อุณหภูมิสีคืออะไร? นี่คือแหล่งกำเนิดแสง ซึ่งเป็นการแผ่รังสีของวัตถุสีดำในอุดมคติ มีเฉดสีบางเฉดซึ่งเปรียบได้กับแหล่งกำเนิดแสง อุณหภูมิสีเป็นลักษณะของลำแสงที่มองเห็นได้ซึ่งมีการใช้งานที่สำคัญในด้านการจัดแสง การถ่ายภาพ วิดีโอ สิ่งพิมพ์ การผลิต ดาราศาสตร์ฟิสิกส์ พืชสวน และอื่นๆ
ในทางปฏิบัติ คำนี้มีความหมายสำหรับแหล่งกำเนิดแสงที่สอดคล้องกับการแผ่รังสีของวัตถุสีดำบางชนิดเท่านั้น นั่นคือลำแสงที่มีตั้งแต่สีแดงถึงสีส้ม จากสีเหลืองเป็นสีขาวและสีขาวอมฟ้า ไม่เหมาะสมที่จะพูดถึง เช่น แสงสีเขียวหรือสีม่วง เมื่อตอบคำถามว่าอุณหภูมิสีคืออะไร ก่อนอื่นต้องบอกว่าปกติจะแสดงเป็นเคลวินโดยใช้สัญลักษณ์ K ซึ่งเป็นหน่วยของการแผ่รังสีสัมบูรณ์
ประเภทไฟ
CG ที่สูงกว่า 5,000K เรียกว่า "สีเย็น" (เฉดสีฟ้า) และต่ำกว่า 2700-3000K - "อบอุ่น" (สีเหลือง) ตัวเลือกที่สองในบริบทนี้คล้ายคลึงกับอุณหภูมิสีของโคมไฟที่ปล่อยออกมา สเปกตรัมพีคของมันอยู่ใกล้กับอินฟราเรดมากที่สุด และแหล่งธรรมชาติส่วนใหญ่ปล่อยรังสีที่มีนัยสำคัญ ความจริงที่ว่าแสง "อบอุ่น" ในแง่นี้จริง ๆ แล้วมี CG ที่ "เย็นกว่า" มักทำให้เกิดความสับสน นี่เป็นส่วนสำคัญของอุณหภูมิสี
CT ของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาจากวัตถุสีดำในอุดมคติถูกกำหนดให้เป็น t ของพื้นผิวเป็นเคลวินหรือในที่ลุ่ม ซึ่งจะทำให้คุณสามารถกำหนดมาตรฐานโดยการเปรียบเทียบแหล่งกำเนิดแสง
เนื่องจากพื้นผิวที่ร้อนปล่อยรังสีความร้อนแต่ไม่ใช่สีดำที่สมบูรณ์แบบ อุณหภูมิสีของแสงจึงไม่ได้แสดงถึง t ที่แท้จริงของพื้นผิว
ไฟส่องสว่าง
อุณหภูมิสีเท่าไหร่ก็ใสได้ แต่มันมีไว้เพื่ออะไร?
