درجة حرارة اللون – Color temperature

من ويكيبيديا

ال CIE 1931س ، ص مساحة اللونية ، والتي تُظهر أيضًا اللونية لمصادر ضوء الجسم الأسود لدرجات حرارة مختلفة (موضع بلانك) ، وخطوط ثابتة درجة حرارة اللون المرتبطة.

ال درجة حرارة اللون مصدر الضوء هو درجة الحرارة مثالية مبرد الجسم الأسود يشع ضوءًا بلون مشابه لمصدر الضوء. درجة حرارة اللون هي سمة من سمات ضوء مرئي التي لها تطبيقات مهمة في إضاءة, التصوير, بالفيديو, نشر, تصنيع, الفيزياء الفلكية, البستنة، وغيرها من المجالات. من الناحية العملية ، تكون درجة حرارة اللون ذات معنى فقط لمصادر الضوء التي تتوافق في الواقع بشكل وثيق إلى حد ما مع إشعاع بعض الجسم الأسود ، أي الضوء في نطاق يتراوح من الأحمر إلى البرتقالي إلى الأصفر إلى أبيض إلى أبيض مزرق لا معنى للحديث عن درجة حرارة اللون ، على سبيل المثال ، ضوء أخضر أو ​​أرجواني. يتم التعبير عن درجة حرارة اللون بشكل تقليدي بـ كلفنز، باستخدام الرمز K ، a وحدة القياس لدرجة الحرارة المطلقة.

تسمى درجات حرارة اللون التي تزيد عن 5000 كلفن “ألوانًا باردة” (مزرقة) ، بينما تسمى درجات حرارة اللون المنخفضة (2700-3000 كلفن) “ألوان دافئة” (مصفر). “الدافئ” في هذا السياق هو تشبيه للتدفق الحراري المشع التقليدي الإضاءة المتوهجة بدلا من درجة الحرارة. تكون الذروة الطيفية للضوء ذي الألوان الدافئة أقرب إلى الأشعة تحت الحمراء ، ومعظم مصادر الضوء ذات الألوان الدافئة الطبيعية تنبعث منها أشعة تحت حمراء كبيرة. غالبًا ما تؤدي حقيقة أن الإضاءة “الدافئة” بهذا المعنى إلى درجة حرارة لون “أبرد” إلى الارتباك.^[1]

تصنيف الإضاءة المختلفة:

ال الجسم الأسود تألق (ب_λ) مقابل منحنيات الطول الموجي (λ) لـ الطيف المرئي. المحاور الرأسية لـ قانون بلانك تم تحويل المخططات التي تبني هذه الرسوم المتحركة بشكل متناسب للحفاظ على المساحات المتساوية بين الوظائف والمحور الأفقي لأطوال موجية 380-780 نانومتر. يشير K إلى درجة حرارة اللون في كلفنز، و M تشير إلى درجة حرارة اللون بدرجات متقابلة صغيرة.

درجة حرارة اللون الاشعاع الكهرومغناطيسي المنبعثة من المثالية الجسم الأسود يتم تعريفه على أنه درجة حرارة سطحه في كلفنز، أو بدلاً من ذلك في درجات جزئية متبادلة (غارقة).^[3] يسمح هذا بتعريف معيار تتم بموجبه مقارنة مصادر الضوء.

لدرجة انبعاث سطح ساخن الإشعاع الحراري ولكنها ليست مبردًا مثاليًا للجسم الأسود ، ودرجة حرارة لون الضوء ليست درجة الحرارة الفعلية للسطح. ان مصباح وهاجالضوء هو إشعاع حراري ، والمصباح يقترب من المبرد المثالي للجسم الأسود ، لذا فإن درجة حرارة لونه هي في الأساس درجة حرارة الشعيرة. وبالتالي ، تنبعث درجة حرارة منخفضة نسبيًا من اللون الأحمر الباهت وتنبعث درجة الحرارة المرتفعة من اللون الأبيض تقريبًا لمصباح الإضاءة المتوهج التقليدي. يستطيع عمال المعادن الحكم على درجة حرارة المعادن الساخنة من خلال لونها ، من الأحمر الداكن إلى البرتقالي والأبيض ثم الأبيض (انظر حرارة حمراء).

العديد من مصادر الضوء الأخرى ، مثل مصابيح فلورسنت، أو الثنائيات الباعثة للضوء (المصابيح) ينبعث الضوء بشكل أساسي من خلال عمليات أخرى غير الإشعاع الحراري. هذا يعني أن الإشعاع المنبعث لا يتبع شكل أ طيف الجسم الأسود. يتم تعيين هذه المصادر ما يعرف باسم درجة حرارة اللون المرتبطة (CCT). CCT هي درجة حرارة لون جهاز تدفئة الجسم الأسود إدراك لون الإنسان يتطابق بشكل وثيق مع ضوء المصباح. نظرًا لأن مثل هذا التقريب غير مطلوب للضوء المتوهج ، فإن CCT للضوء المتوهج هو ببساطة درجة حرارته غير المعدلة ، المشتقة من المقارنة مع مشعاع الجسم الأسود.

