil. Selle eraldatuse tõttu on luminofoorlampide mõõtmisel soovitatav kasutada peenemaid astmeid ja see nõuab kalleid seadmeid.
Päike
Efektiivne temperatuur, mis on määratud kogu kiirgusvõimsusega ruutmeetri kohta, on umbes 5780 K. Päikesevalguse CG atmosfääri kohal on umbes 5900 K.
Kui päike ületab taevast, võib see olenev alt selle asukohast olla punane, oranž, kollane või valge. Tähe värvuse muutumine päeva jooksul on peamiselt hajumise tagajärg ega ole tingitud musta keha kiirguse muutumisest. Taeva sinise värvuse põhjustab päikesevalguse hajumine atmosfääris, mis kipub siniseid toone rohkem hajutama kui punaseid.
