Farbtemperatur

Das CIE 1931 x, y Chromatizitätsraum, der auch die Chromatizitäten von Schwarzkörper-Lichtquellen verschiedener Temperaturen zeigt (Planckian Locus) und konstante Linien Korrelierte Farbtemperatur.

Farbtemperatur ist die Farbe des Lichts ausgesendet durch eine idealisierter undurchsichtiger, nicht reflektierender Körper bei einer bestimmten Temperatur gemessen in Kelvins. Die Farbtemperaturskala wird verwendet, um die Farbe des Lichts zu kategorisieren, die von anderen Lichtquellen unabhängig von ihrer Temperatur emittiert werden.

Farbtemperatur ist ein Merkmal von sichtbares Licht Das hat wichtige Anwendungen in Beleuchtung, Fotografie, Videografie, Veröffentlichung, Herstellung, Astrophysik, Gartenbauund andere Felder. In der Praxis ist Farbtemperatur nur für Lichtquellen von Bedeutung Weiß weiß zu bläulichen; Es ist nicht sinnvoll, von der Farbtemperatur von z. B. einem Grün oder einem lila Licht zu sprechen. Die Farbtemperatur wird herkömmlicherweise in ausgedrückt Kelvinsmit dem Symbol k, a Maßeinheit für absolute Temperatur.

Die Farbtemperaturen über 5000 K werden als "coole Farben" (bläulich) bezeichnet, während niedrigere Farbtemperaturen (2700–3000 K) als "warme Farben" (gelblich) bezeichnet werden. "Warm" in diesem Zusammenhang ist eine Analogie zum Strahlungs -Wärmefluss traditioneller Glühlampenbeleuchtung eher als Temperatur. Der spektrale Gipfel des warmfarbenen Lichts ist näher am Infrarot, und die meisten natürlich warmfarbenen Lichtquellen geben eine signifikante Infrarotstrahlung aus. Die Tatsache, dass "warme" Beleuchtung in diesem Sinne tatsächlich eine "kühlere" Farbtemperatur hat, führt oft zu Verwirrung.^[1]

Kategorisierung verschiedener Beleuchtung

Das Schwarzkörper Ausstrahlung (b_λ) gegen Wellenlänge (λ) Kurven für die sichtbares Spektrum. Die vertikalen Achsen von Plancks Gesetz Diagramme, die diese Animation bauen, wurden proportional transformiert, um gleiche Bereiche zwischen Funktionen und horizontalen Achse für Wellenlängen 380–780 nm zu halten. K zeigt die Farbtemperatur in an Kelvinsund m zeigt die Farbtemperatur in Mikro gegenseitig.

Die Farbtemperatur der elektromagnetische Strahlung aus einem Ideal ausgestrahlt Schwarzer Körper ist definiert als seine Oberflächentemperatur in Kelvinsoder alternativ in Mikro -gegenseitige Abschlüsse (Mired).^[3] Dies ermöglicht die Definition eines Standards, mit dem Lichtquellen verglichen werden.

In dem Maße, in dem eine heiße Oberfläche ausgeht Wärmestrahlung ist jedoch kein idealer Schwarzkörper-Kühler, die Farbtemperatur des Lichts ist nicht die tatsächliche Temperatur der Oberfläche. Ein GlühlampeDas Licht ist eine thermische Strahlung, und die Glühbirne nähert sich einem idealen Schwarzkörper-Kühler an, sodass seine Farbtemperatur im Wesentlichen die Temperatur des Filaments ist. Somit emittiert eine relativ niedrige Temperatur ein stumpfes Rot und eine hohe Temperatur emittiert den fast weißen der traditionellen Glühlampen. Metallarbeiter sind in der Lage, die Temperatur heißer Metalle nach ihrer Farbe zu beurteilen, von dunkelrot bis orange-weiß und dann weiß (siehe rote Hitze).

Viele andere Lichtquellen, wie z. Fluoreszenzlampen, oder leichte Dioden (leichte Emissionen (LEDs) Senden Sie Licht hauptsächlich durch andere Prozesse als thermische Strahlung ab. Dies bedeutet, dass die emittierte Strahlung nicht der Form von a folgt Schwarzkörperspektrum. Diese Quellen werden so zugewiesen, was so genannt wird Korrelierte Farbtemperatur (CCT). CCT ist die Farbtemperatur eines Schwarzkörper-Kühlers, der zu menschliche Farbwahrnehmung Die meisten entsprechen dem Licht der Lampe. Da eine solche Annäherung nicht für Glühlampen erforderlich ist, ist die CCT für ein Glühlampen einfach seine nicht angepasste Temperatur, die aus dem Vergleich mit einem Schwarzkörper-Kühler abgeleitet ist.

