光源の色温度(Color temperature)は、光源の色に匹敵する色の光を放射する理想的な黒体放射体の温度である。色温度は、照明、写真、ビデオ撮影、出版、製造、天体物理学、園芸などの分野で重要な用途を持つ可視光の特性です。実際には、色温度は、実際には、いくらかの黒体の放射、すなわち、赤色/橙色から黄色、多かれ少なかれ白色から青色の白色への線上の放射に幾分密接に対応する光源に対してのみ意味がある。たとえば緑色または紫色の光の色温度について話すことは意味をなさない。色温度は、絶対温度の測定単位である記号Kを使用して、慣用的にケルビンで表される。

5000Kを超える色温度は「クールな色」(青色の白色)と呼ばれ、低い色温度(2700~3000K)は「暖色」(黄色がかった白色から赤色)と呼ばれます。この文脈における「暖かい」は、温度ではなく伝統的な白熱電球の放射熱流に類似している。温かみのある光のスペクトルピークは赤外線に近く、ほとんどの自然な温かみのある光源は大きな赤外線を放射します。この意味での「暖かい」照明が実際に「より涼しい」色温度を有するという事実は、しばしば混乱を招く。

異なる照明の分類
理想的な黒体から放射される電磁放射の色温度は、その表面温度としてケルビンで、または代わりにミレ(マイクロ逆数ケルビン)として定義される。これにより、光源を比較する標準の定義が可能になります。

熱い表面が熱放射を放出するが理想的な黒体放射体ではない限り、光の色温度は表面の実際の温度ではない。白熱灯の光は熱放射であり、球は理想的な黒体放射体に近似するので、その色温度は本質的にフィラメントの温度である。したがって、比較的低い温度は鈍い赤色を放出し、高温は従来の白熱電球のほぼ白色を放射する。金属労働者は、熱い金属の温度を、暗赤色からオレンジ色、そして白色(赤色の熱を参照)の色で判断することができます。

蛍光灯またはLED(発光ダイオード)のような他の多くの光源は、主として熱放射以外のプロセスによって光を放射する。これは、放出された放射線が黒体スペクトルの形態に従わないことを意味する。これらのソースには、相関色温度(CCT)として知られているものが割り当てられています。 CCTは、人間の色知覚に最も近いランプからの光と一致する黒体放射体の色温度である。このような近似は白熱灯には必要ないので、白熱灯のCCTは黒体放射器との比較から導かれた単なる未調整温度です。

太陽
太陽は黒体ラジエーターによく似ています。 1平方単位当たりの全放射電力によって規定される有効温度は、約5780Kである。大気の上の太陽光の色温度は約5900Kである。

太陽が空を横切ると、その位置に応じて、赤、オレンジ、黄色、または白色のように見えることがあります。日中の太陽の色の変化は、主に光の散乱の結果であり、黒体放射の変化によるものではありません。空の青色は、大気による太陽光のレイリー散乱によって引き起こされ、赤色光以上に青色光を散乱する傾向があります。

一部の早朝と夜の光(ゴールデンアワー)は、チンダル効果による低波長光の散乱のために色温度が低くなります。この効果は、1815年のタンボラ山と1883年のクラカトアの噴火後の大気中の小さな塵粒子の増加により特に顕著であり、世界中の激しい赤い夕焼けを引き起こした。

昼光は、相関色温度が6500K(D65表示標準)または5500K(日光平衡写真フィルム標準)の黒体のスペクトルと類似している。

アプリケーション

点灯
照明建物のインテリアでは、照明の色温度を考慮に入れることが重要です。より緩やかな(より低い色温度の)光は、緩和を促進するために公共エリアで使用されることが多く、低温(より高い色温度)の光が例えば学校やオフィスなどの濃度を高めるために使用される。

LED技術のCCT調光は、LEDのビニング、経年変化および温度ドリフト効果が実際のカラー値出力を変更するため、困難な課題とみなされている。ここでは、複数のカラーミキシングLEDのカラー出力を能動的に監視して制御するために、例えばカラーセンサと共にフィードバックループシステムが使用される。

養殖
養魚では、色温度は様々な枝で異なる機能と焦点を持っています。

淡水水槽では、色温度は一般的にはより魅力的なディスプレイを生成するためにのみ関心事である。ライトは魅力的なスペクトルを作り出すように設計されていることがあります。時にはアクアリアの植物を生きたまま保つことに二次的な注意が払われます。

塩水/サンゴ水族館では、色温度はタンクの健康に不可欠です。約400〜3000ナノメートルの範囲内で、より短い波長の光は、より長い波長よりも深く水中に浸透し、サンゴに棲息する(および維持する)藻類に不可欠なエネルギー源を提供する。これは、このスペクトル範囲の水深に伴う色温度の上昇に相当します。サンゴは典型的には浅い水域に住み、強い熱帯の直射日光を受けるので、この状況を一度は6500 Kのライトでシミュレートしました。その間に、より高い温度の光源が最初に10000K、より最近では16000Kおよび20000Kで普及してきた。可視範囲(420~460nm)の紫色の端での化学​​線による照明は、藻を増やすことなく夜間視認を可能にするために使用されている光合成を盛り上げたり強化したり、多くのサンゴや魚の蛍光色を「ポップ」にして明るいディスプレイタンクを作り出しています。

