La temperatura di colore di una fonte di luce è la temperatura di un radiatore ideale per il corpo nero che irradia luce di un colore paragonabile a quello della fonte di luce. La temperatura del colore è una caratteristica della luce visibile che ha importanti applicazioni nell’illuminazione, fotografia, videografia, editoria, manifattura, astrofisica, orticoltura e altri campi. In pratica, la temperatura del colore è significativa solo per le sorgenti luminose che corrispondono in realtà un po ‘strettamente alla radiazione di alcuni corpi neri, cioè quelli su una linea da rossastro / arancio via giallo e bianco più o meno bianco a bluastro; non ha senso parlare della temperatura del colore di, ad esempio, una luce verde o viola. La temperatura del colore è convenzionalmente espressa in kelvin, usando il simbolo K, un’unità di misura per la temperatura assoluta.

Le temperature di colore superiori a 5000 K sono chiamate “colori freddi” (bianco bluastro), mentre le temperature di colore inferiori (2700-3000 K) sono chiamate “colori caldi” (bianco giallastro attraverso rosso). “Caldo” in questo contesto è un’analogia con il flusso di calore irradiato della tradizionale illuminazione a incandescenza piuttosto che con la temperatura. Il picco spettrale della luce di colore caldo è più vicino all’infrarosso, e la maggior parte delle fonti di luce calde e colorate emettono radiazioni infrarosse significative. Il fatto che l’illuminazione “calda” in questo senso abbia effettivamente una temperatura di colore “più fredda” spesso porta a confusione.

Categorizzazione di illuminazione diversa
La temperatura di colore della radiazione elettromagnetica emessa da un corpo nero ideale è definita come la sua temperatura superficiale in kelvin, o alternativamente in mired (kelvin micro-reciproci). Ciò consente la definizione di uno standard in base al quale vengono confrontate le sorgenti luminose.

Nella misura in cui una superficie calda emette radiazioni termiche ma non è un radiatore ideale per il corpo nero, la temperatura del colore della luce non è la temperatura effettiva della superficie. La luce di una lampada a incandescenza è la radiazione termica e il bulbo si avvicina a un radiatore ideale per il corpo nero, quindi la sua temperatura di colore è essenzialmente la temperatura del filamento. Quindi una temperatura relativamente bassa emette un rosso opaco e una temperatura elevata emette il quasi bianco della tradizionale lampadina a incandescenza. I metalmeccanici sono in grado di giudicare la temperatura dei metalli caldi dal loro colore, dal rosso scuro al bianco-arancio e poi al bianco (vedi calore rosso).

Molte altre fonti luminose, come lampade fluorescenti o LED (diodi emettitori di luce) emettono luce principalmente da processi diversi dalla radiazione termica. Ciò significa che la radiazione emessa non segue la forma di uno spettro del corpo nero. A queste fonti viene assegnata la cosiddetta temperatura del colore correlata (CCT). CCT è la temperatura di colore di un radiatore di corpo nero che alla percezione del colore umano si avvicina di più alla luce della lampada. Poiché non è necessaria tale approssimazione per la luce a incandescenza, il CCT per una luce a incandescenza è semplicemente la sua temperatura non regolata, derivata dal confronto con un radiatore di corpo nero.

Il Sole
Il sole si avvicina molto a un radiatore di colore nero. La temperatura effettiva, definita dalla potenza radiativa totale per unità quadrata, è di circa 5780 K. La temperatura del colore della luce solare sopra l’atmosfera è di circa 5900 K.

Mentre il Sole attraversa il cielo, potrebbe sembrare rosso, arancione, giallo o bianco, a seconda della sua posizione. Il cambiamento del colore del Sole nel corso della giornata è principalmente il risultato della dispersione della luce e non è dovuto a cambiamenti nella radiazione del corpo nero. Il colore blu del cielo è causato dalla dispersione di Rayleigh della luce solare da parte dell’atmosfera, che tende a disperdere la luce blu più della luce rossa.

Alcune luci mattutine e serali (ore dorate) hanno una temperatura di colore più bassa a causa dell’aumento della diffusione della luce a bassa lunghezza d’onda dall’effetto Tyndall. Questo effetto è stato particolarmente pronunciato a causa dell’aumento delle piccole particelle di polvere nell’atmosfera dopo le eruzioni del Monte Tambora nel 1815 e del Krakatoa nel 1883, che ha dato origine a intensi tramonti rossi in tutto il mondo.

La luce diurna ha uno spettro simile a quello di un corpo nero con una temperatura di colore correlata di 6500 K (standard di visualizzazione D65) o 5500 K (standard fotografico bilanciato alla luce del giorno).

applicazioni

Illuminazione
Per l’illuminazione degli interni degli edifici, è spesso importante tenere conto della temperatura del colore dell’illuminazione. Una luce più calda (cioè una temperatura di colore inferiore) viene spesso utilizzata nelle aree pubbliche per favorire il rilassamento, mentre una luce più fredda (più alta temperatura del colore) viene utilizzata per migliorare la concentrazione, ad esempio nelle scuole e negli uffici.

