Was ist Farbtemperatur? Dies ist die Lichtquelle, die die Strahlung eines idealen schwarzen Körpers ist. Es strahlt bestimmte Farbtöne aus, was mit einer Lichtquelle vergleichbar ist. Die Farbtemperatur ist eine Eigenschaft des sichtbaren Strahls, die wichtige Anwendungen in Beleuchtung, Fotografie, Videografie, Verlagswesen, Fertigung, Astrophysik, Gartenbau und mehr hat.
In der Praxis macht der Begriff nur Sinn für Lichtquellen, die tatsächlich der Strahlung irgendeines schwarzen Körpers entsprechen. Das heißt, ein Strahl, der von Rot bis Orange, von Gelb bis Weiß und Blauweiß reicht. Es macht keinen Sinn, beispielsweise von grünem oder violettem Licht zu sprechen. Zur Beantwortung der Frage, was Farbtemperatur ist, muss zunächst gesagt werden, dass sie üblicherweise in Kelvin mit dem Symbol K, einer Einheit der absoluten Strahlung, ausgedrückt wird.
Lichtarten
CG über 5000K wird als "k alte Farben" (blaue Schattierungen) bezeichnet, und niedriger, 2700-3000K - "warm" (gelb). Die zweite Möglichkeit in diesem Zusammenhang ist analog zur abgestrahlten Farbtemperatur der Leuchte. Seine spektrale Spitze liegt näher am Infrarot, und die meisten natürlichen Quellen geben eine beträchtliche Strahlung ab. Die Tatsache, dass "warmes" Licht in diesem Sinne tatsächlich einen "kühleren" CG hat, ist oft verwirrend. Dies ist ein wichtiger Aspekt der Farbtemperatur.
CT der von einem idealen schwarzen Körper emittierten elektromagnetischen Strahlung ist definiert als das t seiner Oberfläche in Kelvin oder alternativ in Mireds. Damit können Sie den Standard definieren, nach dem Lichtquellen verglichen werden.
Da eine heiße Oberfläche Wärmestrahlung aussendet, aber kein perfekter Schwarzkörperstrahl ist, repräsentiert die Farbtemperatur des Lichts nicht die tatsächliche t der Oberfläche.
Beleuchtung
Was ist die Farbtemperatur, wurde klar. Aber wofür ist es?
Bei der Innenbeleuchtung von Gebäuden ist es oft wichtig, den Schwerpunkt der Strahldichte zu berücksichtigen. Ein wärmerer Farbton, wie die Farbtemperatur von LED-Leuchten, wird häufig an öffentlichen Orten verwendet, um die Entspannung zu fördern, während ein kühlerer Farbton verwendet wird, um die Konzentration zu erhöhen, beispielsweise in Schulen und Büros.
Aquakultur
In der Fischzucht hat die Farbtemperatur in allen Branchen unterschiedliche Funktionen und Schwerpunkte.
In Süßwasseraquarien ist DH meist nur wichtig um mehr zu bekommenattraktives Bild. Licht ist im Allgemeinen darauf ausgelegt, ein schönes Spektrum zu erzeugen, manchmal mit einem sekundären Fokus darauf, Pflanzen am Leben zu erh alten.
In einem Salzwasser-/Riffaquarium ist die Farbtemperatur ein wesentlicher Bestandteil der Gesundheit. Zwischen 400 und 3000 Nanometern kann kurzwelliges Licht tiefer in das Wasser eindringen als langwelliges Licht und stellt die notwendige Energiequelle für Algen in Korallen bereit. Dies entspricht einer Erhöhung der Farbtemperatur mit Flüssigkeitstiefe in diesem Spektralbereich. Da Korallen dazu neigen, in flachen Gewässern zu leben und in den Tropen intensives direktes Sonnenlicht zu erh alten, lag der Fokus darauf, diese Situation unter 6500 K Licht zu simulieren.
Die Farbtemperatur der LED-Leuchten wird verwendet, um zu verhindern, dass das Aquarium nachts blüht, während die Photosynthese verbessert wird.
Digitale Aufnahmen
In diesem Bereich wird der Begriff manchmal synonym mit Weißabgleich verwendet, wodurch Farbtonwerte neu zugewiesen werden können, um Änderungen der Umgebungsfarbtemperatur zu simulieren. Die meisten Digitalkameras und Bildbearbeitungssoftware bieten die Möglichkeit, bestimmte Umgebungswerte zu simulieren (z. B. Sonne, Bewölkung, Wolfram usw.).
Zur gleichen Zeit haben andere Bereiche nur Weißabgleichswerte in Kelvin. Diese Optionen ändern den Farbton, die Farbtemperatur wird nicht nur entlang der Blau-Gelb-Achse bestimmt, sondern einige Programme enth alten zusätzliche Steuerungen (manchmal beschriftetwie "hue"), die eine violett-grüne Achse hinzufügen, unterliegen sie etwas der künstlerischen Interpretation.
