色温

色温可见光在摄影、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。

不同光照的分类

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·湯姆遜,第一代開爾文男爵為名的温标。[1]

白炽灯就非常接近于一个黑体辐射体。

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,所以其经常和相關色温(CCT)聯繫在一起,这是找到光源的感知色溫跟黑体最相近的方式。因为白炽灯并不需要这种處理,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。

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。

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。

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。

Increasing hues of the Planckian locus

[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]

一些常见的例子:

  • 1700 K:火柴光
  • 1850 K:蜡烛
  • 2800 K:钨灯(白炽灯)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」灯
  • 3400 K:演播室台灯,、照相泛光灯(不是闪光灯)等...
  • 4100 K:月光、淺黃光日光燈
  • 5000 K:日光
  • 5500 K:平均日光、电子闪光(因厂商而异)
  • 5770 K:有效太阳温度
  • 6420 K:氙弧灯
  • 6500 K:最常見的白光日光燈色溫
  • 9300 K:电视屏幕(模拟)

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)。

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。

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。

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(以熱力學溫標K做单位),而白平衡同时牵涉到两个(红色值、蓝色值)。

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。(关于换算的公式,以及采用mired的原因,请参照 mired条目)

光色的應用

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著。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;在睡前一段時間使用冷色光照明會增加入睡難度及患病可能,因此目前白光LED街燈的流行,其實對公眾健康有害。
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