الشمس

ال شمس تقترب عن كثب من مشعاع الجسم الأسود. تبلغ درجة الحرارة الفعالة ، المحددة بواسطة إجمالي الطاقة الإشعاعية لكل وحدة مربعة ، حوالي 5780 كلفن.^[4] درجة حرارة اللون ضوء الشمس فوق الغلاف الجوي حوالي 5900 كلفن.^[5]

قد تظهر الشمس باللون الأحمر أو البرتقالي أو الأصفر أو الأبيض من الأرض ، حسب موقعها في السماء. إن تغير لون الشمس على مدار اليوم ناتج بشكل أساسي عن تشتت من ضوء الشمس وليس بسبب التغيرات في إشعاع الجسم الأسود. تشتت رايلي من ضوء الشمس الغلاف الجوي للأرض يسبب اللون الأزرق للسماء ، والذي يميل إلى تشتيت الضوء الأزرق أكثر من الضوء الأحمر.

بعض ضوء النهار في وقت مبكر صباح ومتأخر بعد الظهر (ال ساعات ذهبية) لديه درجة حرارة لون أقل (“أكثر دفئًا”) بسبب الزيادة تشتت من أشعة الشمس ذات الطول الموجي الأقصر جزيئات الغلاف الجوي – أ ظاهرة بصرية دعا تأثير تيندال.

يحتوي ضوء النهار على طيف مشابه لجسم أسود بدرجة حرارة لون مرتبطة تبلغ 6500 كلفن (D65 معيار العرض) أو 5500 كلفن (معيار فيلم التصوير الفوتوغرافي المتوازن في ضوء النهار).

أشكال موضع بلانك على مقياس خطي (القيم في كلفن)

بالنسبة للألوان القائمة على نظرية الجسم الأسود ، يظهر اللون الأزرق في درجات حرارة أعلى ، بينما يظهر اللون الأحمر في درجات حرارة منخفضة. وهذا هو عكس الروابط الثقافية المنسوبة إلى الألوان ، حيث “الأحمر” “ساخن” و “الأزرق” “بارد”.^[6]

التطبيقات

إضاءة:

بالنسبة للديكورات الداخلية لمباني الإضاءة ، غالبًا ما يكون من المهم مراعاة درجة حرارة لون الإضاءة. غالبًا ما يتم استخدام ضوء أكثر دفئًا (أي درجة حرارة لون منخفضة) في الأماكن العامة لتعزيز الاسترخاء ، بينما يتم استخدام ضوء أكثر برودة (درجة حرارة لونية أعلى) لتعزيز التركيز ، على سبيل المثال في المدارس والمكاتب.^[7]

يعتبر تعتيم CCT لتقنية LED مهمة صعبة ، نظرًا لأن تأثيرات الانجراف والشيخوخة ودرجة الحرارة لمصابيح LED تغير ناتج قيمة اللون الفعلي. هنا تُستخدم أنظمة حلقة التغذية الراجعة ، على سبيل المثال مع مستشعرات الألوان ، لمراقبة ناتج اللون والتحكم فيه بنشاط من مصابيح LED متعددة لخلط الألوان.^[8]

تربية الأحياء المائية

في تربية الأسماك، درجة حرارة اللون لها وظائف وبؤر مختلفة في الفروع المختلفة.

• في أحواض المياه العذبة ، تكون درجة حرارة اللون بشكل عام مصدر قلق فقط لإنتاج شاشة أكثر جاذبية.^{[بحاجة لمصدر]} تميل الأضواء إلى أن تُصمم لإنتاج طيف جذاب ، مع إيلاء اهتمام ثانوي أحيانًا لإبقاء النباتات في الأحواض على قيد الحياة.
• في المياه المالحة / الشعاب المرجانية حوض سمك، تعتبر درجة حرارة اللون جزءًا أساسيًا من صحة الخزان. في حدود 400 إلى 3000 نانومتر ، يمكن للضوء ذي الطول الموجي الأقصر تخترق المياه بشكل أعمق من الأطوال الموجية الأطول ،^[9][10][11] توفير مصادر الطاقة الأساسية للطحالب الموجودة في (والحفاظ على) المرجان. هذا يعادل زيادة في درجة حرارة اللون مع عمق الماء في هذا النطاق الطيفي. نظرًا لأن الشعاب المرجانية تعيش عادةً في المياه الضحلة وتتلقى أشعة الشمس الاستوائية المباشرة الشديدة ، فقد كان التركيز في السابق على محاكاة هذا الموقف باستخدام أضواء 6500 كلفن. في غضون ذلك ، أصبحت مصادر الضوء ذات درجة الحرارة المرتفعة أكثر شيوعًا ، أولاً بـ 10000 كلفن ومؤخراً 16000 كلفن و 20000 كلفن.^{[بحاجة لمصدر]} إضاءة أكتينية عند الطرف البنفسجي للنطاق المرئي (420-460 نانومتر) يستخدم للسماح بالمشاهدة الليلية دون زيادة تكاثر الطحالب أو تعزيز التمثيل الضوئي ، ولجعل فلوري ألوان العديد من الشعاب المرجانية والأسماك “البوب” ، مما يخلق خزانات عرض أكثر إشراقًا.

