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色溫

關注:235 發表時間:2018-09-28 14:12:42

自然界的光線不總是相同的。可感知到的一個物體顏色依賴于照射到他的光源。人類的大腦可以很好地“校正”這些顏色變化,但是我們所使用的膠片或CCD/CMOS感光器卻不能完成這樣的任務。    

如果一個物體燃燒起來,首先火焰是紅色的,隨著溫度升高然后它變成了橙黃色,然后變成白色,***呢,藍色出現了。蘇格蘭數學家和物理學家lord kelvin在1848年最早發現了熱與顏色的緊密結合關系,并且留給世界了一個偉大的“***零度”(-273.16攝氏度)概念。從此創立了開氏溫標(Kelvin temperature scale)。這就是我們今天談論色溫的理論基礎。

開氏溫標用K(kelvin的縮寫)單位來表示溫度,越低的數值表示越“紅”,越高的數值表示越“藍”。紅和藍并不是光線本身顏色,只是表明光譜中的紅或藍成分較多。下面看看開氏溫標中的常見標準:    

“***零度”在開試溫標中表示為0K,對應的是-273.16攝氏度或-459華氏度,在這個溫度下物質的熱活性完全停止。    

蠟燭的色溫一般在1800K    白熾燈在3000K    晴天為5200K    陽光直射下5000K    陰天下6500-9000K    深藍的天空本身可以到20000K!

光源 :色度學是色彩混合的定量科學,根據三原色理論,任何一種色彩都可以用一定組成的三原色匹配出來,如電腦顯示器的發光原理就是利用三束電子分別轟擊紅、綠、藍三種熒光粉而形成千萬種不同顏色的。而生理試驗也間接證明了人的眼睛中有對應三種顏色非常敏感的感光細胞,雖然沒有搞清其生理機理,但有助于我們解釋許多現象。廣義地講,一切能在可見光波長范圍內輻射電磁波的東西都可以稱為光源;狹義地講,就是指照明,能在可見光整個波段范圍內能提供較均勻分布的光能輻射體才是光源。    

1、天然光源 在電氣照明出現之前,人類接觸到的最重要的光源是日光和火焰。大自然還出現閃電這種放電光源以及生物與化學發光的熒光等生物光源。日光的光譜組成隨一天的時間、云量和季節而變化,還與采光方向有關,因此是一種是周期性變化且不穩定的光源,自然界的其他發光現象則極具偶然性,并且很不穩定,難于控制和駕馭。但日光具有相對長時間的持續照明,當天氣穩定時,也有相對長時間的穩定輻射,穩定的規律,而且在適當的條件下,日光也是最理想的白光。正是日光這種照明特點,造就了自然萬物的生命節律與作息模式。除此之外火焰是人類掌握利用的第二種主要的光源。     

2、人造光源1889年,愛迪生發明了電燈。從此,人類開始大量使用人造光源。電的使用,徹底告別了漫長的黑夜。由于科學技術的發展,越來越多的新型人造光源不斷出現,各種絢爛繽紛的燈點綴了我們的生活。人造光源在工業生產和民用照明以及我們從事的廣告業中大量采用。   

 (1)白熾燈 利用鎢絲的熱效應發光,由于成本和制造工藝簡單,因此使用最為廣泛。光譜色溫大約為2800~3000K。發光效率低,適合居室照明,不適合廣告照明。    

(2)鹵鎢燈 在白熾燈中充入鹵素蒸汽,如碘、溴等,并用熱膨脹系數極少的石英玻璃作外殼,提高其工作溫度。這種燈的光譜色溫為3400K,比普通白熾燈高400~500K,明顯改變燈光的現色性,而且發光效率高。廣泛應用在汽車車燈、放映機、影樓攝影和影視拍攝中要求顯色性能高的場合。近年來,不斷在戶外廣告的照明中采用。   

 (3)高壓鈉燈和汞燈 這兩種燈原理都是采用高壓氣體放電發光。雖然發光效率***,但其顯示色性極差。一般用在公路照明或工廠輔助照明中,而不用在廣告照明中。    

(4)普通日光燈 這種燈主要采用低壓氣體放電發光。由于其采用的熒光粉是混合的,因此可以在整個可見光波段內提供足夠的輻射能。并可以根據熒光粉的比例來生產各種顏色的燈。其色溫主要有:3000K、4000~5000K和6500~7400K。冷白型日光燈十分接近晴天的平均日光,由于其壽命長、發光效率高、現色性好,因此成為優良的室內外照明光源。現代廣告中的大量燈箱廣告主要采用電子啟動的日光燈。    