สำหรับไฟส่องสว่างภายในอาคาร การพิจารณา CG ของความสว่างนั้นถือเป็นสิ่งสำคัญ เฉดสีที่อุ่นกว่า เช่น อุณหภูมิสีของไฟ LED มักใช้ในที่สาธารณะเพื่อส่งเสริมการผ่อนคลาย ในขณะที่เฉดสีที่เย็นกว่าจะใช้เพื่อเพิ่มสมาธิ เช่น ในโรงเรียนและสำนักงาน
เพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ
ในการเลี้ยงปลา อุณหภูมิสีมีฟังก์ชั่นที่แตกต่างกันและมุ่งเน้นในทุกอุตสาหกรรม
ในอควาเรียมน้ำจืด DH มักจะเป็นสิ่งสำคัญที่จะได้รับมากขึ้นภาพที่น่าสนใจ โดยทั่วไปแล้วแสงได้รับการออกแบบมาเพื่อสร้างสเปกตรัมที่สวยงาม โดยบางครั้งเน้นไปที่การรักษาพืชให้มีชีวิตเป็นลำดับรอง
ในพิพิธภัณฑ์สัตว์น้ำเค็ม/แนวปะการัง อุณหภูมิสีเป็นส่วนสำคัญของสุขภาพ แสงความยาวคลื่นที่สั้นกว่าระหว่าง 400 ถึง 3000 นาโนเมตรสามารถเจาะลึกลงไปในน้ำได้ลึกกว่าแสงที่มีความยาวคลื่นยาว ซึ่งเป็นแหล่งพลังงานที่จำเป็นสำหรับสาหร่ายที่พบในปะการัง ซึ่งเทียบเท่ากับการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิสีที่มีความลึกของของเหลวในช่วงสเปกตรัมนี้ เนื่องจากปะการังมีแนวโน้มที่จะอาศัยอยู่ในน้ำตื้นและได้รับแสงแดดโดยตรงในเขตร้อน จึงเน้นที่การจำลองสถานการณ์นี้ภายใต้แสง 6500 K
อุณหภูมิสีของไฟ LED ใช้เพื่อป้องกันไม่ให้พิพิธภัณฑ์สัตว์น้ำเบ่งบานในเวลากลางคืน ในขณะที่ปรับปรุงการสังเคราะห์แสง
ถ่ายดิจิตอล
ในพื้นที่นี้ บางครั้งคำนี้ใช้แทนกันได้กับสมดุลแสงขาว ทำให้สามารถกำหนดค่าสีอ่อนเพื่อจำลองการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิสีโดยรอบได้ กล้องดิจิตอลและซอฟต์แวร์เกี่ยวกับภาพส่วนใหญ่ให้ความสามารถในการจำลองค่าสภาพแวดล้อมที่เฉพาะเจาะจง (เช่น แดดจ้า เมฆมาก ทังสเตน เป็นต้น)
ในขณะเดียวกัน พื้นที่อื่นๆ จะมีค่าสมดุลแสงขาวเป็นเคลวินเท่านั้น ตัวเลือกเหล่านี้เปลี่ยนโทนสี อุณหภูมิสีไม่ได้ถูกกำหนดตามแกนสีน้ำเงิน - เหลืองเท่านั้น แต่บางโปรแกรมมีการควบคุมเพิ่มเติม (บางครั้งมีป้ายกำกับเช่น "ฮิว") ที่เพิ่มแกนสีม่วง-เขียว พวกมันมีการตีความทางศิลปะบ้าง
ฟิล์มถ่ายภาพอุณหภูมิสีอ่อน
ฟิล์มถ่ายภาพไม่ตอบสนองต่อรังสีในลักษณะเดียวกับเรตินาของมนุษย์หรือการรับรู้ทางสายตา วัตถุที่ปรากฏเป็นสีขาวสำหรับผู้สังเกตอาจปรากฏเป็นสีน้ำเงินหรือสีส้มในภาพถ่าย อาจจำเป็นต้องแก้ไขความสมดุลของสีระหว่างการพิมพ์เพื่อให้ได้ WB ที่เป็นกลาง ระดับของการแก้ไขนี้มีจำกัด เนื่องจากฟิล์มสีมักจะมีสามชั้นที่ไวต่อเฉดสีที่ต่างกัน และเมื่อใช้ภายใต้แหล่งกำเนิดแสงที่ "ผิด" ความหนาแต่ละอันอาจไม่ตอบสนองตามสัดส่วน ทำให้เกิดสีอ่อนแปลก ๆ ในเงามืด แม้ว่ามิดโทนดูเหมือนจะเป็นสมดุลที่เหมาะสมของสีขาว อุณหภูมิสีภายใต้แว่นขยาย แหล่งกำเนิดแสงที่มีสเปกตรัมไม่ต่อเนื่อง เช่น หลอดฟลูออเรสเซนต์ ก็ไม่สามารถแก้ไขได้อย่างสมบูรณ์ในการพิมพ์ เนื่องจากชั้นใดชั้นหนึ่งอาจบันทึกภาพแทบไม่ได้เลย