Die Sonne

Das Sonne Niedrig annähert sich einem Schwarzkörper-Kühler. Die effektive Temperatur, die durch die Gesamtstrahlungsleistung pro Quadrateinheit definiert ist, beträgt etwa 5780 K.^[4] Die Farbtemperatur von Sonnenlicht Über der Atmosphäre liegt etwa 5900 k.^[5]

Die Sonne kann je nach Erde rot, orange, gelb oder weiß aus erscheinen seine Position im Himmel. Die sich ändernde Farbe der Sonne im Laufe des Tages ist hauptsächlich ein Ergebnis der Streuung Sonnenlicht und ist nicht auf Änderungen der Schwarzkörperstrahlung zurückzuführen. Rayleigh Streuung von Sonnenlicht von Erdatmosphäre Verursacht die blaue Farbe des Himmels, die dazu neigt, blaues Licht mehr als rotes Licht zu zerstreuen.

Etwas Tageslicht im frühen Morgen und spät Nachmittag (das goldene Stunden) hat eine niedrigere ("wärmer") Farbtemperatur aufgrund erhöhter Farbtemperatur Streuung von kürzeres Sonnenlicht von kürzerer Wellenlänge von Atmosphärische Partikel - ein Optisches Phänomen genannt Tyndall-Effekt.

Tageslicht hat ein Spektrum ähnlich dem eines schwarzen Körpers mit einer korrelierten Farbtemperatur von 6500 K (D65 Anzeigenstandard) oder 5500 K (Tageslichtausgleich fotografischer Filmstandard).

Farbtöne des Planckian Locus auf einer linearen Skala (Werte in Kelvin)

Für Farben, die auf der Schwarzkörpertheorie basieren, tritt Blau bei höheren Temperaturen auf, während Rot bei niedrigeren Temperaturen auftritt. Dies ist das Gegenteil der kulturellen Assoziationen, die Farben zugeschrieben werden, in denen "rot" "heiß" ist und "blau" "kalt" ist.^[6]

Anwendungen

Beleuchtung

Farbtemperaturvergleich von häufigen elektrischen Lampen

Für das Beleuchtungsgebäude innenräumen ist es oft wichtig, die Farbtemperatur der Beleuchtung zu berücksichtigen. In öffentlichen Bereichen wird häufig ein wärmeres Licht (d. H. Eine niedrigere Farbtemperatur) verwendet, um die Entspannung zu fördern, während ein kühleres (höheres Farbtemperatur) Licht verwendet wird, um die Konzentration zu verbessern, beispielsweise in Schulen und Büros.^[7]

Das CCT -Dimmen für LED -Technologie wird als schwierige Aufgabe angesehen, da Binning-, Alters- und Temperaturdrifteffekte von LEDs die tatsächliche Farbwertausgabe ändern. Hier werden Feedback -Schleifensysteme verwendet, z. B. mit Farbsensoren, um die Farbausgabe mehrerer Farbmischungs -LEDs aktiv zu überwachen und zu steuern.^[8]

Aquakultur

Im FischkeekeDie Farbtemperatur hat in den verschiedenen Zweigen unterschiedliche Funktionen und Schwerpunkte.

• Bei Süßwasseraquarien ist die Farbtemperatur im Allgemeinen nur für die Herstellung eines attraktiveren Displays von Bedeutung. Lichter tendieren dazu, ein attraktives Spektrum zu erzeugen, manchmal mit sekundärer Aufmerksamkeit, die die Pflanzen in der Aquaria am Leben erhalten.
• In einem Salzwasser/Riff Aquarium, Farbtemperatur ist ein wesentlicher Bestandteil der Tankgesundheit. Innerhalb von etwa 400 bis 3000 Nanometern kann das Licht einer kürzeren Wellenlänge kann tiefer in Wasser eindringen als längere Wellenlängen,^[9][10][11] Bereitstellung wesentlicher Energiequellen für die Algen, die in (und aufrechterhalten) Korallen veranstaltet werden. Dies entspricht einer Zunahme der Farbtemperatur mit Wassertiefe in diesem Spektralbereich. Da Koralle normalerweise in flachem Wasser leben und intensives, direktes tropisches Sonnenlicht erhalten, lag der Fokus einmal darauf, diese Situation mit 6500 K -Lichtern zu simulieren. In der Zwischenzeit sind Lichtquellen mit höherer Temperatur beliebter geworden, zuerst mit 10000 K und in jüngerer Zeit 16000 K und 20000 k. Aktinische Beleuchtung Am violetten Ende des sichtbaren Reichweite (420–460 nm) wird verwendet, um Nachtbeobachtung zu ermöglichen, ohne Algenblühen zu erhöhen oder die Photosynthese zu verbessern und das etwas zu machen fluoreszierend Farben vieler Korallen und Fisch "Pop", die hellere Display -Panzer erzeugen.