التصوير الرقمى

في التصوير الرقمى، يشير مصطلح درجة حرارة اللون أحيانًا إلى إعادة تعيين قيم اللون لمحاكاة الاختلافات في درجة حرارة اللون المحيط. توفر معظم الكاميرات الرقمية وبرامج الصور الأولية إعدادات مسبقة تحاكي قيمًا محيطة محددة (على سبيل المثال ، مشمس ، غائم ، تنجستن ، إلخ) بينما يسمح البعض الآخر بإدخال صريح لقيم توازن اللون الأبيض في kelvins. تختلف هذه الإعدادات في قيم الألوان على طول المحور الأزرق والأصفر ، بينما تتضمن بعض البرامج عناصر تحكم إضافية (تسمى أحيانًا “الصبغة”) تضيف المحور الأخضر الأرجواني ، وهي إلى حد ما عشوائية وتتعلق بالتفسير الفني

فيلم فوتوغرافي:

فيلم مستحلب التصوير الفوتوغرافي لا يستجيب للون الإضاءة بشكل مماثل لشبكية العين أو الإدراك البصري. قد يتضح أن الكائن الذي يبدو للمراقب أبيض اللون أزرق أو برتقالي للغاية في الصورة. ال توازن الالوان قد تحتاج إلى التصحيح أثناء الطباعة للحصول على طباعة ملونة محايدة. مدى هذا التصحيح محدود نظرًا لأن الفيلم الملون يحتوي عادةً على ثلاث طبقات حساسة للألوان المختلفة وعند استخدامه تحت مصدر ضوء “خاطئ” ، قد لا تستجيب كل طبقة بشكل متناسب ، مما يعطي ألوانًا غريبة في الظلال ، على الرغم من أن الدرجات اللونية المتوسطة قد تم موازنة اللون الأبيض بشكل صحيح تحت المكبر. مصادر الضوء ذات الأطياف غير المستمرة ، مثل الأنابيب الفلورية ، لا يمكن تصحيحها بالكامل في الطباعة أيضًا ، نظرًا لأن إحدى الطبقات بالكاد قد سجلت صورة على الإطلاق.

يُصنع الفيلم الفوتوغرافي لمصادر إضاءة محددة (غالبًا ما يكون فيلم ضوء النهار و فيلم التنغستن) ، وعند استخدامها بشكل صحيح ، ستنشئ طباعة ملونة محايدة. مطابقة ال حساسية الفيلم درجة حرارة لون مصدر الضوء هي إحدى طرق موازنة اللون. إذا تم استخدام فيلم التنغستن في الداخل مع المصابيح المتوهجة ، فإن الضوء البرتقالي المصفر للضوء التنغستن ستظهر المصابيح المتوهجة باللون الأبيض (3200 كلفن) في الصورة. دائمًا ما يكون الفيلم السلبي الملون متوازنًا مع ضوء النهار ، حيث يُفترض أنه يمكن تعديل اللون في الطباعة (مع وجود قيود ، انظر أعلاه). فيلم شفافية اللون ، كونه الأداة النهائية في العملية ، يجب أن يتطابق مع مصدر الضوء أو يجب استخدام المرشحات لتصحيح اللون.

المرشحات على عدسة الكاميرا ، أو هلام اللون يمكن استخدام مصدر (مصادر) الضوء لتصحيح توازن اللون. عند التصوير بمصدر ضوء مزرق (درجة حرارة لون عالية) مثل يوم ملبد بالغيوم ، في الظل ، في ضوء النافذة ، أو في حالة استخدام فيلم تنجستن بضوء أبيض أو أزرق ، فإن مرشح برتقالي مائل للصفرة سوف يصحح ذلك. للتصوير باستخدام فيلم ضوء النهار (تمت معايرته حتى 5600 كلفن) تحت مصادر الضوء الأكثر دفئًا (درجة حرارة اللون المنخفضة) مثل غروب الشمس أو ضوء الشموع أو إضاءة التنغستن، يمكن استخدام مرشح مزرق (على سبيل المثال # 80A). هناك حاجة إلى مرشحات أكثر دقة لتصحيح الفرق بين ، على سبيل المثال 3200 كلفن و 3400 كلفن مصابيح التنجستن أو لتصحيح الزهر الأزرق قليلاً لبعض أنابيب الفلاش ، والتي قد تكون 6000 كلفن.^[13]

إذا كان هناك أكثر من مصدر ضوء بدرجات حرارة ألوان متنوعة ، فإن إحدى طرق موازنة اللون هي استخدام فيلم ضوء النهار ووضع مرشحات هلامية مصححة للألوان فوق كل مصدر ضوء.

