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[知识新闻] 色温

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    [LV.10]100FPS

    发表于 2015-3-19 12:02:33 |显示全部楼层
    色温5 K3 R/ I/ {: k" d2 Z7 s' ]
    什么是色温" K8 t+ r: T# c+ G) V
    8 }3 x* j- o- w5 S  C8 j  m  Y) X
            色温(Color Temperature)是可见光在摄影、录像、出版等领域具有重要应用的特征。光源的色温是通过对比它的色彩和理论的热黑体辐射体来确定的。热黑体辐射体与光源的色彩相匹配时的开尔文温度就是那个光源的色温,它直接和普朗克黑体辐射定律相联系。
    ! e" O6 T$ x+ d9 F7 d

    8 C4 [& l) j; S7 j- {1 p不同光照的分类. \0 ^6 K& J3 F! ~: k

    & Z4 P# y2 f; ^" \/ z5 I6 k" C        因为这是种跟别的光源比较时相逆的标准,黑体辐射体的色温等于它表面的开尔文温度, 使用了以19世纪英国物理学家威廉·汤姆逊,第一代开尔文男爵为名的温标。
    - n4 y; g) b; I) T
            白炽灯就非常接近于一个黑体辐射体。
    , G5 ~; m+ g0 V; S5 B        然后,不少其他光源,诸如荧光灯,并不按照黑体的放射曲线辐射能量,所以其经常和相关色温(CCT)联系在一起,这是找到光源的感知色温跟黑体最相近的方式。因为白炽灯并不需要这种处理,白炽灯的CCT其实相当简单,就是它那未经调整的开氏温标值,像加热的黑体辐射体那样。
    4 N& M' y% t) q& I* p" o1 {: j5 t, k根据太阳在天空移动的位置,太阳的颜色会转变成红色、橘色、黄色、白色。在一天中,太阳光颜色的改变主要是大气层的反射作用造成的,更通俗的话:是光线被改变了,跟黑体辐射无关。1 v9 H( N$ V+ m& ]5 |' C
            就算当太阳仅仅比水平线高一点,还是可以通过估计它的视色温(视色温会根据大气情况改变)而计算出它的有效温度。因此,就算太阳看起来是红的,并且此时视色温为2500K,通过简单的计算,就可以证实它实际上的有效温度大约是5770K。
    * j1 t% k# j) l% _天空的蓝色不是因为黑体辐射,而是由于大气瑞利散射会将阳光“打散”,蓝光比红光更容易被大气干扰,这个现象跟黑体的特性无关。
    ( ?; U. I+ ^+ A
    色温图表
    " U8 w# {6 H1 w
            [请注意这个图表只是象征表现手法,上面的颜色并不是通过严格计算得出的结果。这里colorimetrically-accurate diagram有一张色度准确的图表]
    $ _( R# W5 t; ?8 ^
    标准色温图表2 A8 c1 P+ Z) i7 p7 |2 s

    7 l7 F7 q0 e: L; e黑体色温表
    $ V3 r: E$ i$ Y3 f: S: O
    一些常见的例子:+ r0 j  G1 W2 `5 I( W7 \4 @
    1700 K:火柴光+ S5 l4 O- K2 a: q3 _: ]( B
    1850 K:蜡烛#p#分页标题#e#  v+ k' f. c3 Z0 p+ W- q6 T* X
    2800 K:钨灯(白炽灯); J# A; J6 @! j8 C/ k
    3350 K:演播室“CP”灯& o! A: |+ c8 s  k) t: f& @  N8 ^8 n2 b
    3400 K:演播室台灯,、照相泛光灯(不是闪光灯)等...
    ( I) i- _  H3 `& K+ c2 t4100 K:月光
    & I9 O$ S* e' t7 e; a* U5000 K:日光$ ]" u2 s8 K) L( b6 K. }
    5500 K:平均日光、电子闪光(因厂商而异)6 i3 D1 h, p; L) Z0 Y# a
    5770 K:有效太阳温度7 A6 T5 F& N; Q4 u& x3 c. T
    6420 K:氙弧灯  i8 B9 V# {3 O
    6500 K:日光灯
    2 G8 O* Z, T) [/ g$ i9300 K:电视屏幕(模拟)
    3 D, R) Y& z6 @$ P$ n        5000K和6500K的黑体的颜色分别接近于普通D50和D65的发光物,这通常用于颜色再现的场合(摄影、出版,等等)。
    # Q% u4 `+ T, R3 }5 i1 A) i        灯泡的功率 (20或100瓦)似乎能够改变其色彩,但其实只会改变它的光度,而我们的眼睛对这个非常敏感,颜色看起来就不同了。8 k7 d+ q2 O; L9 ^# g
            对于基于黑体的光线,蓝色比红色更“热”,红色其实是更“冷”的颜色。这跟我们传统的认知不一样,大家都把蓝色跟“冷色”联系在一起,红色跟“暖色”联系在一起。这种传统概念其实是从其他方面演化来的,比较凉的水、冰看起来是蓝色,火、加热的金属的色调是偏红。相反的是,这恰恰证明了红色是所有可见光中最“冷”的颜色——红色是随着金属温度升高放射出来的第一个颜色。观察一下普通白炽灯泡,白炽灯发出的橘色光贯穿了它们的一生,白炽灯泡灯丝熔断的一刹那,发出的光线显而易见的有些偏蓝——熔断的一刹那间,灯丝比以往热得多,灯泡玻璃上的焦痕就是个证据。6 @" a* h1 {$ ?$ R
            在非正式场合,“色温”也可以代表“白平衡”。请注意,色温只涉及一个变量(以热力学温标K做单位),而白平衡同时牵涉到两个(红色值、蓝色值)。
    / D$ `. \, |) D0 f在摄影术领域中,另一种表现色温的数量叫做mired(迈尔德,逆标色温,用色温的倒数来标志温度的单位)。就很简单的一套公式就能在色温和mired之间换算。; y4 X# q- \+ I" v$ p/ \
    7 K: K/ K* h8 N9 {" l, y/ q  l$ T
    光色的应用
    名称说明
    暖色光暖色光的色温在3300K以下,暖色光与白炽灯相近,红光成分较多,能给人以温暖,健康,舒适,比较想睡的感受。适用与家庭,住宅,宿舍,宾馆等场所或温度比较低的地方。
    冷白色光又叫中性色,它的色温在3300K到5300K之间,中性色由于光线柔和,使人有愉快,舒适,安详的感受。适用与商店,医院,办公室,饭店,餐厅,候车室等场所。
    冷色光又叫日光色,它的色温在5300K以上,光源接近自然光,有明亮的感觉,使人精力集中及不容易睡着。适用与办公室,会议室,教室,绘图室,设计室,图书馆的阅览室,展览橱窗等场所。

