Mi az a színhőmérséklet? Ez a fényforrás, ami egy ideális fekete test sugárzása. Bizonyos árnyalatokat sugároz, ami egy fényforráshoz hasonlítható. A színhőmérséklet a látható fény egyik jellemzője, amely fontos alkalmazások a világításban, fényképezésben, videózásban, publikálásban, gyártásban, asztrofizikában, kertészetben és egyebekben.
A gyakorlatban a kifejezésnek csak olyan fényforrásokra van értelme, amelyek valójában valamilyen fekete test sugárzásának felelnek meg. Vagyis a vöröstől a narancsig, a sárgától a fehérig és kékesfehérig terjedő sugár. Nincs értelme például zöld vagy lila fényről beszélni. Amikor megválaszoljuk a színhőmérsékletet, először is el kell mondani, hogy általában Kelvinben fejezik ki a K szimbólummal, az abszolút sugárzás mértékegységével.
Fénytípusok
5000K feletti CG-t "hideg színeknek" (kék árnyalatoknak) neveznek, az alacsonyabbat, 2700-3000K pedig "melegnek" (sárgának). A második lehetőség ebben az összefüggésben a lámpatest kibocsátott színhőmérsékletével analóg. Spektrális csúcsa közelebb van az infravöröshöz, és a legtöbb természetes forrás jelentős sugárzást bocsát ki. Az a tény, hogy ebben az értelemben a "meleg" világításnak valójában "hűvösebb" CG-je van, gyakran zavaró. Ez fontos szempont a színhőmérséklet szempontjából.
Az ideális fekete test által kibocsátott elektromágneses sugárzás CT-jét a felület t-jeként határozzuk meg kelvinben vagy mimedben. Ez lehetővé teszi, hogy meghatározza azt a szabványt, amely alapján a fényforrásokat összehasonlítja.
Mivel a forró felület hősugárzást bocsát ki, de nem tökéletes feketetest-kibocsátás, a fény színhőmérséklete nem a felület tényleges t-jét jelenti.
Világítás
Mi a színhőmérséklet, kiderült. De mire való?
Épületek belső világításánál gyakran fontos figyelembe venni a sugárzás CG-jét. A melegebb árnyalatot, például a LED-lámpák színhőmérsékletét gyakran használják nyilvános helyeken a pihenés elősegítésére, míg a hidegebb árnyalatot a koncentráció növelésére, például iskolákban és irodákban.
Akvakultúra
A h altenyésztésben a színhőmérsékletnek különböző funkciói vannak, és minden iparágban más és más a hangsúly.
Édesvízi akváriumokban a DH általában csak azért fontos, hogy több legyenvonzó kép. A fényt általában úgy tervezték, hogy gyönyörű spektrumot hozzon létre, néha másodlagos hangsúlyt helyezve a növények életben tartására.
A sósvízi/zátony akváriumban a színhőmérséklet az egészség szerves része. 400 és 3000 nanométer között a rövidebb hullámhosszú fény mélyebbre tud hatolni a vízbe, mint a hosszú hullámhosszú fény, biztosítva a szükséges energiaforrásokat a korallokban található algák számára. Ez egyenértékű a színhőmérséklet növekedésével a folyadékmélységgel ebben a spektrumtartományban. Mivel a korallok hajlamosak sekély vízben élni, és intenzív közvetlen napfényt kapnak a trópusokon, a hangsúly ennek a helyzetnek a 6500 K fényben történő szimulálásán volt.
A LED lámpák színhőmérsékletét arra használják, hogy megakadályozzák az akvárium éjszakai virágzását, miközben javítják a fotoszintézist.
Digitális fényképezés
Ezen a területen a kifejezést néha felcserélhetően használják a fehéregyensúly kifejezéssel, ami lehetővé teszi az árnyalatértékek átrendelését a környezeti színhőmérséklet változásának szimulálására. A legtöbb digitális fényképezőgép és képalkotó szoftver képes adott környezeti értékek szimulálására (például napos, felhős, volfrám stb.).
Ugyanakkor más területeken csak Kelvinben vannak a fehéregyensúly értékei. Ezek az opciók megváltoztatják a hangszínt, a színhőmérsékletet nem csak a kék-sárga tengely mentén határozzák meg, de egyes programok további vezérlőket is tartalmaznak (néha felirattalmint a "árnyalat"), amelyek lilás-zöld tengelyt adnak hozzá, némileg ki vannak téve a művészi értelmezésnek.