Digitale Fotografie

Im Digitale FotografieDer Begriff Farbtemperatur bezieht sich manchmal auf die Neuzuordnung von Farbwerten, um die Variationen der Umgebungstemperatur zu simulieren. Die meisten Digitalkameras und Rohbildsoftware bieten Voreinstellungen, die spezifische Umgebungswerte (z. B. sonnig, bewölkt, Wolfram usw.) simulieren, während andere explizite Eintritt von Weißabgleichwerten in Kelvins zulassen. Diese Einstellungen variieren Farbwerte entlang der blau -ausgelben Achse, während einige Software zusätzliche Steuerelemente (manchmal mit "Tint") die Magenta -Green -Achse hinzufügen und in gewissem Maße willkürlich und künstlerische Interpretation sind.^[12]

Fotografischen Film

Der fotografische Emulsionsfilm reagiert nicht auf Lichtfarbe identisch mit der menschlichen Netzhaut oder der visuellen Wahrnehmung. Ein Objekt, das dem Beobachter weiß erscheint, kann auf einem Foto sehr blau oder orange sein. Das Farbbalance Möglicherweise muss während des Drucks korrigiert werden, um einen neutralen Farbdruck zu erreichen. Das Ausmaß dieser Korrektur ist begrenzt, da der Farbfilm normalerweise drei Ebenen für verschiedene Farben empfindlich ist. Wenn sie unter der Lichtquelle "Falsch" verwendet werden wurden unter dem Vergrößerung korrekt aus weißem ausbalanciert. Lichtquellen mit diskontinuierlichen Spektren wie Fluoreszenzrohre können auch beim Drucken nicht vollständig korrigiert werden, da eine der Schichten möglicherweise überhaupt kaum ein Bild aufgezeichnet hat.

Fotografiefilm wird für bestimmte Lichtquellen gemacht (am häufigsten Tageslichtfilm und Wolframfilm) und erzeugt einen neutralen Farbdruck. Passend zum Sensibilität des Films Die Farbtemperatur der Lichtquelle ist eine Möglichkeit, die Farbe auszugleichen. Wenn Wolframfilm in Innenräumen mit Glühlampen verwendet werden, ist das gelblich-orangefarbene Licht der Wolfram Glühlampen erscheinen auf dem Foto als weiß (3200 K). Farbnegativer Film ist fast immer Tageslichtausgleich, da angenommen wird, dass die Farbe beim Druck angepasst werden kann (mit Einschränkungen, siehe oben). Der Farbtransparenzfilm, der das endgültige Artefakt im Prozess ist, muss an die Lichtquelle angepasst werden, oder Filter müssen verwendet werden, um die Farbe zu korrigieren.

Filter auf einem Kameraobjektiv, oder Farbgele Über die Lichtquelle kann verwendet werden, um die Farbbalance zu korrigieren. Wenn Sie mit einer bläulichen Lichtquelle (hohe Farbtemperatur) wie an einem bewölkten Tag, im Schatten, im Fensterlicht oder bei Verwendung des Wolframfilms mit weißem oder blauem Licht, korrigiert ein gelblich-orangefarbenes Filter, korrigiert dies. Zum Schießen mit Tageslichtfilm (kalibriert auf 5600 K) unter wärmeren (niedrigen Farbtemperatur) Lichtquellen wie Sonnenuntergängen, Kerzenlicht oder WolframbeleuchtungEs kann ein bläulich (z. B. #80A) Filter verwendet werden. Weitere Subselfilter werden benötigt, um die Differenz zwischen 3200 K- und 3400 K-Wolframlampen zu korrigieren oder um den leicht blauen Guss einiger Blitzrohre zu korrigieren, die möglicherweise 6000 K betragen können.^[13]

Wenn mehr als eine Lichtquelle mit unterschiedlichen Farbtemperaturen vorhanden ist, besteht eine Möglichkeit, die Farbe auszugleichen, die Verwendung von Tageslichtfiltern und farbkorrigierende Gelfilter über jede Lichtquelle.

Fotografen verwenden manchmal Farbtemperaturmesser. Diese sind normalerweise so ausgelegt, dass nur zwei Regionen entlang des sichtbaren Spektrums (rot und blau) gelesen werden. teurere lesen drei Regionen (rot, grün und blau). Sie sind jedoch mit Quellen wie Fluoreszenz- oder Entlasslampen ineffektiv, deren Licht in der Farbe unterschiedlich ist und möglicherweise schwerer zu korrigieren ist. Da dieses Licht oft grünlich ist, kann ein Magenta -Filter es korrigieren. Anspruchsvoller Colorimetrie Tools können verwendet werden, wenn solche Messgeräte fehlen.^[13]

Desktop-Publishing

In der Desktop Publishing -Branche ist es wichtig, die Farbtemperatur eines Monitors zu kennen. Farbanpassungssoftware wie Apple's Utility ColorSync Misst für macOS die Farbtemperatur eines Monitors und passt dann die Einstellungen entsprechend an. Dies ermöglicht es auf dem Bildschirm, die Farbe besser übereinstimmt. Gemeinsame Monitor -Farbtemperaturen sowie Matching Standardbeleuchtung In Klammern sind wie folgt:

• 5000 K (CIE D50)
• 5500 K (CIE D55)
• 6500 K (D65)
• 7500 K (CIE D75)
• 9300 k

D50 ist eine wissenschaftliche Abkürzung für a Standard -Illuminant: Das Tageslichtspektrum bei einer korrelierten Farbtemperatur von 5000 K. Ähnliche Definitionen für D55, D65 und D75. Bezeichnungen wie D50 werden verwendet, um Farbtemperaturen von zu klassifizieren Lichttische und Betrachtung von Kabinen. Beim Betrachten a Farbrutsche An einem leichten Tisch ist es wichtig, dass das Licht richtig ausgeglichen wird, damit die Farben nicht in Rot oder Blau verschoben werden.