يستخدم المصورون أحيانًا مقاييس درجة حرارة اللون. عادة ما تكون مصممة لقراءة منطقتين فقط على طول الطيف المرئي (الأحمر والأزرق) ؛ الأكثر تكلفة قراءة ثلاث مناطق (الأحمر والأخضر والأزرق). ومع ذلك ، فهي غير فعالة مع مصادر مثل مصابيح الفلورسنت أو التفريغ ، والتي يختلف ضوءها في اللون وقد يكون من الصعب تصحيحها. نظرًا لأن هذا الضوء غالبًا ما يكون مخضرًا ، فقد يصححه مرشح أرجواني. اكثر تطورا قياس الألوان يمكن استخدام الأدوات في حالة عدم توفر هذه العدادات.

النشر المكتبي

في صناعة النشر المكتبي ، من المهم معرفة درجة حرارة لون الشاشة. برامج مطابقة الألوان ، مثل برامج Apple ColorSync بالنسبة لنظام التشغيل Mac OS ، يقيس درجة حرارة لون الشاشة ثم يضبط إعداداتها وفقًا لذلك. يتيح هذا اللون على الشاشة مطابقة اللون المطبوع بشكل وثيق. درجات حرارة ألوان الشاشة الشائعة ، إلى جانب المطابقة إضاءات قياسية بين قوسين ، على النحو التالي:

• 5000 ك (CIE D50)
• 5500 كلفن (CIE D55)
• 6500 كلفن (D65)
• 7500 ك (CIE D75)
• 9300 ك

D50 هو اختصار علمي لـ إضاءة قياسية: طيف ضوء النهار عند درجة حرارة لون مرتبطة تبلغ 5000 كلفن توجد تعريفات مماثلة لـ D55 و D65 و D75. التعيينات مثل D50 تستخدم للمساعدة في تصنيف درجات حرارة اللون طاولات خفيفة وأكشاك المشاهدة. عند مشاهدة ملف شريحة ملونة على طاولة الضوء ، من المهم أن تتم موازنة الضوء بشكل صحيح حتى لا يتم إزاحة الألوان نحو الأحمر أو الأزرق.

الكاميرات الرقمية، رسومات الويب ، أقراص DVD، وما إلى ذلك ، عادة لدرجة حرارة لون 6500 كلفن. ال معيار sRGB يشيع استخدامه للصور على الإنترنت ينص (من بين أشياء أخرى) على شاشة 6500 كلفن نقطة بيضاء.

التلفزيون والفيديو والكاميرات الرقمية الثابتة

ال NTSC و صديق تستدعي معايير التلفزيون وجود شاشة تلفزيون متوافقة لعرض إشارة كهربائية باللونين الأبيض والأسود (الحد الأدنى من تشبع اللون) عند درجة حرارة اللون 6500 ك. في العديد من أجهزة التلفزيون المخصصة للمستهلكين ، هناك انحراف ملحوظ جدًا عن هذا المطلب. ومع ذلك ، يمكن ضبط درجات حرارة ألوان أجهزة التلفزيون عالية الجودة للمستهلكين على 6500 كلفن باستخدام إعداد مبرمج مسبقًا أو معايرة مخصصة. الإصدارات الحالية من ATSC دعوة صراحة إلى تضمين بيانات درجة حرارة اللون في دفق البيانات ، لكن الإصدارات القديمة من ATSC سمحت بحذف هذه البيانات. في هذه الحالة ، تستشهد الإصدارات الحالية من ATSC بمعايير قياس الألوان الافتراضية اعتمادًا على التنسيق. يحدد كلا المعيارين المذكورين درجة حرارة لون 6500 كلفن.

يمكن ضبط معظم كاميرات الفيديو والكاميرات الرقمية الثابتة لدرجة حرارة اللون عن طريق تكبير كائن أبيض أو ملون محايد وتعيين “توازن اللون الأبيض” اليدوي (إخبار الكاميرا أن “هذا الكائن أبيض”) ؛ تظهر الكاميرا بعد ذلك الأبيض الحقيقي باللون الأبيض وتضبط جميع الألوان الأخرى وفقًا لذلك. تُعد موازنة اللون الأبيض ضرورية خاصةً عندما تكون في الداخل تحت إضاءة الفلورسنت وعند نقل الكاميرا من حالة إضاءة إلى أخرى. تحتوي معظم الكاميرات أيضًا على وظيفة توازن اللون الأبيض التلقائي التي تحاول تحديد لون الضوء وتصحيحه وفقًا لذلك. على الرغم من أن هذه الإعدادات كانت غير موثوقة في يوم من الأيام ، فقد تم تحسينها كثيرًا في الكاميرات الرقمية الحالية وتنتج توازنًا دقيقًا للون الأبيض في مجموعة متنوعة من حالات الإضاءة.