(5)高壓氖燈 高壓氖燈受激發光的物質是惰性氣體氖原子,它發出的光是最理想的日光型白光(色溫6250K)。為了能承受高壓高溫,氖燈的玻璃殼是用很厚的石英玻璃作成的。但高壓氖燈的電極間距很小,僅有幾個毫米。光呈冷白色,是理想的模擬平均日光的施照體。顯色性極好,不但可用于要求顯色性高的室外照明,又可用作放映彩色影片的光源,也是現代色彩測定用的標準光源之一。    

(6)霓虹燈 嚴格地講,霓虹燈不應該是一種照明光源。它是利用惰性氣體發光,但其發光的色飽和度***,因此色彩艷麗,非常適合夜晚的戶外廣告造型。夜晚的城市中,霓虹燈是最絢爛的主角。 

◆ 色溫    色溫即光源色品質量的表征。光源的色品質量,也就是說要了解一個光源的光的色相傾向和色飽和程度。在技術上,我們用色溫(K)來表示光源的色品質。對于色溫與光源的色品質,可以有這樣認為,色溫越高,光越偏冷,色溫越低,光越偏暖。國際照明協會制。標準中,D65色溫為6500K,這種光源的輻射能分布與典型的平均定了三種供色彩測定用的標準光源:CIEILL A、CIEILL B、CIEILL C(具體內容參照相關資料)日光十分相似,故應用最廣。因日光隨氣候和時間而異,其光源色溫在5500~7500K間變化。許多顯示器都提供了色溫選擇,一股有5600K、6500K、9300K。許多人習慣選擇9300K或6500K的色溫。    等能光源E是一種理想的輻射能分布完全均勻的光源的相關色溫只有5400K,相當于直射陽光,故仍是一種偏暖的白光。根據人眼的色知覺判斷,理想的白是偏冷的,即為色溫較高的白光。索尼顯示器的白色偏冷,因此感覺其色彩非常艷麗,適合人眼的特點。熒光增白劑的作用是通過在涂料里加少量的藍顏料,來增強冷和白的感覺。下面是標準光源和日光的相關參數。

■ 標準D65     6500K

■ 直射陽光    5330K

■ 陰天天光    6500K 

■ 45°仰角北天空 10000K 

■ 等能光源E    5400K    

大家都知道,電腦顯示器所發出的輻射對人體是有害的。但是,長期使用未正確調校色溫的顯示器,對人的眼睛也潛藏的巨大的危害,并直接影響用戶的學習和工作效率。因而,正確認識和了解色溫與顯示器的關系,對于長期使用顯示器的用戶無疑是非常重要的。     

在任何溫度下能完全吸收照射其上輻射能的物體稱之為黑體。對于一定溫度的黑體,必須有一定的光譜分布功率對應,一定的光譜分布又對應一定的顏色。人們將一黑體加熱到不同溫度所發出的光色來表達一個光源的顏色,叫做一個光源的顏色溫度,簡稱色溫。例如:光源的顏色與黑體加熱到6500K所發出的光色相同,則此光源的色溫就是6500K。色溫常用等熱力溫標表示,也就是常說的“開爾文”(符號K)。    

色溫只表示光源的光譜成分,而不表明發光強度。色溫高,表示短波成分多一些,偏藍綠色;色溫低,表示長波的成分多一些,偏紅黃色。光源色溫雖然與明暗度不是一個概念,但色溫高低直接影響明暗度與對比度。同時,色溫的高低與人眼對光色的感受關系很大。視力的實質就是一些光化學反應在視神經中的重現,在光化學反應的運作中,視網膜內的一些特殊物質(視紫素)遇光發生分解,分解物質刺激視神經就產生了視覺。    

刺激太多人就會眼暈,很不舒服。人對顏色的感受實際上是圓錐細胞和圓柱細胞這兩種感光細胞的光化學反應,以及作為本能遺傳下來的心理反應共同作用的結果。人類的視覺器官在幾百萬年的進化過程中一直習慣于日光,畢竟人類還是一種晝間“動物”。在進化的旅程里又有了火,因此人眼也比較習慣于火光。    

對日光這種連續光譜結構來說,通常中午色溫約在5000~7000K,日出日落時大約2000~4000K。火光也是連續光譜,而油燈、蠟燭也算火光,普通電燈也接近火光,約2900K。現代光源種類很多,色溫跨度也很大,怎樣的色溫對人類較為適合呢?    