Fényképészeti film, fény színhőmérséklete
A fotófilm nem reagál ugyanúgy a sugarakra, mint az emberi retina vagy a vizuális észlelés. A megfigyelő számára fehérnek tűnő tárgy nagyon kéknek vagy narancssárgának tűnhet a fényképen. Előfordulhat, hogy a színegyensúlyt nyomtatás közben korrigálni kell a semleges fehéregyensúly eléréséhez. Ennek a korrekciónak a mértéke korlátozott, mert a színes filmnek általában három, a különböző árnyalatokra érzékeny rétege van. És ha „rossz” fényforrás mellett használjuk, előfordulhat, hogy az egyes vastagságok nem reagálnak arányosan, furcsa árnyalatokat eredményezve az árnyékban, bár a középtónusok a fehér színhőmérséklet megfelelő egyensúlyának tűntek a nagyító alatt. A nem folytonos spektrumú fényforrások, például a fénycsövek sem korrigálhatók teljesen nyomtatásban, mivel előfordulhat, hogy az egyik réteg egyáltalán nem rögzítette a képet.
TV, videó
Az NTSC és PAL TV-k esetében a szabályozás előírja, hogy a képernyő színhőmérséklete 6500 K. Sok fogyasztói minőségű TV-n nagyon észrevehető eltérés tapasztalható ettől a követelménytől. A jobb minőségű példákban azonban a színhőmérséklet 6500 K-ig állítható egy előre programozott beállítással vagy egyéni kalibrációval.
A legtöbb video- és digitális fényképezőgép képes beállítani a színhőmérsékletet,ráközelítsen egy fehér vagy semleges témára, és állítsa kézi "WB"-re (közölje a fényképezőgéppel, hogy a téma tiszta). A fényképezőgép ezután az összes többi árnyalatot ennek megfelelően állítja be. A fehéregyensúly elengedhetetlen, különösen a fénycsöves világítású helyiségben, a LED-lámpák színhőmérsékletén, valamint a kamera egyik világításról a másikra való áthelyezésekor. A legtöbb fényképezőgép rendelkezik automatikus fehéregyensúly funkcióval is, amely megpróbálja érzékelni a fény színét, és ennek megfelelően korrigálni. Bár ezek a beállítások egykor megbízhatatlanok voltak, a mai digitális fényképezőgépekben jelentősen továbbfejlesztették őket, és pontos fehéregyensúlyt biztosítanak a legkülönfélébb fényviszonyok között.
Művészi alkalmazások színhőmérséklet-szabályozással
A filmesek nem úgy csinálják a „fehéregyensúlyt”, mint a videokamerák üzemeltetői. Olyan technikákat alkalmaznak, mint a szűrők, a filmválasztás, a felvillanás előtti és a rögzítés utáni színbesorolás, mind a laboratóriumi, mind a digitális expozíció során. Az operatőrök a díszlettervezőkkel és a világítási stábokkal is szorosan együttműködnek a kívánt színhatások elérése érdekében.
A művészek számára a legtöbb pigment és papír hideg vagy meleg árnyalatú, mivel az emberi szem már kis mennyiségű telítettséget is képes észlelni. A sárgával, narancssárgával vagy pirossal kevert szürke „meleg szürke”. A zöld, a kék vagy a lila „hűvös felhangot” hoz létre. Érdemes megjegyezni, hogy ez a fokérzékelés ellentéte a tényleges hőmérséklet érzetének. A kéket úgy írják le"hidegebb", bár ez egy magas hőmérsékletű feketetestnek felel meg.
A világítástervezők néha CG-szűrőket választanak, általában azért, hogy az elméletileg fehér fényhez illeszkedjenek. Mivel a LED-lámpák színhőmérséklete jóval magasabb, mint a volfrámé, e két lámpa használata éles kontrasztot eredményezhet. Ezért néha HID lámpákat szerelnek fel, amelyek általában 6000-7000 K-t bocsátanak ki.
A hangkeverő funkcióval rendelkező lámpák volfrámszerű fény előállítására is képesek. A színhőmérséklet is szerepet játszhat az izzók kiválasztásakor, mivel valószínűleg mindegyiknek más a színhőmérséklete.
Képletek
A fény minőségi állapota alatt a fényhőmérséklet fogalmát értjük. A színhőmérséklet megváltozik, ha a sugárzás mértéke a spektrum egyes részein változik.
Az ötlet, hogy Planck-sugárzókat használjunk más fényforrások megítélésének kritériumaként, nem új keletű. 1923-ban, amikor "a színhőmérséklet minőséggel kapcsolatos osztályozásáról" írt, Priest lényegében úgy írta le a CCT-t, ahogyan ma értik, egészen a "t látszólagos szín" kifejezésig.