Fotofilm, Lichtfarbtemperatur
Fotofilme reagieren nicht so auf Strahlen wie die menschliche Netzhaut oder die visuelle Wahrnehmung. Ein Objekt, das einem Betrachter weiß erscheint, kann auf einem Foto sehr blau oder orange erscheinen. Die Farbbalance muss möglicherweise während des Druckens korrigiert werden, um einen neutralen Weißabgleich zu erzielen. Der Grad dieser Korrektur ist begrenzt, weil Farbfilm normalerweise drei Schichten hat, die für unterschiedliche Schattierungen empfindlich sind. Und wenn es unter der „falschen“Lichtquelle verwendet wird, reagiert jede Dicke möglicherweise nicht proportional und erzeugt seltsame Farbtöne in den Schatten, obwohl die Mitteltöne unter der Lupe die richtige Balance zwischen Weiß und Farbtemperatur zu sein schienen. Lichtquellen mit diskontinuierlichen Spektren, wie z. B. Leuchtstoffröhren, können im Druck ebenfalls nicht vollständig korrigiert werden, da eine der Schichten das Bild möglicherweise kaum erfasst hat.
TV, Video
Bei NTSC- und PAL-Fernsehern verlangen die Vorschriften, dass Bildschirme eine Farbtemperatur von 6500 K haben. Bei vielen Fernsehgeräten für Verbraucher gibt es eine deutliche Abweichung von dieser Anforderung. Bei Beispielen mit höherer Qualität können die Farbtemperaturen jedoch durch eine vorprogrammierte Einstellung oder eine benutzerdefinierte Kalibrierung auf bis zu 6500 K angepasst werden.
Die meisten Video- und Digitalkameras können die Farbtemperatur anpassen,Zoomen Sie auf ein weißes oder neutrales Motiv und stellen Sie es auf manuellen "WB" ein (der Kamera mitteilen, dass das Motiv sauber ist). Die Kamera passt dann alle anderen Farbtöne entsprechend an. Der Weißabgleich ist wichtig, besonders in einem Raum mit fluoreszierender Beleuchtung, der Farbtemperatur von LED-Leuchten und wenn die Kamera von einer Beleuchtung zur anderen bewegt wird. Die meisten Kameras haben auch einen automatischen Weißabgleich, der versucht, die Farbe des Lichts zu erkennen und entsprechend zu korrigieren. Während diese Einstellungen früher unzuverlässig waren, wurden sie in den heutigen Digitalkameras stark verbessert und bieten einen genauen Weißabgleich bei einer Vielzahl von Lichtverhältnissen.
Künstlerische Anwendungen durch Farbtemperatursteuerung
Filmemacher führen den "Weißabgleich" nicht so durch, wie es Kameraleute tun. Sie verwenden Techniken wie Filter, Filmauswahl, Farbkorrektur vor dem Blitz und nach der Aufnahme, sowohl bei der Laborbelichtung als auch digital. Kameraleute arbeiten auch eng mit Bühnenbildnern und Beleuchtungsteams zusammen, um die gewünschten Farbeffekte zu erzielen.
Für Künstler haben die meisten Pigmente und Papiere einen kühlen oder warmen Farbton, da das menschliche Auge selbst eine winzige Sättigung erkennen kann. Grau gemischt mit Gelb, Orange oder Rot ist ein „warmes Grau“. Grün, Blau oder Lila erzeugen „kühle Untertöne“. Es ist erwähnenswert, dass dieser Sinn für Grad das Gegenteil des Sinns für die tatsächliche Temperatur ist. Blau wird beschrieben als"kälter", obwohl es einem Hochtemperatur-Schwarzkörper entspricht.
Lichtdesigner wählen manchmal CG-Filter, normalerweise, um Licht abzugleichen, das theoretisch weiß ist. Da die Farbtemperatur von LED-Lampen viel höher ist als die von Wolfram, kann die Verwendung dieser beiden Lampen zu einem starken Kontrast führen. Daher werden manchmal HID-Lampen installiert, die normalerweise 6000-7000 K emittieren.
Lampen mit Tonmischfunktionen sind auch in der Lage, Wolfram-ähnliches Licht zu erzeugen. Die Farbtemperatur kann auch ein Faktor bei der Auswahl der Glühbirnen sein, da jede wahrscheinlich eine andere Farbtemperatur hat.
Formeln
Unter dem qualitativen Lichtzustand versteht man den Begriff der Lichttemperatur. Die Farbtemperatur ändert sich, wenn sich die Strahlungsmenge in einigen Teilen des Spektrums ändert.
Die Idee, Planck-Emitter als Kriterium zur Beurteilung anderer Lichtquellen heranzuziehen, ist nicht neu. 1923 schrieb Priest über „die Klassifizierung der Farbtemperatur in Bezug auf die Qualität“und beschrieb CCT im Wesentlichen so, wie es heute verstanden wird, sogar bis zu dem Punkt, an dem er den Begriff „scheinbare Farbe t“verwendete.
Mehrere wichtige Ereignisse ereigneten sich 1931. In chronologischer Reihenfolge:
- Raymond Davis hat einen Artikel über "korrelierte Farbtemperatur" veröffentlicht. Unter Bezugnahme auf den Planck-Ort im rg-Diagramm definierte er die CCT als den Durchschnitt von "t Primärkomponenten" unter Verwendung trilinearer Koordinaten.