    " a- o7 `  T0 u! U' Q色温的应用
    胶片摄影术3 O7 w; P! ?( k- H' C

    5 ?: d6 X1 v7 K9 N胶片有的时候会夸大光线的颜色。比起白光下肉眼观测到的物体颜色,照片中物体的颜色可能会变得偏蓝或者偏桔红色。为了追求自然色彩印刷而进行的摄影中,色彩平衡需要被校对。
    7 \: m+ J/ z2 r5 z
    桌面出版
    6 N. y1 j5 ~. p9 `

    4 G. }7 K' p* u3 ^- K2 ~2 V% O在桌面出版行业, 知道你的显示器的色温是很重要的. 像一些颜色匹配软件
    % I# I  {6 r/ y/ N8 ?# b) ?" V  W
    电视,视频和数码相机5 D4 d+ [3 R6 {3 u1 \

    " O: R8 r: _; d$ l* o在这些领域,色温被称作“白平衡”。摄像或摄影设备会自动测量色温,也给出几个常用情况下对应的色温。在较专业的相机上也可以直接设置它。

    $ ?" [6 `( P" Y. K" B8 Y其它应用" {7 B- q5 P. M  S) D. T( P
    6 c; I! Y* |& i8 D% t# ?9 H1 s
    艺术应用中的色温控制
    1 _& l/ _& ~- w3 h, t* s
    水族箱灯管的应用4 d+ G; ~  I/ c% \% I" G
    淡水草缸的应用
    : z" n2 v! f( f海水珊瑚鱼缸的应用6 ~/ ?9 T9 I' j) `3 Y

    9 O: K1 Z( p- t2 v相关色温
    0 b! B2 @! l- B; p

    / e( n. R& K7 P  L2 W7 X         相关色温(correlated color temperature,Tcp)是使用特定已知的颜色刺激值(stimulus)在相同亮度及特定条件下重新组成为最接近普郎克辐射体的色温。
      x& a: p% x; t* Q
            黑体辐射是判断光源白色程度的一种参考。黑体可用色温来描述其色相(Hue)变化。以类比方式来说,近似普郎克的光源如荧光灯(fluorescent),高压放电灯可以用相关色温(CCT)方式来判定,使用普郎克辐射体来做似乎是很好的方法。
    ( y0 J6 Q, l1 k7 U0 a+ k, h
    3 h9 b7 P, w3 p. W% i% ~机器视觉光源中的色温) r+ g- U9 Q+ f+ ?( p% N+ |( p- s
    , @4 X8 U9 ^9 S3 y# f6 o% `1 ]3 S) I
            在机器视觉行业中,因为使用了大量的LED光源,其中的白色光源就牵扯到色温的问题。光源的色温根据生产厂家使用的LED颗粒不同,色温也不一样。有些厂家生产的白色光源偏暖,偏黄色;有些光源偏冷,偏蓝色。一般来讲,机器视觉光源厂家生产的光源,都会有相应的参数提供给用户,单色光源使用的是波长,白色光源使用的是色温。
    7 }4 }! c4 Q  q
            一般的机器视觉LED光源随着使用时间的增长,寿命相应的减小,衰减的也相应的增加,这时光源会变黄变暗。一般来讲,LED光源讲的是半衰期,即LED颗粒的亮度只有最开始亮度的一半亮度的周期。理论时间可达10万小时。实际使用中根据LED颗粒的功率、使用的温度等,半衰期有较大的区别。
    ; p/ c# `0 N% }, g选择光源到底是选择冷色光源好还是暖色光源好,这没有一个定性的说法。根据项目需要,很多时候都是可以应用的。: V: Y0 ]- z& C  T: S5 R
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    GMT+8, 2018-1-19 15:13

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