Digitalkameras, Webgrafiken, DVDsusw. sind normalerweise für eine Farbtemperatur von 6500 K ausgelegt. Das SRGB Standard häufig für Bilder im Internet verwendet werden (unter anderem) ein 6500 K -Display Weißer Punkt.

TV, Video und Digital noch Kameras

Das Ntsc und KUMPEL TV-Normen erfordern einen konformen TV-Bildschirm, um ein elektrisch schwarz-weißes Signal (minimale Farbsättigung) bei einer Farbtemperatur von 6500 K anzuzeigen. Bei vielen Fernseher der Verbraucherqualität gibt es eine sehr spürbare Abweichung von dieser Anforderung. Mithilfe einer vorprogrammierten Einstellung oder einer benutzerdefinierten Kalibrierung können ihre Farbtemperaturen jedoch auf 6500 K eingestellt werden. Aktuelle Versionen von Atsc Fordern Sie explizit auf, dass die Farbtemperaturdaten in den Datenstrom aufgenommen werden, aber alte Versionen von ATSC ermöglichten es, dass diese Daten weggelassen werden. In diesem Fall zitieren aktuelle Versionen von ATSC -Standard -Colorimetrie -Standards in Abhängigkeit vom Format. Beide genannten Standards geben eine Farbtemperatur von 6500 K an.

Die meisten Video- und Digital -Kameras können die Farbtemperatur anpassen, indem sie in ein weißes oder neutral gefärbtes Objekt vergrößert und den manuellen "Weißabgleich" festgelegt werden (mit der Kamera, dass "dieses Objekt weiß" ist). Die Kamera zeigt dann True White als weiß und passt alle anderen Farben entsprechend an. Das Weißausgleich ist erforderlich, insbesondere wenn Sie unter fluoreszierendem Licht in Innenräumen und beim Bewegen der Kamera von einer Beleuchtungssituation in eine andere verschieben. Die meisten Kameras haben auch eine automatische Weißabgleichsfunktion, die versucht, die Farbe des Lichts zu bestimmen und entsprechend zu korrigieren. Während diese Einstellungen einst unzuverlässig waren, sind sie in den heutigen Digitalkameras stark verbessert und produzieren in einer Vielzahl von Beleuchtungssituationen einen genauen Weißabgleich.

Künstlerische Anwendung durch Kontrolle der Farbtemperatur

Das Haus oben erscheint während des Mittags eine leichte Creme, scheint aber hier im schwachen Licht vor dem vollen Sonnenaufgang bläulich weiß zu sein. Beachten Sie die Farbtemperatur des Sonnenaufgangs im Hintergrund.

Video Kamera -Operatoren Kann Weißbilanzobjekte, die nicht weiß sind, die Farbe des Objekts herunterspielen, das zum Weißausgleich verwendet wird. Zum Beispiel können sie mehr Wärme in ein Bild bringen, indem sie etwas hellblau ausweichen, wie z. B. verblasstem blauem Denim; Auf diese Weise kann Weißausgleich ein Filter- oder Beleuchtungsgel ersetzen, wenn diese nicht verfügbar sind.

Kameramann "Weißabgleich" nicht auf die gleiche Weise wie Videokamera -Operatoren; Sie verwenden Techniken wie Filter, Auswahl des Filmbestandes, Vorabflashungund nach dem Schießen, Farbkorrektursowohl durch Exposition in den Labors als auch digital. Kinematografen arbeiten auch eng mit Set -Designern und Beleuchtungsbesatzungen zusammen, um die gewünschten Farbffekte zu erzielen.^[14]

Für Künstler haben die meisten Pigmente und Papiere eine kühle oder warme Besetzung, da das menschliche Auge sogar eine winzige Menge an Sättigung erkennen kann. Grau gemischt mit gelb, orange oder rot ist ein "warmes Grau". Grün, blau oder lila erstellen "coole Grautöne". Beachten Sie, dass dieses Temperaturgefühl das Gegenteil der realen Temperatur ist; Blauer wird als "cooler" beschrieben, obwohl er einer höheren Temperatur entspricht Schwarzer Körper.

"Warmes Grau	"Kühles Grau
Gemischt mit 6% gelb.	Gemischt mit 6% Blau.

