色溫
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色溫是由英文Color Temperature直譯而來，色溫是表示光源光色的尺度，最早是由凱爾文（Kelvin）制定
在物理學上，以絕對溫度K來表示，即把標準黑體加熱，溫度升高到一定程度時該黑體顏色開始，由深紅-淺紅-橙黃-白-藍色，逐漸改變，某光源與黑體的顏色相同時，我們把黑體當時的絕對溫度稱為該光源的色溫。[1]
光源色溫的定義為與此光源發出相似的光的黑體輻射體所具有的開爾文溫度。色溫在攝影、錄像、出版等領域具有重要意義。在實際應用中，只有當光源發出的光和黑體輻射的光類似時，色溫才有定義。也就是，紅-橙-黃-白-淺藍這些顏色。當討論色溫時，討論例如綠色、紫色的色溫是沒有意義的。
不同光的分類
[編輯]黑體輻射體的色溫等於它表面的開爾文溫度, 溫度的度量使用了以19世紀英國物理學家威廉·湯姆遜，第一代開爾文男爵為名的溫標。由於色溫的定義不同於光源溫度的定義，除了黑體輻射體以外，不能將「色溫」的概念直接引用自光源的「溫度」。
白熾燈非常接近於一個黑體輻射體。
而不少其他光源，諸如熒光燈，並不按照黑體的放射曲線輻射能量，為定義其顏色溫暖程度，使用相關色溫（CCT）的標準，這是找到光源的感知色溫跟黑體輻射溫度近似的方式。因為白熾燈並不需要這種近似，白熾燈的CCT其實相當簡單，就是它那未經調整的開氏溫標值，像加熱的黑體輻射體那樣。
根據太陽在天空移動的位置，太陽的顏色會轉變成紅色、橘色、黃色、白色。在一天中，太陽光顏色的改變主要是大氣層的散射作用造成的，更通俗的話：是光線被改變了，跟黑體輻射無關。
由於白天的自然光源屬於較高的色溫，而到了黃昏的自然光源屬於低色溫，因此人類的大腦在高色溫照明下會比較有精神，而在低色溫照明下則會認為該睡了；照明色溫宜依照時間調整高低。
就算當太陽僅僅比水平線高一點，還是可以通過估計它的視色溫（視色溫會根據大氣情況改變）而計算出它的有效溫度。因此，就算太陽看起來是紅的，並且此時視色溫為2500K，通過簡單的計算，就可以證實它實際上的有效溫度大約是5770K。
天空的藍色不是因為黑體輻射，而是由於大氣瑞利散射會將陽光「打散」，藍光比紅光更容易被大氣干擾，這個現象跟黑體的特性無關。
[請注意這個圖表只是象徵表現手法，上面的顏色並不是通過嚴格計算得出的結果。這裏colorimetrically-accurate diagram （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）有一張色度準確的圖表]
一些常見的例子：
- 1700 K：火柴光
- 1850 K：蠟燭
- 2800 K：鎢燈（白熾燈）的常見色溫
- 3000 K：鹵素燈及黃光日光燈的常見色溫
- 3350 K：演播室「CP」燈
- 3400 K：演播室枱燈、照相泛光燈（不是閃光燈）等...
- 4100 K：月光、淺黃光日光燈
- 5000 K：日光
- 5500 K：平均日光、電子閃光（因廠商而異）
- 5770 K：有效太陽溫度
- 6420 K：氙弧燈
- 6500 K：最常見的白光日光燈色溫
- 9300 K：電視螢幕(類比)
5000K和6500K的黑體的顏色分別接近於普通D50和D65的發光物，這通常用於顏色再現的場合（攝影、出版，等等）。
燈泡的功率 （20或100瓦）似乎能夠改變其色彩，但其實只會改變它的光度，而我們的眼睛對這個非常敏感，顏色看起來就不同了。
對於基於黑體的光線，藍色比紅色更「熱」，紅色其實是更「冷」的顏色。這跟我們傳統的認知不一樣，大家都把藍色跟「冷色」聯繫在一起，紅色跟「暖色」聯繫在一起。這種傳統概念其實是從其他方面演化來的，比較涼的水、冰看起來是藍色，火、加熱的金屬的色調是偏紅。相反的是，這恰恰證明了紅色是所有可見光中最「冷」的顏色——紅色是隨着金屬溫度升高放射出來的第一個顏色。觀察一下普通白熾燈泡，白熾燈發出的橘色光貫穿了它們的一生，白熾燈泡燈絲熔斷的一剎那，發出的光線顯而易見的有些偏藍——熔斷的一剎那間，燈絲比以往熱得多，燈泡玻璃上的焦痕就是個證據。
在非正式場合，「色溫」也可以代表「白平衡」。請注意，色溫只涉及一個變量（以熱力學溫標K做單位），而白平衡同時牽涉到兩個（紅色值、藍色值）。
在攝影術領域中，另一種表現色溫的數量叫做mired（邁爾德，逆標色溫，用色溫的倒數來標誌溫度的單位）。就很簡單的一套公式就能在色溫和mired之間換算。（關於換算的公式，以及採用mired的原因，請參照mired條目）
光色的應用
[編輯]| 名稱 | 說明 |
|---|---|
| 暖色光 | 暖色光的色溫在3300K以下，暖色光與白熾燈相近，2000K上下的色溫則類似燭光，紅光成分較多，能給人以溫暖，健康，舒適，比較想睡的感受。適用與家庭，住宅，宿舍，賓館等場所或溫度比較低的地方；睡前一段時間將光源調整為暖色光較佳，越低的色溫越可以維持退黑激素的分泌量。 |
| 中性色光 | 又叫冷白色，它的色溫在3300K到5300K之間，中性色由於光線柔和，使人有愉快，舒適，安詳的感受。適用與商店，醫院，辦公室，飯店，餐廳，候車室等場所。 |