Számos fontos esemény történt 1931-ben. Időrendben:
- Raymond Davis közzétett egy cikket a „korrelált színhőmérsékletről”. Az rg diagramon a Planck-lókuszra hivatkozva a CCT-t "t elsődleges komponens" átlagaként határozta meg trilineáris koordinátákkal.
- A CIE bejelentette az XYZ színteret.
- Dean B. Juddcikket közölt a kromatikus ingerekkel kapcsolatos "legkevésbé észrevehető különbségek" természetéről. Tapasztalatilag megállapította, hogy az érzetkülönbség, amelyet ΔE-nek nevezett a "színek közötti megkülönböztetésnek… Empfindung", arányos a diagramon lévő árnyalatok távolságával.
Rá utalva Judd azt javasolta, hogy
K ∆ E=| 1-től 2-ig |=max (| r 1 - r 2 |, | g 1 - g 2 |).
Fontos lépés a tudományban
Ezek a fejlesztések megnyitották az utat olyan új színterek létrehozásához, amelyek alkalmasabbak a korrelált CG-k és különbségeik értékelésére. És a képlet közelebb vitte a tudományt annak a kérdésnek a megválaszolásához, hogy milyen színhőmérsékletet használ a természet. A különbség és a CG fogalmát kombinálva Priest azt a megjegyzést tette, hogy a szem érzékeny az "inverz" hőmérséklet állandó különbségeire. Egy mikro-reciprok fokozat (mcrd) eltérése meglehetősen reprezentatív egy kétes érzékelhető különbségre a legkedvezőbb megfigyelési körülmények között.
Priest azt javasolta, hogy „a hőmérsékleti skálát használjuk skáláként több fényforrás színezetének sorrendbe rendezéséhez”. A következő években Judd még három fontos cikket publikált.
Először Priest, Davis és Judd megállapításait erősítették meg a színhőmérséklet-változásra való érzékenység vizsgálatával.
A második egy új színárnyalatteret javasolt, amelyet a Szent Grál alapelv vezérelt: az észlelés egységessége (a színtávolságnak arányosnak kell lennie az észlelés különbségével). Judd egy projektív átalakuláson keresztül megállapítottatöbb „homogén tér” (UCS), amelyben a CCT megtalálható.
Egy transzformációs mátrix segítségével módosítja a háromszínű jel X, Y, Z értékét R, G, B értékre.
A harmadik cikk az izotermikus színek elhelyezkedését ábrázolta a CIE diagramon. Mivel az izotermikus pontok normálokat képeztek az FKR-n, az xy síkra való visszakonvertálás azt mutatta, hogy továbbra is egyenesek, de már nem merőlegesek a lókuszra.
Számítás
Judd ötlete, hogy homogén színtérben határozza meg a Planck-lókuszhoz legközelebbi pontot, ma is aktuális. 1937-ben McAdam egy "módosított színárnyalat-skála egységességi diagramot" javasolt néhány egyszerűsítő geometriai megfontolás alapján.
Ezt a színteret továbbra is a CCT-számításhoz használják.
Robertson-módszer
A nagy teljesítményű személyi számítógépek megjelenése előtt szokás volt a korrelált színhőmérsékletet interpolációval becsülni keresőtáblázatokból és diagramokból. A legismertebb ilyen módszer az, amelyet Robertson fejlesztett ki, aki a Mired-skála viszonylag egyenletes intervallumát használta ki a CCT kiszámításához a mired izoterma értékek lineáris interpolációjával.
Hogyan határozható meg a vezérlőpont és az i-edik izoterma távolsága? Ez az alábbi képletből látható.
Spektrális teljesítményeloszlás
Imifényforrások jellemezhetők. A sok gyártó által biztosított relatív SPD-görbék 10 nm-es vagy nagyobb lépésekben származhatnak spektroradiométerükön. Az eredmény sokkal egyenletesebb energiaeloszlás, mint a hagyományos lámpáknál. Emiatt az elválasztás miatt a fénycsövek mérésénél finomabb lépések javasoltak, és ehhez drága berendezésekre van szükség.
V
Az effektív hőmérséklet, amelyet a négyzetegységre jutó teljes sugárzóteljesítmény határoz meg, körülbelül 5780 K. A napfény atmoszféra feletti CG-je körülbelül 5900 K-t jelent.
Amikor a nap átszeli az eget, helyzetétől függően lehet piros, narancssárga, sárga vagy fehér. A csillagok színének napközbeni változása főként a szóródás eredménye, és nem a fekete test sugárzásának változása miatt következik be. Az égbolt kék színét a napfény szétszóródása okozza a légkörben, amely hajlamos jobban szétszórni a kék árnyalatokat, mint a vöröseket.