能自己發光的物體就是光源。顯示器也是一種光源,對于在室內工作的電腦操作人員來說,它帶來的視覺感受就是第二個“太陽”。選擇合適的色溫,會對提高工作效率起到事半功倍的作用。沉穩、恬靜的人適合選擇6500~9000K的色溫,而熱情奔放的人適于選用4000~5600K的色溫。    

愛玩戰斗類游戲的人可適當選擇高色溫,長時間的拼殺,刺刀見紅,用高色溫來一點“秋高氣爽”的感覺。喜愛色彩明朗的益智類游戲的朋友,可稍為降低色溫,這更能增加一點浪漫情懷。    

但對于從事出版印刷、平面設計的人士來說,對色溫的要求是極嚴格的。通常一些印刷品和相片要在日光下觀賞,那么就要求顯示器發的光與環境光(工作室照明光或窗戶所采的日光)混合后的光色盡可能接近日光,一般平均6500K左右比較合適。在處理感光膠片時更要注意:色溫的變化會帶來強烈的偏色。    

一個校正不好的顯示器,會極大的浪費工作時間,甚至人心理、出現重大的經濟損失。市售的顯示器型號很多,顯示穩定性與顯示效果差別也很大,如何才能擁有一臺具有專業品質的顯示器?針對色溫對生理以及實際工作中非常重要的影響,進行良好的校正是非常必要的。一般較好的顯示器都具有色溫可調功能,用戶可根據自己的情況進行選擇(色溫較正請參看顯示器的說明書)。    

對于長時間面對顯示器的操作人員或者狂熱的游戲迷,色溫的影響是潛移默化的,但往往會影響最終的結果。你內心的激情浪花可能因此平息,而靈感的熊熊火花也會為此熄滅,真是太不值了。現在市場上銷售的大部分顯示器都帶色溫校正或色溫選擇功能,但往往被忽略了。其實,對眼睛來說:選擇合適的色溫非常重要,而眼睛是心靈之窗,為珍惜您美麗的心靈之窗請重視色溫吧!    顯示器色溫關乎健康色溫:光源發射光的顏色與黑體在某一溫度下輻射光色相同時,黑體的溫度稱為該光源的色溫。  

因為大部分光源所發出的光皆通稱為白光,故光源的色表溫度或相關色溫度即用以指稱其光色相對白的程度,以量化光源的光色表現。根據Max Planck的理論,將一具完全吸收與放射能力的標準黑體加熱,溫度逐漸升高光度亦隨之改變;CIE色座標上的黑體曲線(Black body locus)顯示黑體由紅——橙紅——黃——黃白——白——藍白的過程。黑體加溫到出現與光源相同或接近光色時的溫度,定義為該光源的相關色溫度,稱色溫,以***溫K(Kelvin,或稱開氏溫度)為單位(K=℃+273.15)。因此,黑體加熱至呈紅色時溫度約527℃即800K,其他溫度影響光色變化。  

光色愈偏藍,色溫愈高;偏紅則色溫愈低。一天當中畫光的光色亦隨時間變化:日出后40分鐘光色較黃,色溫3,000K;正午陽光雪白,上升至4,800-5,800K,陰天正午時分則約6,500K;日落前光色偏紅,色溫又降至紙2,200K。其他光源的相關色溫度。    

因相關色溫度事實上是以黑體輻射接近光源光色時,對該光源光色表現的評價值,并非一種精確的顏色對比,故具相同色溫值的二光源,可能在光色外觀上仍有些許差異。僅馮色溫無法了解光源對物體的顯色能力,或在該光源下物體顏色的再現如何。不同光源環境的相關色溫度

光源     色溫    

北方晴空    8000-8500k     

陰天    6500-7500k     

夏日正午陽光     5500k    

金屬鹵化物燈    4000-4600k     

下午日光     4000k     

冷色營光燈    4000-5000k     

高壓汞燈    3450-3750k    

暖色營光燈    2500-3000k     

鹵素燈     3000k     

 鎢絲燈     2700k     

高壓鈉燈     1950-2250k     

蠟燭光     2000k     

光源色溫不同,光色也不同,色溫在3300K以下有穩重的氣氛,溫暖的感覺;色溫在3000--5000K為中間色溫,有爽快的感覺;色溫在5000K以上有冷的感覺。不同光源的不同光色組成***環境,如表: 

色溫    光色    氣氛效果    

>5000K    清涼(帶藍的白色)    冷的氣氛      

3300-5000K    中間(白)    爽快的氣氛    

<3300K    溫暖(帶紅的白色)    穩重的氣氛    

a、色溫與亮度 高色溫光源照射下,如亮度不高則給人們有一種陰氣的氣氛;低色溫光源照射下,亮度過高會給人們有一種悶熱感覺。b、光色的對比 在同一空間使用兩種光色差很大的光源,其對比將會出現層次效果,光色對比大時,在獲得亮度層次的同時,又可獲得光色的層次。


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