L’oscuramento CCT per la tecnologia LED è considerato un compito difficile, poiché gli effetti di binning, età e temperatura di deriva dei LED cambiano il valore reale del valore del colore. Qui vengono utilizzati sistemi di loop di feedback, ad esempio con sensori di colore, per monitorare e controllare attivamente l’output a colori di più LED di miscelazione del colore.

acquacoltura
Nella pesca, la temperatura del colore ha diverse funzioni e focolai nei vari rami.

Negli acquari d’acqua dolce, la temperatura di colore è generalmente preoccupante solo per produrre un display più attraente. Le luci tendono ad essere progettate per produrre uno spettro attraente, a volte con un’attenzione secondaria per mantenere vive le piante negli acquari.

In un acquario di acqua salata / barriera corallina, la temperatura del colore è una parte essenziale della salute del serbatoio. Entro circa da 400 a 3000 nanometri, la luce di una lunghezza d’onda più breve può penetrare più in profondità nell’acqua rispetto alle lunghezze d’onda più lunghe, fornendo fonti energetiche essenziali alle alghe ospitate nel corallo (e sostenendo). Questo è equivalente a un aumento della temperatura del colore con profondità dell’acqua in questo intervallo spettrale. Poiché il corallo di solito vive in acque poco profonde e riceve un’intensa luce solare diretta, l’attenzione era rivolta a simulare questa situazione con 6500 luci K. Nel frattempo le sorgenti luminose a temperatura più elevata sono diventate più popolari, prima con 10000 K e più recentemente con 16000 K e 20000 K. L’illuminazione attinica all’estremità viola dell’intervallo visibile (420-460 nm) viene utilizzata per consentire la visione notturna senza aumentare le alghe sbocciare o migliorare la fotosintesi e rendere i colori alquanto fluorescenti di molti coralli e pesci “pop”, creando carri armati più luminosi.

Fotografia digitale
Nella fotografia digitale, il termine temperatura del colore è talvolta usato in modo intercambiabile con il bilanciamento del bianco, che consente una rimappatura dei valori del colore per simulare le variazioni della temperatura del colore ambientale. La maggior parte delle fotocamere digitali e il software di immagini RAW forniscono preimpostazioni che simulano valori ambientali specifici (ad esempio, sole, torbidità, tungsteno, ecc.) Mentre altre consentono l’immissione esplicita di valori di bilanciamento del bianco in kelvin. Queste impostazioni variano i valori dei colori lungo l’asse blu-giallo, mentre alcuni software includono controlli aggiuntivi (a volte etichettati come “tinta”) aggiungendo l’asse magenta-verde, e sono in qualche misura arbitrari e una questione di interpretazione artistica. È improbabile che l’uso di valori assoluti di temperatura del colore sia popolare tra i fotografi digitali, come noteranno quelli con background di scienze fisiche. Tuttavia l’idea generale di alto K (blu-bianco) e basso K (rosso-arancione) informerà tutti coloro che cercano di sperimentare con il proprio hardware e software.

Pellicola fotografica
Il film di emulsione fotografica a volte sembra esagerare il colore della luce, in quanto non risponde al colore dell’illuminazione nel modo in cui la percezione visiva umana lo fa. Un oggetto che sembra bianco può risultare molto blu o arancione in una fotografia. Potrebbe essere necessario correggere il bilanciamento del colore durante la stampa per ottenere una stampa a colori neutri. L’entità di questa correzione è limitata in quanto la pellicola a colori ha normalmente tre strati sensibili a diversi colori e quando viene usata sotto la sorgente di luce “sbagliata”, ogni strato potrebbe non rispondere proporzionalmente, dando strani getti di colore nelle ombre, sebbene i toni medi possano sono stati correttamente bilanciati in bianco sotto l’ingranditore. Anche le fonti di luce con spettro discontinuo, come i tubi fluorescenti, non possono essere completamente corrette nella stampa, dal momento che uno degli strati potrebbe a malapena aver registrato un’immagine.

Il film fotografico è fatto per specifiche fonti di luce (più comunemente film di luce naturale e film di tungsteno) e, se utilizzato correttamente, creerà una stampa a colori neutri. Abbinare la sensibilità del film alla temperatura del colore della sorgente luminosa è un modo per bilanciare il colore. Se la pellicola al tungsteno viene utilizzata al chiuso con lampade a incandescenza, la luce giallognola delle lampade a incandescenza al tungsteno appare bianca (3200 K) nella fotografia. La pellicola negativa a colori è quasi sempre bilanciata alla luce del giorno, poiché si presume che il colore possa essere regolato nella stampa (con limitazioni, vedi sopra). La pellicola di trasparenza a colori, essendo il manufatto finale nel processo, deve essere abbinata alla fonte di luce o i filtri devono essere utilizzati per correggere il colore.