Beleuchtungsdesigner Manchmal auswählen Filter durch Farbtemperatur, gewöhnlich zu Licht, das theoretisch weiß ist. Da die Vorrichtungen verwendet werden Entladung Typlampen erzeugen ein Licht einer erheblich höheren Farbtemperatur als tun WolframlampenDie Verwendung der beiden in Verbindung kann möglicherweise einen starken Kontrast erzeugen, also manchmal mit Geräten mit Versteckte Lampen, üblicherweise produziertes Licht von 6000–7000 K, sind mit 3200 K -Filtern ausgestattet, um Wolframlicht zu emulieren. Geräte mit Farbmischfunktionen oder mit mehreren Farben (falls 3200 K) können auch Wolfram-ähnliches Licht produzieren. Farbtemperatur kann auch bei der Auswahl ein Faktor sein Lampenda jeder wahrscheinlich eine andere Farbtemperatur aufweist.

Korrelierte Farbtemperatur

Log-Log-Diagramme von Spitzenemissionswellenlänge und strahlende Ausstieg vs Schwarzkörper Temperatur. Rote Pfeile zeigen das 5780 K. Schwarze Körper haben 501 nm Spitzenwellenlänge und 63,3 mw/m² strahlende Ausstieg.

Das Korrelierte Farbtemperatur (CCt, T_CP) ist die Temperatur des Planckianer Kühler, dessen wahrgenommene Farbe der eines bestimmten Reizes bei der gleichen Helligkeit und unter bestimmten Betrachtungsbedingungen am ähnlichsten ähnelt

-CIE/IEC 17.4: 1987, Internationaler Beleuchtungsvokabular ( ISBN3900734070)^[15]

Motivation

Schwarzkörper Heizkörper sind die Referenz, mit der das Weiß von Lichtquellen beurteilt wird. Ein schwarzer Körper kann durch seine Temperatur beschrieben werden und erzeugt das Licht eines bestimmten Farbtons, wie oben dargestellt. Diese Farbenmenge heißt Farbtemperatur. Analogie fast planckianische Lichtquellen wie bestimmte fluoreszierend oder Lampen mit hoher Intensität kann anhand ihrer korrelierten Farbtemperatur (CCT) beurteilt werden, die Temperatur des Planckian Kühlers, dessen Farbe sich am besten nähert. Bei Lichtquellenspektren, die nicht planckian sind, ist es nicht gut definiert, sie an die eines schwarzen Körpers zu entsprechen. Das Konzept der korrelierten Farbtemperatur wurde erweitert, um solche Quellen wie möglich auf die eindimensionale Skala der Farbtemperatur abzubilden, wobei "so gut wie möglich" im Kontext eines objektiven Farbtonraums definiert ist.

Hintergrund

Judd's (R, G) Diagramm. Die konzentrischen Kurven zeigen die konstanten Loci an Reinheit.

Judds Maxwell -Dreieck. Planckian Locus in Grau. Die Übersetzung von trilinearen Koordinaten in kartesische Koordinaten führt zum nächsten Diagramm.

Judds Uniform -Chromatizitätsraum (UCS) mit dem Planck -Locus und den Isothermen von 1000 K bis 10000 K, senkrecht zum Locus. Judd berechnete die Isothermen in diesem Raum, bevor sie sie wieder in den (x, y) Chromatizitätsraum übersetzte, wie im Diagramm oben im Artikel dargestellt.

Nahaufnahme des Planckian Locus im CIE 1960 UCS mit den Isothermen in Mireds. Beachten Sie den gleichmäßigen Abstand der Isothermen, wenn Sie die gegenseitige Temperaturskala verwenden, und vergleichen Sie sie mit der folgenden ähnlichen Abbildung. Der gleichmäßige Abstand der Isothermen am Ort impliziert, dass die Mired -Skala ein besseres Maß für die Wahrnehmungsfarbdifferenz als die Temperaturskala ist.

Die Vorstellung, Planckian Heizkörper als Maßstab zu verwenden, um andere Lichtquellen zu beurteilen, ist nicht neu.^[16] 1923 beschrieben Priester 1923, über "Bewertung von Beleuchtungsstörungen in Bezug auf die Farbqualität ... die Temperatur der Quelle als Index für die Farbqualität" zu sein Begriff "scheinbare Farbtemperatur" und drei Fälle scharf erkannt:^[17]

• "Diejenigen, für die die spektrale Energieverteilung mit der durch die Planckian -Formel gegeben ist."
• "Diejenigen, für die die spektrale Energieverteilung nicht mit der durch die planckianische Formel angegeben ist, sondern immer noch von einer solchen Form, dass die Qualität der hervorgerufenen Farbe wie durch die Energie eines Planckian -Kühlers an der hervorgerufen würde gegebene Farbtemperatur. "
• "Diejenigen, für die die spektrale Energieverteilung so ist, dass die Farbe nur ungefähr durch einen Stimulus der planckianischen Form der Spektralverteilung übereinstimmt."