تطبيق فني عن طريق التحكم في درجة حرارة اللون

يظهر المنزل أعلاه بلون كريمي فاتح خلال منتصف النهار ، ولكن يبدو أنه أبيض مزرق هنا في الضوء الخافت قبل شروق الشمس الكامل. لاحظ درجة حرارة لون شروق الشمس في الخلفية.

فيديو مشغلي الكاميرا يمكن للأجسام غير البيضاء موازنة اللون الأبيض ، مما يقلل من أهمية لون العنصر المستخدم في موازنة اللون الأبيض. على سبيل المثال ، يمكنهم جلب المزيد من الدفء إلى الصورة عن طريق موازنة اللون الأبيض مع شيء أزرق فاتح ، مثل الدنيم الأزرق الباهت ؛ وبهذه الطريقة ، يمكن لموازنة اللون الأبيض أن تحل محل المرشح أو هلام الإضاءة عند عدم توفرهما.

المصورون السينمائيون لا تقم “بتوازن اللون الأبيض” بنفس طريقة مشغلي كاميرات الفيديو ؛ يستخدمون تقنيات مثل المرشحات ، واختيار مخزون الفيلم ، وميض مسبقوبعد التصوير درجات اللون، عن طريق التعرض في المختبرات وأيضًا رقميًا. يعمل المصورون السينمائيون أيضًا عن كثب مع مصممي المجموعات وأطقم الإضاءة لتحقيق تأثيرات الألوان المطلوبة.^[14]

بالنسبة للفنانين ، تحتوي معظم الأصباغ والأوراق على قالب بارد أو دافئ ، حيث يمكن للعين البشرية أن تكتشف حتى قدرًا بسيطًا من التشبع. اللون الرمادي الممزوج بالأصفر أو البرتقالي أو الأحمر هو “رمادي دافئ”. ينتج اللون الأخضر أو ​​الأزرق أو البنفسجي “درجات رمادية رائعة”. لاحظ أن هذا الإحساس بدرجة الحرارة هو عكس درجة الحرارة الحقيقية ؛ يوصف bluer بأنه “أكثر برودة” على الرغم من أنه يتوافق مع درجة حرارة أعلى الجسم الأسود.

مصممو الإضاءة حدد في بعض الأحيان المرشحات حسب درجة حرارة اللون ، عادةً لمطابقة الضوء الأبيض من الناحية النظرية. منذ استخدام المباريات إبراء الذمة تنتج مصابيح النوع ضوءًا بدرجة حرارة لون أعلى بكثير مما تفعله مصابيح التنغستن، فإن استخدام الاثنين بالتزامن يمكن أن ينتج عنه تباين صارخ ، لذلك في بعض الأحيان يمكن أن تكون التركيبات مع مصابيح HID، التي تنتج عادة ضوءًا من 6000-7000 كلفن ، مزودة بمرشح 3200 كلفن لمحاكاة ضوء التنجستن. التركيبات ذات ميزات مزج الألوان أو بألوان متعددة (إذا تضمنت 3200 كلفن) قادرة أيضًا على إنتاج ضوء يشبه التنغستن. قد تكون درجة حرارة اللون عاملاً أيضًا عند الاختيار مصابيح، حيث من المحتمل أن يكون لكل منها درجة حرارة لون مختلفة.

درجة حرارة اللون المترابطة

الرسوم البيانية لسجل الدخول لـ الطول الموجي الذروة الانبعاث و خروج مشع ضد الجسم الأسود درجة الحرارة – تظهر الأسهم الحمراء ذلك 5780 ك الأجسام السوداء لها ذروة طول موجي 501 نانومتر و 63.3 ميغاواط / م² خروج مشع

ال درجة حرارة اللون المرتبطة (CCT ، T_cp) هي درجة حرارة المبرد Planckian الذي يشبه لونه المدرك إلى حد كبير لون حافز معين عند نفس السطوع وتحت ظروف عرض محددة— CIE / IEC 17.4: 1987، مفردات الإضاءة الدولية (رقم ISBN3900734070)^[15]

التحفيز

الجسم الأسود المشعات هي المرجع الذي يتم من خلاله الحكم على بياض مصادر الضوء. يمكن وصف الجسم الأسود من خلال درجة حرارته وينتج ضوءًا من صبغة معينة ، كما هو موضح أعلاه. هذه المجموعة من الألوان تسمى درجة حرارة اللون. عن طريق القياس ، ما يقرب من مصادر الضوء Planckian مثل معينة فلوري أو مصابيح التفريغ عالية الكثافة يمكن الحكم عليها من خلال درجة حرارة اللون المرتبطة (CCT) ، درجة حرارة المبرد Planckian الذي يقترب لونه بشكل أفضل. بالنسبة لأطياف مصدر الضوء التي ليست بلانكية ، فإن مطابقتها مع أطياف الجسم الأسود ليست محددة جيدًا ؛ تم توسيع مفهوم درجة حرارة اللون المرتبطة لتعيين مثل هذه المصادر قدر الإمكان على مقياس أحادي البعد لدرجة حرارة اللون ، حيث يتم تعريف “قدر الإمكان” في سياق مساحة اللون الموضوعية.