Per correggere il bilanciamento del colore, è possibile utilizzare filtri su un obiettivo della fotocamera o gel colorati sulle sorgenti luminose. Quando si scatta con una fonte di luce bluastra (alta temperatura di colore), ad esempio in una giornata nuvolosa, all’ombra, alla luce della finestra, o se si utilizza una pellicola di tungsteno con luce bianca o blu, un filtro giallo-arancio correggerà questo problema. Per riprese con pellicola di luce diurna (calibrata a 5600 K) sotto fonti di luce scaldate (bassa temperatura di colore) come tramonti, candele o lampade al tungsteno, è possibile utilizzare un filtro bluastro (ad es. # 80A). Sono necessari filtri più sottili per correggere la differenza tra, ad esempio, lampade al tungsteno da 3200 K e 3400 K o per correggere il getto leggermente blu di alcuni tubi flash, che possono essere 6000 K.

Se c’è più di una fonte di luce con temperature di colore diverse, un modo per bilanciare il colore è usare la pellicola di luce diurna e posizionare filtri gel che correggono il colore su ogni fonte di luce.

I fotografi usano a volte i misuratori della temperatura del colore. Questi sono generalmente progettati per leggere solo due regioni lungo lo spettro visibile (rosso e blu); quelli più costosi leggono tre regioni (rosso, verde e blu). Tuttavia, sono inefficaci con fonti come lampade fluorescenti o a scarica, la cui luce varia a colori e potrebbe essere più difficile da correggere. Poiché questa luce è spesso verdastra, un filtro magenta può correggerlo. Strumenti di colorimetria più sofisticati possono essere utilizzati se mancano tali strumenti.

Desktop publishing
Nel settore dell’editoria desktop, è importante conoscere la temperatura del colore di un monitor. Il software di corrispondenza dei colori, come ColorSync di Apple per Mac OS, misura la temperatura del colore di un monitor e regola di conseguenza le sue impostazioni. Ciò consente al colore su schermo di corrispondere più strettamente al colore stampato. Le comuni temperature del colore del monitor, insieme agli illuminanti standard corrispondenti tra parentesi, sono le seguenti:

5000 K (D50)
5500 K (D55)
6500 K (D65)
7500 K (D75)
9300 K

D50 è una stenografia scientifica per un illuminante standard: lo spettro di luce diurna con una temperatura di colore correlata di 5000 K. Esistono definizioni simili per D55, D65 e D75. Le designazioni come D50 vengono utilizzate per aiutare a classificare le temperature di colore dei tavoli luminosi e le cabine di visualizzazione. Quando si visualizza una diapositiva a colori su un tavolo luminoso, è importante che la luce sia correttamente bilanciata in modo che i colori non siano spostati verso il rosso o il blu.

Le fotocamere digitali, la grafica Web, i DVD, ecc., Sono normalmente progettati per una temperatura di colore di 6500 K. Lo standard sRGB comunemente usato per le immagini su Internet stabilisce (tra le altre cose) un punto bianco di visualizzazione di 6500 K.

TV, video e fotocamere digitali
Le norme NTSC e PAL TV richiedono uno schermo TV conforme per visualizzare un segnale elettrico in bianco e nero (minima saturazione del colore) a una temperatura di colore di 6500 K. Su molti televisori di tipo consumer, c’è una deviazione molto evidente da questo requisito. Tuttavia, i televisori consumer di fascia più alta possono avere la temperatura del colore regolata su 6500 K utilizzando un’impostazione preprogrammata o una calibrazione personalizzata. Le attuali versioni di ATSC richiedono esplicitamente che i dati relativi alla temperatura del colore siano inclusi nel flusso di dati, ma le vecchie versioni di ATSC hanno permesso di omettere questi dati. In questo caso, le versioni correnti di ATSC citano gli standard di colorimetria predefiniti a seconda del formato. Entrambi gli standard citati specificano una temperatura di colore di 6500 K.

La maggior parte delle fotocamere digitali e video è in grado di regolare la temperatura del colore ingrandendo un oggetto bianco o neutro e impostando il “bilanciamento del bianco” manuale (dicendo alla telecamera che “questo oggetto è bianco”); la fotocamera mostra quindi il bianco vero come bianco e regola di conseguenza tutti gli altri colori. Il bilanciamento del bianco è necessario soprattutto quando ci si trova al chiuso sotto luci fluorescenti e quando si sposta la fotocamera da una situazione di illuminazione a un’altra. La maggior parte delle fotocamere dispone anche di una funzione automatica di bilanciamento del bianco che tenta di determinare il colore della luce e correggere di conseguenza. Sebbene queste impostazioni fossero inaffidabili, sono molto migliorate nelle moderne fotocamere digitali e producono un bilanciamento del bianco accurato in un’ampia varietà di situazioni di illuminazione.