デジタル写真
デジタル写真では、色温度という用語は、周囲の色温度の変化をシミュレートするために色値の再マッピングを可能にするホワイトバランスと互換的に使用されることがあります。ほとんどのデジタルカメラおよびRAW画像ソフトウェアは、ケルビンでのホワイトバランス値の明示的な入力を可能にするものの他に、特定の周囲値(例えば、日射り、曇り、タングステンなど)をシミュレートするプリセットを提供する。これらの設定は青 – 黄色の軸に沿って色の値が変わりますが、ソフトウェアによってはマゼンタ – 緑の軸を追加する追加のコントロール(「色合い」と表示されることもあります)が含まれており、ある程度は芸術的な解釈が必要です。絶対的な色温度値の使用は、物理学の背景を持つ人々が注意するように、デジタル写真家には普及しそうにないでしょう。しかし、高いK(青白)と低いK(赤オレンジ)の一般的な考え方は、自分のハードウェアとソフトウェアを実験しようとするすべての人に知らせるでしょう。

写真フィルム
写真乳剤フィルムは、時には人間の視覚のように照明色に反応しないので、光の色を誇張するように見える。白であると目に見えるオブジェクトは、写真では非常に青色またはオレンジ色になることがあります。ニュートラルカラー印刷を達成するために、印刷中にカラーバランスを補正する必要がある場合があります。カラーフィルムは通常異なる色に敏感な3つのレイヤーを持ち、「間違った」光源の下で使用されると、各レイヤーが比例して反応しないことがあり、シャドーに奇妙な色のキャストを与えるので、この補正の範囲は限られています。拡大鏡の下で正しくホワイトバランスが取られています。蛍光管のような不連続なスペクトルを有する光源は、いずれかの層がまったく画像を記録していない可能性があるので、印刷においても完全に補正することはできない。

写真フィルムは、特定の光源(最も一般的な昼光フィルムおよびタングステンフィルム)用に作られ、適切に使用されると、ニュートラルカラープリントが作成されます。フィルムの感度を光源の色温度に合わせることは、色のバランスをとる1つの方法です。タングステンフィルムを白熱灯の屋内で使用すると、タングステン白熱灯の黄橙色の光が写真に白く表示されます(3200 K)。カラーネガフィルムは、ほとんどの場合、昼光のバランスがとれています。これは、印刷時に色を調整できると想定されているためです(上記を参照してください)。プロセスの最終的なアーチファクトであるカラー透明フィルムは、光源に適合させなければならず、またはカラーを補正するためにフィルタを使用しなければならない。

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カメラレンズ上のフィルタ、または光源上のカラージェルを使用してカラーバランスを補正することができます。曇った日や日陰、窓の光のような青みがかった光(高色温度)で撮影する場合、または白や青の光でタングステンフィルムを使用する場合は、黄橙色のフィルターで補正します。太陽、キャンドルライト、タングステンライティングなどの暖かい(低色温度の)光源の下で昼光フィルム(5600Kに較正)で撮影する場合は、青色(例:#80A)のフィルターを使用できます。 3200Kタングステンランプと3400Kタングステンランプの違いを補正するため、または6000Kのフラッシュチューブのわずかに青いキャストを補正するために、より微妙なフィルタが必要です。

色温度が異なる複数の光源がある場合、色のバランスを取る1つの方法は、昼光フィルムを使用し、各光源に色補正ゲルフィルターを配置することです。

カメラマンは色温度計を使用することがあります。これらは通常、可視スペクトル(赤と青)に沿って2つの領域のみを読み取るように設計されています。より高価なものは3つの領域(赤、緑、青)を読み込みます。しかし、蛍光灯や放電灯などの光源では光の色が変わり、補正が困難な場合があります。この光はしばしば緑色であるため、マゼンタフィルタで補正することがあります。このようなメーターが不足している場合は、より洗練された測色ツールを使用できます。

デスクトップパブリッシング
デスクトップパブリッシング業界では、モニタの色温度を知ることが重要です。 Mac OSのAppleのColorSyncなどのカラーマッチングソフトウェアは、モニタの色温度を測定し、それに応じて設定を調整します。これにより、画面上の色を印刷色にさらに近づけることができます。一般的なモニタの色温度は、カッコ内の標準光源を照合すると同時に次のとおりです。

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

D50は標準的な光源の科学的簡略表記です:関連する色温度5000Kの昼光スペクトルD55、D65、D75についても同様の定義があります。ライトテーブルやブースの色温度を分類するのに役立ちます。ライトテーブルでカラースライドを見るときは、色が赤または青にシフトしないようにライトが適切にバランスされていることが重要です。

デジタルカメラ、ウェブグラフィックス、DVDなどは、通常、6500Kの色温度用に設計されています。インターネット上の画像に一般的に使用されているsRGB規格では、(とりわけ)6500 Kの表示白色点が規定されています。