ทีวี วีดีโอ
ในทีวี NTSC และ PAL ข้อบังคับกำหนดให้หน้าจอมีอุณหภูมิสี 6500K ในทีวีระดับผู้บริโภคจำนวนมาก มีความเบี่ยงเบนที่เห็นได้ชัดเจนจากข้อกำหนดนี้ อย่างไรก็ตาม ในตัวอย่างคุณภาพสูงกว่า อุณหภูมิสีสามารถปรับได้สูงสุด 6500 K ผ่านการตั้งค่าที่ตั้งโปรแกรมไว้ล่วงหน้าหรือการปรับเทียบแบบกำหนดเอง
กล้องวิดีโอและดิจิตอลส่วนใหญ่ปรับอุณหภูมิสีได้ซูมเข้าที่วัตถุสีขาวหรือเป็นกลางแล้วตั้งค่าเป็น "WB" แบบแมนนวล (บอกกล้องว่าตัวแบบสะอาด) จากนั้นกล้องจะปรับเฉดสีอื่นๆ ทั้งหมดตามความเหมาะสม สมดุลแสงขาวเป็นสิ่งสำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในห้องที่มีแสงจากหลอดฟลูออเรสเซนต์ อุณหภูมิสีของไฟ LED และเมื่อย้ายกล้องจากแสงหนึ่งไปยังอีกแสงหนึ่ง กล้องส่วนใหญ่ยังมีคุณสมบัติสมดุลแสงขาวอัตโนมัติที่พยายามตรวจจับสีของแสงและแก้ไขให้เหมาะสม แม้ว่าการตั้งค่าเหล่านี้เคยไม่น่าเชื่อถือ แต่ก็มีการปรับปรุงอย่างมากในกล้องดิจิตอลในปัจจุบันและให้สมดุลสีขาวที่แม่นยำในสภาพแสงที่หลากหลาย
งานศิลป์ผ่านการควบคุมอุณหภูมิสี
ผู้สร้างภาพยนตร์ไม่ทำ "สมดุลแสงขาว" แบบเดียวกับที่เจ้าหน้าที่กล้องวิดีโอทำ พวกเขาใช้เทคนิคต่างๆ เช่น ฟิลเตอร์ การเลือกฟิล์ม การจัดระดับสีพรีแฟลชและหลังการจับภาพ ทั้งในห้องปฏิบัติการและแบบดิจิทัล นักถ่ายภาพยนตร์ยังทำงานอย่างใกล้ชิดกับนักออกแบบฉากและทีมจัดแสงเพื่อให้ได้เอฟเฟกต์สีที่ต้องการ
สำหรับศิลปิน เม็ดสีและกระดาษส่วนใหญ่มีโทนสีเย็นหรืออบอุ่น เนื่องจากดวงตาของมนุษย์สามารถตรวจจับความอิ่มตัวได้แม้เพียงเล็กน้อย สีเทาผสมกับสีเหลือง สีส้ม หรือสีแดง เป็น "สีเทาอบอุ่น" สีเขียว สีฟ้า หรือสีม่วงสร้าง "อันเดอร์โทนเย็น" เป็นที่น่าสังเกตว่าความรู้สึกองศานี้ตรงกันข้ามกับความรู้สึกของอุณหภูมิจริง สีฟ้ามีชื่อเรียกว่า"เย็นกว่า" แม้ว่าจะสอดคล้องกับร่างสีดำที่อุณหภูมิสูง
นักออกแบบไฟบางครั้งเลือกฟิลเตอร์ CG ซึ่งมักจะให้เข้ากับแสงที่เป็นสีขาวในทางทฤษฎี เนื่องจากอุณหภูมิสีของหลอดไฟ LED นั้นสูงกว่าอุณหภูมิของทังสเตนมาก การใช้หลอดไฟทั้งสองชนิดนี้จึงทำให้เกิดคอนทราสต์ได้ ดังนั้นบางครั้งมีการติดตั้งหลอด HID ซึ่งมักจะปล่อย 6000-7000 K.