خلفية

مخطط جود (ص ، ز). المنحنيات متحدة المركز تشير إلى موقع ثابت نقاء.

مثلث جود ماكسويل. مكان بلانكيان باللون الرمادي. تؤدي الترجمة من إحداثيات ثلاثية الخطوط إلى إحداثيات ديكارتية إلى الرسم التخطيطي التالي.

مساحة اللونية الموحدة لجود (UCS) ، مع موضع بلانك ومتساوي الحرارة من 1000 كلفن إلى 10000 كلفن ، عموديًا على الموضع. قام جود بحساب متساوي الحرارة في هذا الفضاء قبل ترجمتها مرة أخرى إلى مساحة اللونية (س ، ص) ، كما هو موضح في الرسم التخطيطي في الجزء العلوي من المقالة.

صورة مقربة لموضع بلانك في CIE 1960 UCS ، مع تساوي الحرارة في غرق. لاحظ التباعد المتساوي بين متساوي الحرارة عند استخدام مقياس درجة الحرارة المتبادل وقارن مع الشكل المماثل أدناه. يشير التباعد المتساوي بين متساوي الحرارة في الموضع إلى أن مقياس الغمر هو مقياس أفضل لاختلاف اللون الإدراكي من مقياس درجة الحرارة.

إن فكرة استخدام مشعات بلانك كمعيار للحكم على مصادر الضوء الأخرى ليست جديدة.^[16] في عام 1923 ، عند الكتابة عن “تصنيف الإنارة مع الإشارة إلى جودة اللون … درجة حرارة المصدر كمؤشر لجودة اللون” ، وصف القس CCT بشكل أساسي كما نفهمه اليوم ، حيث ذهب إلى حد استخدام مصطلح “درجة حرارة اللون الظاهرة” ، وتم التعرف على ثلاث حالات بذكاء:^[17]

• “تلك التي يتطابق فيها التوزيع الطيفي للطاقة مع تلك التي قدمتها صيغة بلانك”.
• “تلك التي لا يتطابق فيها التوزيع الطيفي للطاقة مع ذلك المعطى في صيغة بلانك ، لكنها لا تزال في شكل يجعل جودة اللون المستحضر هي نفسها التي تستحضرها الطاقة من مشع بلانكيان في نظرا لدرجة حرارة اللون “.
• “تلك التي يكون فيها التوزيع الطيفي للطاقة بحيث لا يمكن مطابقة اللون إلا تقريبًا بواسطة محفز من الشكل Planckian للتوزيع الطيفي.”

حدثت عدة تطورات مهمة في عام 1931. بالترتيب الزمني:

1. نشر ريموند ديفيس ورقة بحثية عن “درجة حرارة اللون المرتبطة” (المصطلح الخاص به). في اشارة الى موضع بلانك في الرسم البياني r-g ، حدد CCT على أنه متوسط ​​”درجات حرارة المكون الأساسي” (RGB CCTs) ، باستخدام إحداثيات ثلاثية الخطوط.^[18]
2. أعلنت CIE مساحة اللون XYZ.
3. دين ب جود نشر ورقة بحثية عن طبيعة “أقل اختلافات ملحوظة“فيما يتعلق بالمنبهات اللونية. بالوسائل التجريبية ، قرر أن الاختلاف في الإحساس ، والذي أسماه ΔE ل “خطوة تمييزية بين الألوان … إمبفيندونج“(الألمانية للإحساس) كانت متناسبة مع مسافة الألوان على مخطط اللونية. وبالإشارة إلى مخطط اللونية (r ، g) الموضح جانبًا ، افترض أن^[19]

كΔه = |ج₁ − ج₂| = ماكس (|ص₁ − ص₂|, |ز₁ − ز₂|).

مهدت هذه التطورات الطريق لتطوير مساحات لونية جديدة أكثر ملاءمة لتقدير درجات حرارة اللون المرتبطة والاختلافات اللونية. ربطًا بين مفهومي اختلاف اللون ودرجة حرارة اللون ، أبدى القس ملاحظة مفادها أن العين حساسة للاختلافات المستمرة في درجة الحرارة “المتبادلة”:^[20]

فرق واحد الصغرى درجة متبادلة (μrd) يمثل إلى حد ما الفرق الملحوظ المشكوك فيه في ظل ظروف المراقبة الأكثر ملاءمة.