- CIE hat XYZ-Farbraum angekündigt.
- Dean B. Juddveröffentlichte einen Artikel über die Natur der "am wenigsten wahrnehmbaren Unterschiede" in Bezug auf chromatische Reize. Empirisch stellte er fest, dass die Empfindungsdifferenz, die er ΔE für „Unterscheidungsschritt zwischen Farben … Empfindung“nannte, proportional zum Abstand der Farbtöne auf der Tafel war.
In Bezug auf sie schlug Judd vor, K ∆ E=| von 1 - von 2 |=max (| r 1 - r 2 |, | g 1 - g 2 |).
Ein wichtiger Schritt in der Wissenschaft
Diese Entwicklungen haben den Weg für die Schaffung neuer Chromatizitätsräume geebnet, die sich besser für die Bewertung korrelierter CGs und ihrer Unterschiede eignen. Und auch die Formel brachte die Wissenschaft der Beantwortung der Frage näher, welche Farbtemperatur die Natur verwendet. Priest kombinierte die Konzepte von Differenz und CG und bemerkte, dass das Auge für konstante Unterschiede in der "inversen" Temperatur empfindlich ist. Ein Unterschied von einem mikroreziproken Grad (mcrd) ist ziemlich repräsentativ für einen zweifelhaften wahrnehmbaren Unterschied unter den günstigsten Beobachtungsbedingungen.
Priest schlug vor, "die Temperaturskala als Skala zum Ordnen der Chromatizität mehrerer Lichtquellen in sequentieller Reihenfolge" zu verwenden. In den folgenden Jahren veröffentlichte Judd drei weitere wichtige Artikel.
Bestätigte zuerst die Ergebnisse von Priest, Davis und Judd mit Arbeiten zur Empfindlichkeit gegenüber Farbtemperaturschwankungen.
Der zweite schlug einen neuen Farbtonraum vor, der von einem Prinzip geleitet wurde, das zum heiligen Gral geworden ist: Einheitlichkeit der Wahrnehmung (Farbabstand muss dem Unterschied in der Wahrnehmung entsprechen). Durch eine projektive Transformation fand Judd herausmehr "homogener Raum" (UCS), in dem CCT zu finden ist.
Er verwendet eine Transformationsmatrix, um die X-, Y-, Z-Werte des dreifarbigen Signals in R, G, B zu ändern.
Der dritte Artikel zeigte die Lage der isothermen Chromatizitäten im CIE-Diagramm. Da die isothermischen Punkte Normalen auf dem BKS bildeten, zeigte die Umwandlung zurück in die xy-Ebene, dass sie immer noch Linien waren, aber nicht mehr senkrecht zum Ort.
Berechnung
Judds Idee, in einem homogenen Farbraum den nächstgelegenen Punkt zum Planck-Ort zu bestimmen, ist auch heute noch aktuell. 1937 schlug McAdam ein "modifiziertes Farbtonskalen-Gleichmäßigkeitsdiagramm" vor, das auf einigen vereinfachenden geometrischen Überlegungen basiert.
Dieser Farbraum wird weiterhin für die CCT-Berechnung verwendet.
Robertson-Methode
Vor dem Aufkommen leistungsfähiger PCs war es üblich, die ähnlichste Farbtemperatur durch Interpolation aus Nachschlagetabellen und Diagrammen zu schätzen. Das bekannteste derartige Verfahren ist das von Robertson entwickelte, der sich das relativ einheitliche Intervall der Mired-Skala zunutze machte, um die CCT durch lineare Interpolation der Mired-Isothermenwerte zu berechnen.
Wie wird der Abstand vom Kontrollpunkt zur i-ten Isotherme bestimmt? Dies ist aus der folgenden Formel ersichtlich.
Spektrale Leistungsverteilung
ImiLichtquellen können charakterisiert werden. Relative SPD-Kurven, die von vielen Herstellern bereitgestellt werden, wurden möglicherweise in 10-nm-Schritten oder mehr auf ihren Spektroradiometern erh alten. Das Ergebnis ist eine viel gleichmäßigere Leistungsverteilung als bei einer herkömmlichen Lampe. Aufgrund dieser Trennung werden für Messungen von Leuchtstofflampen feinere Abstufungen empfohlen, was eine teure Ausrüstung erfordert.
Sonne
Die effektive Temperatur, bestimmt durch die gesamte Strahlungsleistung pro Quadrateinheit, beträgt etwa 5780 K. Der CG des Sonnenlichts über der Atmosphäre entspricht etwa 5900 K.
Wenn die Sonne den Himmel überquert, kann sie je nach Position rot, orange, gelb oder weiß sein. Die Veränderung der Farbe eines Sterns während des Tages ist hauptsächlich das Ergebnis von Streuung und nicht auf Änderungen der Schwarzkörperstrahlung zurückzuführen. Die blaue Farbe des Himmels wird durch die Streuung des Sonnenlichts in der Atmosphäre verursacht, die dazu neigt, blaue Farbtöne stärker zu zerstreuen als rote.