| 冷色光 | 又叫日光色，它的色溫在5300K以上，光源接近自然光，有明亮的感覺，使人精力集中及不容易睡着。適用與辦公室，會議室，教室，繪圖室，設計室，圖書館的閱覽室，展覽櫥窗等場所。 |
色溫的應用
[編輯]膠片攝影術
[編輯]膠片有的時候會誇大光線的顏色。比起白光下肉眼觀測到的物體顏色，照片中物體的顏色可能會變得偏藍或者偏桔紅色。為了追求自然色彩印刷而進行的攝影中，色彩平衡需要被校對。
桌面出版
[編輯]在桌面出版行業，對於一些顏色匹配軟件，知道你的顯示器色溫是很重要的。
電視，視頻和數碼靜止照相機
[編輯]在這些領域，色溫被稱作「白平衡」。攝像或攝影設備會自動測量色溫，也給出幾個常用情況下對應的色溫。在較專業的相機上也可以直接設置它。
藝術應用中的色溫控制
[編輯]水族箱燈管的應用
[編輯]- 淡水草缸的應用2700k
- 海水珊瑚魚缸的應用
生理時鐘調節
[編輯]較高的色溫會讓人有精神，而較低的色溫則告訴人腦該睡覺了：白天時的藍天白雲色溫是5000k起跳，而黃昏的色溫不到3000k，月光色溫是4100k，過去使用的火光色溫也不到3000k，人類自然會這樣的生理反應。
在白天時採用較高色溫的光源照明，夜間照明則使用低色溫光源，這樣生理時鐘就比較不容易紊亂。
相關色溫
[編輯]相關色溫（correlated color temperature，Tcp）是使用特定已知的顏色刺激值（stimulus）在相同亮度及特定條件下重新組成為最接近浦郎克輻射體之色溫即稱之。[2]
動機
[編輯]黑體輻射是判斷光源白色程度的一種參考。黑體可用色溫來描述其色相（Hue）變化。以類比方式來說，近似浦郎克的光源如螢光燈（fluorescent），高壓放電燈可以用相關色溫（CCT）方式來判定，使用浦郎克輻射體來做似乎是很好的方法。
演色性指數
[編輯]參見
[編輯]參考資料
[編輯]- 參考文獻
- Berns, Roy S. Billmeyer and Saltzman's Principles of Color Technology 3rd edition. New York: Wiley. 2000. ISBN 978-0-471-19459-0.
- Stroebel, Leslie; John Compton; Ira Current; Richard Zakia. Basic Photographic Materials and Processes 2nd edition. Boston: Focal Press. 2000. ISBN 978-0-240-80405-7.
- Wyszecki, Günther; W. S. Stiles. Color Science Concept and Methods, Quantitative Data and Formulae. New York: Wiley. 1982. ISBN 978-0-471-02106-3.
- 腳註
- ^ CIE/IEC 17.4:1987 {{cite web|https://www.stemod.com.tw/2020/07/06/cct/ （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
- ^ CIE/IEC 17.4:1987 存档副本. [2010-02-05]. （原始內容存檔於2010-02-27）., International Lighting Vocabulary (ISBN 978-3-900734-07-7)[4]
外部連結
[編輯]- Charles Poynton's Color FAQ （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） for the basics.
- Frequently asked questions about Color Physics - also includes history of the CIE color specification
- What color is a blackbody? （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） - Colorimetrically-calculated blackbody RGB color values and comment
- Color-temperature: visualising blackbody radiation （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） - Blackbody curves for typical lightsources, and colorimetrically-calculated blackbody color strip
- Specifying Color GE's "Learn About Light" pages