اقترح القس استخدام “مقياس درجة الحرارة كمقياس لترتيب اللونية للعديد من الإنارة بترتيب تسلسلي”. على مدى السنوات القليلة التالية ، نشر جود ثلاث أوراق بحثية مهمة:

تحقق الأول من نتائج الكاهن ،^[17] ديفيس ،^[18] وجود ،^[19] مع ورقة عن الحساسية للتغيير في درجة حرارة اللون.^[21]

اقترح الثاني مساحة لونية جديدة ، مسترشدة بمبدأ أصبح الكأس المقدسة لمساحات الألوان: التوحيد الإدراكي (يجب أن تكون مسافة اللونية متناسبة مع الاختلاف الإدراكي). عن طريق أ التحول الإسقاطي، وجد جود “مساحة لونية موحدة” (UCS) يمكن فيها العثور على CCT. حدد جود “أقرب درجة حرارة للون” بمجرد إيجاد النقطة الموجودة على موضع بلانك الأقرب إلى اللونية للحافز على ماكسويل‘س مثلث اللون، يصور جانبا. ال مصفوفة التحويل اعتاد تحويل قيم X ، Y ، Z tristimulus إلى إحداثيات R ، G ، B كان:^[22]

من هذا ، يمكن للمرء أن يجد هذه اللونية:^[23]

يصور الثالث موضع اللونية متساوي الحرارة على CIE 1931 س ، ص مخطط اللونية.^[24] منذ تشكلت النقاط متساوي الحرارة الأعراف في مخطط UCS الخاص به ، أظهر التحول مرة أخرى إلى المستوى xy أنها لا تزال خطوطًا ، ولكنها لم تعد متعامدة مع الموضع.

رسم تخطيطي لمقياس اللونية الموحد الخاص بـ MacAdam ؛ تبسيط UCS جود.

عملية حسابية

فكرة جود في تحديد أقرب نقطة إلى موضع بلانك على مساحة لونية موحدة هي فكرة حديثة. في عام 1937 ، اقترح MacAdam “مخطط مقياس لونية منتظم معدل” ، بناءً على بعض الاعتبارات الهندسية المبسطة:^[25]

أصبح هذا الفضاء اللوني (u ، v) هو مساحة ألوان CIE 1960، والتي لا تزال تستخدم لحساب CCT (على الرغم من أن MacAdam لم يبتكرها لهذا الغرض في الاعتبار).^[26] استخدام مسافات اللونية الأخرى ، مثل أنت، يؤدي إلى نتائج غير قياسية قد تكون مع ذلك ذات مغزى إدراكي.^[27]

عن قرب CIE 1960 UCS. تكون متساوي الحرارة متعامدة مع موضع بلانك ، ويتم رسمها للإشارة إلى أقصى مسافة من الموضع الذي تعتبره CIE أن درجة حرارة اللون المرتبطة لها معنى:

المسافة من الموضع (أي درجة الابتعاد عن الجسم الأسود) يشار إليها تقليديا بوحدات ؛ إيجابية للنقاط فوق الموضع. تطور مفهوم المسافة هذا ليصبح دلتا إي، والذي لا يزال يستخدم حتى اليوم.

طريقة روبرتسون

قبل مجيء الأقوياء حواسيب شخصية، كان من الشائع تقدير درجة حرارة اللون المرتبطة عن طريق الاستيفاء من جداول البحث والمخططات.^[28] أشهر هذه الأساليب هي طريقة روبرتسون ،^[29] الذين استفادوا من التباعد المتساوي نسبيًا لمقياس الغمر (انظر أعلاه) لحساب CCT T_ج باستخدام الاستيفاء الخطي من قيم غمر متساوي الحرارة:^[30]

حساب CCT T_ج المقابلة لإحداثيات اللونية في CIE 1960 UCS.

أين و هي درجات حرارة اللون في متساوي درجة حرارة البحث و أنا يتم اختياره من هذا القبيل . (علاوة على ذلك ، فإن اختبار اللونية يقع بين الخطين المتجاورين فقط .)

إذا كانت متساوي الحرارة ضيقة بدرجة كافية ، فيمكن للمرء أن يفترض ، يؤدي إلى

مسافة نقطة الاختبار إلى أنايتم إعطاء -th isotherm بواسطة

أين هو تنسيق اللونية لـ أنا-th isotherm على موقع Planckian و م_أنا هو متساوي الحرارة ميل. نظرًا لأنه عمودي على الموضع ، فإنه يتبع ذلك أين ل_أنا هو منحدر الموضع عند .

الاحتياطات

على الرغم من أنه يمكن حساب CCT لأي إحداثيات لونية ، فإن النتيجة تكون ذات مغزى فقط إذا كانت مصادر الضوء بيضاء تقريبًا.^[31] توصي CIE بأنه “لا ينبغي استخدام مفهوم درجة حرارة اللون المرتبطة إذا كانت لونية مصدر الاختبار تختلف عن [] من المبرد Planckian. “^[32]تتجاوز قيمة معينة ، قد يكون تنسيق اللونية على مسافة متساوية من نقطتين على الموضع ، مما يسبب الغموض في CCT.