โคมไฟที่มีฟังก์ชั่นการผสมโทนเสียงก็สามารถสร้างแสงคล้ายทังสเตนได้ อุณหภูมิสีอาจเป็นปัจจัยในการเลือกหลอดไฟเช่นกัน เนื่องจากแต่ละหลอดอาจมีอุณหภูมิสีต่างกัน
สูตร
สภาวะเชิงคุณภาพของแสงเป็นที่เข้าใจกันว่าเป็นแนวคิดของอุณหภูมิแสง อุณหภูมิสีเปลี่ยนแปลงเมื่อปริมาณรังสีในบางส่วนของสเปกตรัมเปลี่ยนแปลง
แนวคิดในการใช้ตัวปล่อยพลังค์เป็นเกณฑ์ในการตัดสินแหล่งกำเนิดแสงอื่นๆ ไม่ใช่เรื่องใหม่ ในปีพ.ศ. 2466 การเขียนเกี่ยวกับ "การจำแนกอุณหภูมิสีที่สัมพันธ์กับคุณภาพ" บาทหลวงได้บรรยายถึง CCT ตามที่เข้าใจในทุกวันนี้ แม้กระทั่งจนถึงจุดที่ใช้คำว่า "สีที่ชัดเจน t"
เกิดเหตุการณ์สำคัญหลายเหตุการณ์ในปี 2474 ตามลำดับเวลา:
- Raymond Davis ตีพิมพ์บทความเรื่อง "อุณหภูมิสีที่สัมพันธ์กัน" อ้างถึงโลคัสพลังค์บนไดอะแกรม rg เขากำหนด CCT เป็นค่าเฉลี่ยของ "t องค์ประกอบหลัก" โดยใช้พิกัดไตรลิเนียร์
- CIE ประกาศขอบเขตสี XYZ
- ดีน บี. จัดด์ตีพิมพ์บทความเกี่ยวกับธรรมชาติของ "ความแตกต่างที่มองเห็นได้น้อยที่สุด" ที่เกี่ยวข้องกับสิ่งเร้าสี โดยสังเกตจากประสบการณ์ เขาได้พิจารณาแล้วว่าความแตกต่างของความรู้สึก ซึ่งเขาเรียกว่า ΔE สำหรับ "การเลือกปฏิบัติระหว่างสี… Empfindung" เป็นสัดส่วนกับระยะห่างของเฉดสีในแผนภูมิ
หมายถึงเธอ จัดด์แนะนำว่า
K ∆ E=| จาก 1 - จาก 2 |=สูงสุด (| r 1 - r 2 |, | g 1 - g 2 |).
ก้าวสำคัญของวิทยาศาสตร์
การพัฒนาเหล่านี้ปูทางสำหรับการสร้างช่องว่างสีใหม่ซึ่งเหมาะสมกว่าสำหรับการประเมิน CGs ที่สัมพันธ์กันและความแตกต่าง และสูตรนี้ทำให้วิทยาศาสตร์เข้าใกล้การตอบคำถามว่าอุณหภูมิสีใดที่ธรรมชาติใช้ เมื่อผสมผสานแนวคิดเรื่องความแตกต่างและ CG เข้าด้วยกัน Priest ได้ตั้งข้อสังเกตว่าดวงตามีความไวต่อความแตกต่างคงที่ในอุณหภูมิ "ผกผัน" ความแตกต่างของระดับไมโคร-reciprocal (mcrd) หนึ่งระดับนั้นค่อนข้างเป็นตัวแทนของความแตกต่างที่สังเกตได้ที่น่าสงสัยภายใต้เงื่อนไขการสังเกตที่ดีที่สุด
นักบวชแนะนำให้ใช้ "มาตราส่วนอุณหภูมิเป็นมาตราส่วนเพื่อกำหนดสีของแหล่งกำเนิดแสงหลาย ๆ แห่งตามลำดับ" ในปีต่อมา จัดด์ตีพิมพ์บทความสำคัญอีกสามบทความ
ขั้นแรกยืนยันการค้นพบของ Priest, Davis และ Judd โดยทำงานเกี่ยวกับความไวต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิสี
ที่สองเสนอพื้นที่สีใหม่ นำโดยหลักการที่กลายเป็นจอกศักดิ์สิทธิ์: ความสม่ำเสมอของการรับรู้ (ระยะห่างของสีต้องสอดคล้องกับความแตกต่างในการรับรู้) จัดด์พบว่า"พื้นที่ที่เป็นเนื้อเดียวกัน" มากขึ้น (UCS) เพื่อค้นหา CCT
เขาใช้เมทริกซ์การแปลงเพื่อเปลี่ยนค่า X, Y, Z ของสัญญาณไตรรงค์เป็น R, G, B
บทความที่สามอธิบายตำแหน่งของสีไอโซเทอร์มอลในแผนภาพ CIE เนื่องจากจุดไอโซเทอร์มอลทำให้เกิดค่าปกติใน UCS การเปลี่ยนกลับไปเป็นระนาบ xy แสดงว่ายังคงเป็นเส้นอยู่ แต่ไม่ตั้งฉากกับโลคัสอีกต่อไป
การคำนวณ
ความคิดของจัดด์ในการกำหนดจุดที่ใกล้ที่สุดกับตำแหน่งของพลังค์ในพื้นที่สีที่เป็นเนื้อเดียวกันยังคงมีความเกี่ยวข้องในปัจจุบัน ในปีพ.ศ. 2480 McAdam ได้เสนอ "ไดอะแกรมความสม่ำเสมอของระดับสีที่แก้ไข" โดยพิจารณาจากการพิจารณาทางเรขาคณิตที่ทำให้ง่ายขึ้น
ช่องว่างสีนี้ยังคงใช้สำหรับการคำนวณ CCT
โรเบิร์ตสันเมธอด
ก่อนการถือกำเนิดของคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลที่ทรงพลัง เป็นเรื่องปกติที่จะประมาณอุณหภูมิสีที่สัมพันธ์กันโดยการแก้ไขจากตารางค้นหาและแผนภูมิ วิธีการดังกล่าวที่รู้จักกันดีที่สุดคือวิธีที่พัฒนาโดยโรเบิร์ตสัน ซึ่งใช้ประโยชน์จากช่วงเวลาที่ค่อนข้างสม่ำเสมอของมาตราส่วน Mired เพื่อคำนวณ CCT โดยใช้การประมาณค่าเชิงเส้นของค่าไอโซเทอร์มที่ติดมา
ระยะทางจากจุดควบคุมไปยังไอโซเทอร์มที่ i ถูกกำหนดอย่างไร? ดูได้จากสูตรด้านล่าง
การกระจายพลังงานสเปกตรัม
อิมิแหล่งกำเนิดแสงสามารถระบุได้ ผู้ผลิตหลายรายอาจได้รับเส้นโค้ง SPD สัมพัทธ์ในขั้นตอน 10 นาโนเมตรหรือมากกว่าบนสเปกโตรเรดิโอมิเตอร์ ผลที่ได้คือการกระจายพลังงานที่ราบรื่นกว่าหลอดไฟทั่วไปมาก เนื่องจากการแยกนี้ ขอแนะนำให้เพิ่มทีละน้อยสำหรับการวัดหลอดฟลูออเรสเซนต์ และต้องใช้อุปกรณ์ราคาแพง
อา
อุณหภูมิใช้งานที่กำหนดโดยกำลังการแผ่รังสีทั้งหมดต่อตารางหน่วยคือประมาณ 5780 K CG ของแสงแดดเหนือบรรยากาศแสดงถึงประมาณ 5900 K.
เมื่อดวงอาทิตย์ลับขอบฟ้า จะเป็นสีแดง ส้ม เหลือง หรือขาวก็ได้ ขึ้นอยู่กับตำแหน่ง การเปลี่ยนแปลงของสีของดาวฤกษ์ในระหว่างวันส่วนใหญ่เป็นผลมาจากการกระเจิงและไม่ได้เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของรังสีจากวัตถุสีดำ สีฟ้าของท้องฟ้าเกิดจากการกระเจิงของแสงแดดในชั้นบรรยากาศ ซึ่งมีแนวโน้มที่จะกระจายเฉดสีฟ้ามากกว่าสีแดง