1931 traten mehrere wichtige Entwicklungen auf. In chronologischer Reihenfolge:

1. Raymond Davis veröffentlichte ein Papier über "korrelierte Farbtemperatur" (sein Begriff). In Bezug auf Planckian Locus Auf dem R-G-Diagramm definierte er den CCT als Durchschnitt der "Primärkomponententemperaturen" (RGB CCTs) mit Verwendung Trilineare Koordinaten.^[18]
2. Der CIE kündigte das an Xyz Farbraum.
3. Deane B. Judd veröffentlichte ein Papier über die Natur von "Die am wenigsten wahrnehmbaren Unterschiede"In Bezug auf chromatische Reize. Auf empirische Mittel stellte er fest, dass der Unterschied in der Empfindung, den er bezeichnete ΔE Für einen "diskriminierenden Schritt zwischen Farben ... Empfindung"(Deutsch für das Gefühl) war proportional zum Abstand der Farben des Chromatizitätsdiagramms. In Bezug^[19]

KΔE = |c₁ − c₂| = max (|r₁ − r₂|, |g₁ − g₂|).

Diese Entwicklungen ebnete den Weg für die Entwicklung neuer Chromatizitätsräume, die eher zur Schätzung der korrelierten Farbtemperaturen und zur Chromatizitätsunterschiede geeignet sind. Priester überbrückten die Konzepte des Farbunterschieds und der Farbtemperatur und beobachteten, dass das Auge auf konstante Unterschiede in der "wechselseitigen" Temperatur empfindlich ist:^[20]

Ein Unterschied von einem Mikro-Reciprocal-Grad (μRD) ist ziemlich repräsentativ für den zweifelhaften Unterschied unter den günstigsten Beobachtungsbedingungen.

Der Priester schlug vor, "die Temperaturskala als Skala zur Anordnung der Chromatizitäten der verschiedenen Beleuchtungsstoffe in einer seriellen Reihenfolge zu verwenden". In den nächsten Jahren veröffentlichte Judd drei weitere bedeutende Papiere:

Die erste verifizierte die Ergebnisse des Priesters,^[17] Davis,^[18] und Judd,^[19] mit einem Papier über Empfindlichkeit gegenüber Änderungen der Farbtemperatur.^[21]

Der zweite schlug einen neuen Chromatizitätsraum vor, der von einem Prinzip geleitet wurde, das zum heiligen Gral der Farbräume geworden ist: Wahrnehmungsgleichmäßigkeit (Die Chromatizitätsabstand sollte mit Wahrnehmungsunterschied angemessen sein). Mittels a projektive Transformation, Judd fand einen "einheitlicheren Chromatizitätsraum" (UCs), in dem das CCT ermittelt werden konnte. Judd bestimmte die "nächste Farbtemperatur", indem er einfach den Punkt auf dem gefunden hat Planckian Locus am nächsten der Chromatizität des Stimulus auf Maxwell's Farbdreieckbeiseite dargestellt. Das Transformationsmatrix Er konvertierte X, Y, Z Tristimulus -Werte in R-, G-, B -Koordinaten:^[22]

${\displaystyle {\begin{bmatrix}R\\G\\B\end{bmatrix}}={\begin{bmatrix}3.1956&2.4478&-0.1434\\-2.5455&7.0492&0.9963\\0.0000&0.0000&1 .0000 \ end {bmatrix}} {\ begin {bmatrix} x \\ y \\ z \ end {bMatrix}}.}$

Daraus kann man diese Chromatitäten finden:^[23]

${\ displayStyle u = {\ frac {0,4661x+0.1593y} {y-0.15735x+0,2424}}, \ quad v = {\ frac {0,6581y} {y-0.15735x+0,2424}.$

Der dritte zeigte den Ort der isothermen Chromatitäten auf dem CIE 1931 x, y Chromatizitätsdiagramm.^[24] Da bildeten sich die isothermen Punkte Normalen Auf seinem UCS -Diagramm zeigte die Umwandlung in die XY -Ebene, dass sie immer noch Linien sind, aber nicht mehr senkrecht zum Locus.

Macadams Diagramm "Uniform Chromatizity Scale"; Eine Vereinfachung von Judds UCs.

Berechnung

Judds Idee, den nächstgelegenen Punkt zum Planckian Locus an einem uniformischen Chromatizitätsraum zu bestimmen, ist aktuell. 1937 schlug MacAdam ein "modifiziertes Diagramm der gleichmäßigen Chromatizitätsskala" vor, das auf bestimmten vereinfachenden geometrischen Überlegungen basiert:^[25]

${\ displaystyle u = {\ frac {4x} {-2x+12y+3}}, \ quad v = {\ frac {6y} {-2x+12y+3}}.$

Dieser (u, v) Chromatizitätsraum wurde der CIE 1960 color space, das immer noch zur Berechnung des CCT verwendet wird (obwohl MacAdam es nicht unter Berücksichtigung dieses Zwecks entwickelt hat).^[26] Verwendung anderer Chromatizitätsräume, wie z. u'v ', führt zu nicht standardmäßigen Ergebnissen, die dennoch wahrnehmungsnahrungsvoll sein können.^[27]

Nahaufnahme der CIE 1960 UCS. Die Isothermen sind senkrecht zum planckianischen Ort und werden gezeichnet, um den maximalen Abstand vom Ort anzuzeigen, dass der CIE die korrelierte Farbtemperatur als aussagekräftig betrachtet: ${\ displayStyle \ Delta uv = \ pm 0.05}$

Der Abstand vom Ort (d. H. Der Abfluggrad von einem schwarzen Körper) ist traditionell in Einheiten von angegeben ${\ displayStyle \ Delta UV}$; positiv für Punkte über dem Ort. Dieses Konzept der Distanz hat sich entwickelt, um zu werden Delta e, was heute weiter verwendet wird.