تقريب

إذا تم النظر في نطاق ضيق من درجات حرارة اللون – تلك التي تغلف ضوء النهار هي الحالة الأكثر عملية – يمكن للمرء تقريب موضع بلانك من أجل حساب CCT من حيث إحداثيات اللونية. بعد ملاحظة كيلي أن متساوي الحرارة يتقاطع في المنطقة الأرجواني بالقرب من (x = 0.325, ذ = 0.154),^[28] اقترح مكامي هذا التقريب المكعب:^[33]

أين ن = (x − x_ه)/(ذ – ذ_ه) هو خط المنحدر العكسي ، و (x_ه = 0.3320, ذ_ه = 0.1858) هو “مركز الزلزال” ؛ قريب جدًا من نقطة التقاطع التي ذكرها كيلي. أقصى خطأ مطلق لدرجات حرارة اللون تتراوح من 2856 كلفن (إضاءة أ) إلى 6504 كلفن (D65) أقل من 2 ك.

اقتراح أحدث ، باستخدام المصطلحات الأسية ، يوسع إلى حد كبير النطاق القابل للتطبيق عن طريق إضافة مركز بؤري ثان لدرجات حرارة اللون المرتفعة:^[34]

أين ن كما كانت من قبل والثوابت الأخرى محددة أدناه:

يقترح المؤلف أن يستخدم المرء معادلة درجات الحرارة المنخفضة لتحديد ما إذا كانت هناك حاجة إلى معلمات درجة الحرارة الأعلى.

تمت مناقشة الحساب العكسي ، من درجة حرارة اللون إلى إحداثيات اللونية المقابلة ، في موقع بلانكيان § التقريب.

مؤشر تجسيد اللون

ال CIE مؤشر تجسيد اللون (CRI) هي طريقة لتحديد مدى جودة إضاءة مصدر الضوء لثماني بقع عينة مقارنة بالإضاءة التي يوفرها مصدر مرجعي. عند الاستشهاد بهما معًا ، يقدم CRI و CCT تقديرًا رقميًا لمصدر الضوء المرجعي (المثالي) الذي يقترب بشكل أفضل من ضوء اصطناعي معين ، وما هو الفرق. نرى مؤشر تجسيد اللون للمقالة كاملة.

توزيع الطاقة الطيفية:
مصادر الضوء والإضاءة يمكن أن تتميز بها توزيع الطاقة الطيفية (الحزب الاشتراكي الديمقراطي). ربما تم إنتاج منحنيات SPD النسبية التي يوفرها العديد من الشركات المصنعة باستخدام 10نانومتر زيادات أو أكثر على مقياس الطيف.[35] والنتيجة هي ما يبدو أنه أكثر سلاسة (“طيف أكمل”) توزيع الطاقة مقارنة بالمصباح في الواقع. نظرًا لتوزيعها الشائك ، يُنصح باستخدام زيادات أكثر دقة لأخذ قياسات مصابيح الفلورسنت ، وهذا يتطلب معدات أكثر تكلفة.
درجة حرارة اللون في علم الفلك

في الفلك، يتم تحديد درجة حرارة اللون من خلال المنحدر المحلي لـ SPD عند طول موجي معين ، أو في الممارسة العملية ، نطاق الطول الموجي. نظرا ، على سبيل المثال ، مقادير اللون ب و الخامس التي تمت معايرتها لتكون مساوية لـ نجمة A0V (على سبيل المثال فيجا) ، درجة حرارة اللون النجمي T_ {C} من خلال درجة الحرارة التي مؤشر اللون بى فى من المبرد ذو الجسم الأسود يناسب النجم. إلى جانب ال بى فىيمكن استخدام مؤشرات الألوان الأخرى أيضًا. قد تختلف درجة حرارة اللون (بالإضافة إلى درجة حرارة اللون المرتبطة المحددة أعلاه) إلى حد كبير عن درجة الحرارة الفعالة التي يعطيها التدفق الإشعاعي للسطح النجم

ي. على سبيل المثال ، تبلغ درجة حرارة اللون لنجم A0V حوالي 15000 كلفن مقارنة بدرجة حرارة فعالة تبلغ حوالي 9500 كلفن.

توزيع القدرة الطيفية المميز لنجم A0V (تي_إف = 9500 كلفن. فيجا) مقارنة بأطياف الجسم الأسود. يطابق طيف الجسم الأسود 15000 كلفن (الخط المتقطع) الجزء المرئي من SPD النجمي بشكل أفضل بكثير من الجسم الأسود البالغ 9500 كلفن. جميع الأطياف طبيعية لتتقاطع عند 555 نانومتر.

توزيعات القدرة الطيفية المميزة (SPDs) ل مصباح وهاج (يسار) وأ مصباح الفلورسنت (حق). المحاور الأفقية هي أطوال موجية في نانومتر، والمحاور العمودية تظهر كثافة نسبية في وحدات عشوائية