Applicazione artistica tramite il controllo della temperatura del colore

Gli operatori di videocamere possono bilanciare il bianco con oggetti che non sono bianchi, minimizzando il colore dell’oggetto usato per il bilanciamento del bianco. Ad esempio, possono portare più calore in una foto bilanciando il bianco con qualcosa di blu chiaro, come il denim blu sbiadito; in questo modo il bilanciamento del bianco può sostituire un filtro o un gel di illuminazione quando questi non sono disponibili.

I cineasti non “bilanciano il bianco” allo stesso modo degli operatori di videocamere; usano tecniche come filtri, scelta del film, pre-flashing e, dopo lo scatto, color grading, sia con l’esposizione in laboratorio che digitalmente. I cineasti lavorano anche a stretto contatto con scenografi e addetti alla luce per ottenere gli effetti cromatici desiderati.

Per gli artisti, la maggior parte dei pigmenti e delle carte ha una dominante fredda o calda, in quanto l’occhio umano può rilevare anche una minima quantità di saturazione. Il grigio mescolato con giallo, arancione o rosso è un “grigio caldo”. Verde, blu o viola creano “fantastici grigi”. Si noti che questo senso della temperatura è il contrario di quello della temperatura reale; il bluer è descritto come “più freddo” anche se corrisponde a un corpo nero più caldo.

I progettisti dell’illuminazione a volte selezionano i filtri in base alla temperatura del colore, comunemente per abbinare la luce che è teoricamente bianca. Poiché gli apparecchi che utilizzano lampade a scarica producono una luce con una temperatura del colore considerevolmente più alta di quella delle lampade al tungsteno, l’uso dei due in combinazione potrebbe potenzialmente produrre un netto contrasto, quindi a volte sono montati apparecchi con lampade HID, che producono comunemente una luce di 6000-7000 K con 3200 filtri K per emulare luce al tungsteno. Gli apparecchi con funzioni di miscelazione del colore o con più colori (se inclusi 3200 K) sono anche in grado di produrre luce simile al tungsteno. La temperatura del colore può anche essere un fattore quando si selezionano le lampade, poiché ciascuna è probabile che abbia una temperatura di colore diversa.

Indice di resa cromatica
L’indice di resa cromatica CIE (CRI) è un metodo per determinare quanto l’illuminazione di una sorgente di luce di otto campioni di campioni è paragonabile all’illuminazione fornita da una sorgente di riferimento. Citato insieme, il CRI e il CCT forniscono una stima numerica di quale fonte di riferimento (ideale) si approssima meglio di una particolare luce artificiale, e quale sia la differenza.

Distribuzione di energia spettrale
Le fonti di luce e gli illuminanti possono essere caratterizzati dalla loro distribuzione di energia spettrale (SPD). Le relative curve SPD fornite da molti produttori potrebbero essere state prodotte utilizzando incrementi di 10 nm o più sul loro spettroradiometro. Il risultato è quello che sembrerebbe essere una distribuzione di energia più fluida (“fuller spectrum”) di quanto la lampada abbia effettivamente. A causa della loro distribuzione appuntita, sono consigliabili incrementi molto più fini per effettuare misurazioni di luci fluorescenti, e ciò richiede attrezzature più costose.
Temperatura del colore in astronomia

Distribuzione di potenza spettrale caratteristica di una stella A0V (Teff = 9501 K, cfr Vega) rispetto agli spettri del corpo nero. Lo spettro del corpo nero di 15000 K (linea tratteggiata) corrisponde alla parte visibile dell’SPD stellare molto meglio del corpo nero di 9500 K. Tutti gli spettri sono normalizzati per intersecarsi a 555 nanometri.

In astronomia, la temperatura del colore è definita dalla pendenza locale dell’SPD a una determinata lunghezza d’onda o, in pratica, a un intervallo di lunghezza d’onda. Dato, ad esempio, le grandezze di colore B e V che sono calibrate per essere uguali per una stella A0V (es. Vega), la temperatura di colore stellare T_ {C} è data dalla temperatura per la quale l’indice di colore BV di un corpo nero il radiatore si adatta a quello stellare. Oltre alla BV, possono essere usati anche altri indici di colore. La temperatura del colore può differire in gran parte dalla temperatura effettiva data dal flusso radiativo della superficie stellare. Ad esempio, la temperatura di colore di una stella A0V è di circa 15.000 K rispetto ad una temperatura effettiva di circa 9500 K.