Robertsons Methode

Vor dem Aufkommen von Mächtigem persönliche ComputerEs war üblich, die korrelierte Farbtemperatur durch Interpolation aus Suchtabellen und Diagrammen abzuschätzen.^[28] Die berühmteste Methode ist Robertson's,^[29] der den relativ gleichmäßigen Abstand der Mired -Skala (siehe oben) ausnutzte, um das CCT t zu berechnen_c Verwendung lineare Interpolation der Mired -Werte der Isothermen:^[30]

Berechnung des CCT t_c entsprechend der Chromatizitätskoordinate ${\ displayStyle \ scriptstyle (u_ {t}, v_ {t})}$ im CIE 1960 UCS.

$oder \ theta _ {2}}} \ links ({\ frac {1} {t_ {i+1}}}-{\ frac {1} {t_ {i}} \ rechts),}$

wo ${\ displayStyle t_ {i}}$ und ${\ displayStyle t_ {i+1}}$ sind die Farbtemperaturen der Look-Up-Isothermen und i wird so ausgewählt, dass ${\ displayStyle t_ {i} <t_ {c} <t_ {i+1}}$. (Darüber hinaus liegt die Testchromatie zwischen den einzigen beiden benachbarten Linien, für die ${\ displayStyle d_ {i}/d_ {i+1} <0}$.))

Wenn die Isothermen eng genug sind, kann man annehmen $oder$, führen zu

$oder 1}}} \ links ({\ frac {1} {t_ {i+1}}}-{\ frac {1} {t_ {i}} \ rechts).}.}.}.}.$

Der Abstand des Testpunkts zum i-Die Isotherme wird gegeben durch

$oder ^{2}}}},},}$

wo ${\ displayStyle (u_ {i}, v_ {i})}$ ist die Chromatizitätskoordinate der i-Th Isotherme am Planckian Locus und m_i ist die Isotherme Neigung. Da es senkrecht zum Locus ist, folgt darauf ${\ displayStyle m_ {i} =-1/l_ {i}}$ wo l_i ist der Hang des Ortes bei ${\ displayStyle (u_ {i}, v_ {i})}$.

Vorsichtsmaßnahmen

Obwohl der CCT für jede Chromatizitätskoordinate berechnet werden kann, ist das Ergebnis nur dann von Bedeutung, wenn die Lichtquelle etwas annähert wird a Planckian Kühler.^[31] Der CIE empfiehlt, dass "das Konzept der korrelierten Farbtemperatur nicht verwendet werden sollte, wenn sich die Chromatizität der Testquelle mehr unterscheidet als [${\ displayStyle \ scriptstyle \ delta _ {uv} = 5 \ times 10^{-2}}$] aus dem Planckianer Kühler. "^[32] Jenseits eines bestimmten Wertes von ${\ displayStyle \ scriptstyle \ delta uv}$Eine Chromatizitätskoordinate kann mit zwei Punkten auf dem Ort äquidistisch sein, was im CCT-Unklarheit zu Unklarheiten führt.

Annäherung

Wenn ein schmaler Farbtemperaturen in Betracht gezogen wird - das einkapselige Tageslicht ist der praktischste Fall -, kann einer den Planckian -Ort annähern, um die CCT im Hinblick auf Chromatizitätskoordinaten zu berechnen. Nach Kellys Beobachtung, dass sich die Isothermen in der Nähe der lila Region schneiden (x = 0,325, y = 0,154),^[28] McCamy schlug diese kubische Näherung vor:^[33]

${\ displayStyle cct (x, y) =-449n^{3}+3525n^{2} -6823.3n+5520.33,}$

wo n = (x − x_e)/((y - y_e) ist die inverse Steigungslinie und (x_e = 0,3320, y_e = 0,1858) ist das "Epizentrum"; Ganz nahe dem von Kelly erwähnten Schnittpunkt. Der maximale absolute Fehler für Farbtemperaturen im Bereich von 2856 K (Illuminant A) bis 6504 K (D65) ist unter 2 k.

Ein neuerer Vorschlag unter Verwendung exponentieller Begriffe erweitert den anwendbaren Bereich erheblich, indem ein zweites Epizentrum für hohe Farbtemperaturen hinzugefügt wird:^[34]

$oder } \ exp (-n/t_ {3})}$

wo n ist wie zuvor und die anderen Konstanten sind unten definiert:

Der Autor schlägt vor, dass eine Lowperaturgleichung verwendet wird, um festzustellen, ob die Parameter mit höherer Temperatur erforderlich sind.

Die inverse Berechnung von Farbtemperatur bis hin zu entsprechenden Chromatizitätskoordinaten wird in diskutiert Planckian Locus § Annäherung.