テレビ、ビデオ、デジタルスチルカメラ
NTSCとPAL TVの規範では、6500Kの色温度で電気的に白黒の信号(最小色飽和度)を表示するための対応テレビ画面が必要です。多くの民生用テレビでは、この要件から非常に目立つ逸脱があります。しかし、ハイエンドのコンシューマーグレードのテレビでは、あらかじめプログラムされた設定やカスタムキャリブレーションを使用して、色温度を6500 Kに調整することができます。現在のバージョンのATSCでは、明示的に色温度データがデータストリームに含まれていることが要求されていますが、古いバージョンのATSCではこのデータを省略できます。この場合、現在のバージョンのATSCでは、フォーマットに応じてデフォルトの測色基準が引用されています。引用された両方の規格は、6500Kの色温度を規定している。

ほとんどのビデオおよびデジタルスチルカメラは、白色またはニュートラルな色のオブジェクトにズームし、マニュアル「ホワイトバランス」を設定することで色温度を調整できます(カメラに「このオブジェクトは白です」と指示します)。カメラは真の白を白として表示し、それに応じて他のすべての色を調整します。ホワイトバランスは、蛍光灯の下で屋内で、ある照明状況から別の照明状況にカメラを移動する場合に特に必要です。ほとんどのカメラには、自動的にホワイトバランス機能があり、ライトの色を決定し、それに応じて補正を試みます。これらの設定は一度は信頼できませんでしたが、今日のデジタルカメラでは大幅に改善され、さまざまな照明状況で正確なホワイトバランスを生成します。

色温度の制御による芸術的応用

ビデオカメラのオペレータは、白ではないオブジェクトをホワイトバランス調整して、ホワイトバランス調整に使用するオブジェクトの色を小さくすることができます。たとえば、薄い青色のデニムなど、薄い青色のものをホワイトバランス調整することで、より暖かさを絵にもたらすことができます。このようにしてホワイトバランシングはフィルタや照明ジェルを取り替えることができます。

映画撮影者は、ビデオカメラのオペレータと同じ方法で「ホワイトバランス」をとらない。フィルター、フィルムストックの選択、プリフラッシング、撮影後のカラーグレーディングなど、ラボでの露光とデジタルによる露光の両方を使用します。撮影技師は、セットデザイナーや照明クルーと緊密に協力して、望ましい色効果を実現します。

アーティストにとって、ほとんどの顔料や紙は、人間の目が微量の彩度でさえも検出できるので、涼しいか暖かいキャストをしています。グレーは、黄色、オレンジ、または赤と混ざり、「暖かい灰色」です。緑色、青色、または紫色は「クールグレイ」を作り出します。この温度感覚は実際の温度感覚の逆であることに注意してください。たとえより高温の黒体に対応していても、青色は「より涼しい」と記載されている。

照明デザイナーは、色温度によってフィルターを選択することがあります。一般的には、理論的には白色の光に合わせます。放電式ランプを使用する照明器具は、タングステンランプよりもかなり高い色温度の光を生成するので、2つを併用すると、かなりのコントラストが生じる可能性があるため、一般に6000-7000Kの光を生成するHIDランプを備えた照明器具タングステンライトをエミュレートする3200 Kフィルタカラーミキシング機能を備えたフィクスチャまたは複数の色(3200 Kを含む場合)も、タングステンのような光を生成することができます。また、色温度は、色温度が異なる可能性があるため、ランプを選択する際の要因となる可能性があります。

演色評価数
CIEカラーレンダリングインデックス(CRI)は、8つのサンプルパッチの光源の照度と、基準光源によって提供される照度との比較を決定する方法である。一緒に引用すると、CRIとCCTは、どの基準(理想)光源が特定の人工光に最も近似するか、およびその違いが何であるかの数値的な推定値を与える。

スペクトルパワー分布
光源および光源は、それらのスペクトルパワー分布(SPD)によって特徴づけることができる。多くのメーカーが提供する相対的なSPD曲線は、分光放射計で10nm以上の増分を使用して生成されている可能性があります。結果は、ランプが実際に有するよりもより滑らかな(「フルスペクトル」)電力分布と思われるものである。そのスパイク分布のために、蛍光灯の測定にはより細かい増分が望ましく、これはより高価な装置を必要とする。
天文学における色温度

黒体スペクトルと比較したA0V星(Teff = 9501K、Vega参照)の特徴的なスペクトルパワー分布。 15000 Kの黒体スペクトル(破線)は、恒星SPDの可視部分と9500 Kの黒体よりもはるかに優れています。すべてのスペクトルは、555ナノメートルで交差するように正規化されています。

天文学では、色温度は、所与の波長、または実際には波長範囲におけるSPDの局部的な傾きによって定義される。星の色温度T_ {C}は、A0Vの星(例えば、Vega)に対して等しくなるように較正された色の大きさBおよびVが与えられた場合、星の色温度T_ {C}は、ラジエターは恒星に合っています。 B-Vに加えて、他の色指標も使用することができる。色温度は、星表面の放射束によって与えられる実効温度と大きく異なる場合があります。例えば、A0V星の色温度は約9500Kの有効温度と比較して約15000Kである。

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