Farbrendernindex

Das Cie Farbrendernindex (CRI) ist eine Methode, um zu bestimmen, wie gut die Beleuchtung der Lichtquelle von acht Probenflecken im Vergleich zu der von einer Referenzquelle bereitgestellten Beleuchtung im Vergleich zur Beleuchtung ist. Zusammen zitiert, geben CRI und CCT eine numerische Schätzung der Referenz (ideale) Lichtquelle am besten einem bestimmten künstlichen Licht an und was der Unterschied ist. Sehen Farbrendernindex Für einen vollständigen Artikel.

Spektralstromverteilung

Charakteristische spektrale Leistungsverteilungen (SPDS) für eine Glühlampe (links) und a Leuchtstofflampe (Rechts). Die horizontalen Achsen sind Wellenlängen in Nanometerund die vertikalen Achsen zeigen relative Intensität in willkürlichen Einheiten.

Lichtquellen und Beleuchtungsstoffe können durch ihre gekennzeichnet sein Spektralstromverteilung (SPD). Die relativen SPD -Kurven, die von vielen Herstellern bereitgestellt wurdennm Schritte oder mehr auf ihren Spektroradiometer.^[35] Das Ergebnis ist, was scheinbar reibungsloser zu sein scheint ("Fuller -Spektrum") Stromverteilung als die Lampe tatsächlich. Aufgrund ihrer stacheligen Verteilung sind viele feinere Schritte für die Erfassung von Messungen von Fluoreszenzlichtern ratsam, und dies erfordert teurere Geräte.

Farbtemperatur in der Astronomie

Im AstronomieDie Farbtemperatur wird durch die lokale Steigung des SPD bei einer bestimmten Wellenlänge oder in der Praxis ein Wellenlängenbereich definiert. Gegeben zum Beispiel die Farbgrößen B und V die kalibriert werden, um für eine gleich zu sein A0V Star (z.B. Vega) die Sternfarbe Temperatur ${\ displayStyle t_ {c}}$ wird durch die Temperatur angegeben, für die der Farbindex ${\ displayStyle B-V}$ eines Schwarzkörper-Kühlers passt zum herausragenden Stern. neben dem ${\ displayStyle B-V}$Es können auch andere Farbindizes verwendet werden. Die Farbtemperatur (sowie die oben definierte korrelierte Farbtemperatur) kann weitgehend von der effektiven Temperatur unterscheiden, die durch den Strahlungsfluss der Sternoberfläche angegeben ist. Beispielsweise beträgt die Farbtemperatur eines A0V -Sterns etwa 15000 K im Vergleich zu einer effektiven Temperatur von etwa 9500 k.^[36] Für die meisten Anwendungen in der Astronomie (z. B. einen Stern auf die HR -Diagramm oder um die Temperatur eines Modellflusses zu bestimmen, das einem beobachteten Spektrum anpasst) die Effektive Temperatur ist die Menge des Interesses. In der Literatur gibt es verschiedene farbwirksame Temperaturbeziehungen. Es gibt auch kleinere Abhängigkeiten von anderen Sternparametern wie der Sternmetallizität und der Oberflächengravitation^[37]

• 

  Charakteristische spektrale Leistungsverteilung eines A0V -Sterns (T_eff = 9500 K, vgl. Vega) im Vergleich zu Schwarzkörperspektren. Das 15000-K-Schwarzkörperspektrum (gestrichelte Linie) entspricht dem sichtbaren Teil des Stern-SPD viel besser als der schwarze Körper von 9500 K. Alle Spektren werden so normalisiert, dass sie bei 555 Nanometern schneiden.

Siehe auch

• Helligkeitstemperatur
• Farbbalance
• Effektive Temperatur
• Kruithof Kurve
• Lichtausbeute
• Farbmetamerismus
• Über-Illumination
• Weiße

Verweise

Weitere Lektüre

• Stroebel, Leslie; John Compton; IRA -Strom; Richard Zakia (2000). Grundlegende fotografische Materialien und Prozesse (2. Aufl.). Boston: Fokuspresse. ISBN 0-240-80405-8.
• Wyzecki, günter; Stiles, Walter Stanley (1982). "3.11: Verteilungstemperatur, Farbtemperatur und korrelierte Farbtemperatur". Farbwissenschaft: Konzept und Methoden, quantitative Daten und Formeln. New York: Wiley. S. 224–229. ISBN 0-471-02106-7.

Externe Links

• Kelvin zum RGB -Rechner von Academo.org
• Boyd, Andrew. Kelvin -Temperatur in der Fotografie beim anspruchsvollen Fotografen.
• Wohltätigkeitsorganisation, Mitchell. Welche Farbe hat ein schwarzer Körper? SRGB -Werte, die Großkörpern unterschiedlicher Temperatur entsprechen.
• Lindbloom, Bruce. ANSI C -Implementierung von Robertsons Methode zur Berechnung der korrelierten Farbtemperatur einer Farbe in XYZ.
• Konica Minolta Sensing. Die Sprache des Lichts.