색온도

광원의 색온도는 광원의 색과 비슷한 색의 빛을 방출하는 이상적인 흑체 방사체의 온도입니다. 색온도는 조명, 사진, 비디오 그래피, 출판, 제조, 천체 물리학, 원예 및 기타 분야에서 중요한 용도를 갖는 가시 광선의 특성입니다. 실제로, 색온도는 실제로 검은 색 몸체의 방사와 다소 근접한 광원에 대해서만 의미가 있습니다. 즉, 붉은 색 / 주황색에서 노란색을 거쳐 다소 흰색에서 청색을 띠는 선상에있는 색온도에 의미가 있습니다. 예를 들어 초록색 또는 자주색 빛과 같은 색온도에 대해 말하는 것은 이치에 맞지 않습니다. 색상 온도는 일반적으로 절대 온도에 대한 측정 단위 인 기호 K를 사용하여 켈빈으로 표시됩니다.

5000K 이상의 색온도는 “차가운 색”(푸른 빛을 띤 흰색)이라고 불리는 반면 낮은 색온도 (2700-3000K)는 “따뜻한 색”(황색을 띤 흰색 ~ 빨간색)이라고합니다. 이 문맥에서의 “온난화”는 온도보다는 전통적인 백열등 조명의 복사 열유속에 비유됩니다. 따뜻한 색의 스펙트럼 피크는 적외선에 더 가깝고 가장 자연스러운 따뜻한 색의 광원은 상당한 적외선을 방출합니다. 이 의미에서 “따뜻한”조명이 실제로 “쿨러”색온도를 가지고 있다는 사실은 종종 혼란을 낳습니다.

다양한 조명 분류
이상적인 흑체에서 방출되는 전자기 복사의 색온도는 켈빈 (Kelvins) 또는 이와는 다르게 mireds (micro-reciprocal kelvins)의 표면 온도로 정의됩니다. 이를 통해 광원을 비교하는 표준을 정의 할 수 있습니다.

고온 표면이 열 복사를 방출하지만 이상적인 흑체 복사기가 아닌 한, 빛의 색온도는 표면의 실제 온도가 아닙니다. 백열 램프의 빛은 열 방사이며 전구는 이상적인 흑체 방사체와 비슷하므로 색온도는 본질적으로 필라멘트의 온도입니다. 따라서 상대적으로 낮은 온도는 둔한 적색을 방출하고 고온은 전통적인 백열 전구의 거의 흰색을 방출합니다. 금속 작업자는 진한 빨간색에서 주황색 및 그 다음 흰색 (빨간색 열을 참조)의 색상으로 뜨거운 금속의 온도를 판단 할 수 있습니다.

형광 램프 또는 LED (발광 다이오드)와 같은 다른 많은 광원은 주로 열 방사 이외의 다른 공정으로 빛을 방출합니다. 이것은 방출 된 방사선이 흑체 스펙트럼의 형태를 따르지 않는다는 것을 의미합니다. 이러한 소스에는 상관 색온도 (CCT)가 할당됩니다. CCT는 인간의 색 지각에 가장 가까운 램프의 빛과 일치하는 흑체 복사기의 색온도입니다. 백열등의 경우 이러한 근사가 필요하지 않기 때문에 백열등의 CCT는 흑체 방사기와 비교하여 얻은 단순한 미 조정 온도입니다.

태양
태양은 검은 색 바디 라디에이터에 가깝습니다. 제곱 단위당 총 복사 전력으로 정의되는 유효 온도는 약 5780K입니다. 대기 위의 햇빛의 색온도는 약 5900K입니다.

태양이 하늘을 가로지를 때 그 위치에 따라 빨간색, 주황색, 노란색 또는 흰색으로 보일 수 있습니다. 하루 동안의 태양의 색 변화는 주로 빛의 산란의 결과이며 흑체 복사의 변화 때문이 아닙니다. 하늘색의 푸른 색은 대기에 의한 태양 광선의 레일리 (Rayleigh) 산란에 의해 야기되는데, 이것은 붉은 빛보다 푸른 빛을 더 많이 뿌려주는 경향이있다.

일부 이른 아침 및 저녁 빛 (황금 시간)은 Tyndall 효과로 인한 낮은 파장의 빛 산란으로 인해 색 온도가 낮습니다. 이 효과는 특히 1815 년 마운트 탐 보라 (Tambora) 산과 1883 년 크라 카토 아 (Krakatoa)가 분출 한 후 지구상의 작은 먼지 입자가 증가하여 전세계에서 강렬한 붉은 석양을 일으켰 기 때문에 특히 두드러졌습니다.

일광에는 6500K (D65보기 표준) 또는 5500K (일광 균형 사진 필름 표준)의 상관 색 온도를 가진 흑체의 스펙트럼과 비슷한 스펙트럼이 있습니다.

응용 프로그램

조명
조명 건물 인테리어의 경우 조명의 색온도를 고려하는 것이 중요합니다. 더 차가운 (더 낮은 색온도의) 빛은 공공 장소에서 휴식을 촉진하기 위해 종종 사용되는 반면, 더 차가운 (더 높은 색온도) 빛은 학교 및 사무실과 같이 집중력을 높이기 위해 사용됩니다.

LED 기술의 CCT 디밍은 LED의 binning, age 및 온도 드리프트 효과가 실제 색상 값 출력을 변경하기 때문에 어려운 작업으로 간주됩니다. 여기서 피드백 루프 시스템은 여러 색상 혼합 LED의 색상 출력을 능동적으로 모니터하고 제어하기 위해 색상 센서와 함께 사용됩니다.

양식업
물고기 키핑에서 색 온도는 다양한 지점에서 서로 다른 기능과 초점을 갖습니다.

담수 수족관에서 색온도는 일반적으로 더 매력적인 디스플레이를 생산하는 데에만 관심이 있습니다. 조명은 매력적인 스펙트럼을 만들어 내기 위해 설계되는 경향이 있습니다. 때로는 식물을 수족관에 안전하게 유지하는 데 2 ​​차주의를 기울여야합니다.

바닷물 / 암초 수족관에서 색온도는 탱크 건강에 필수적인 요소입니다. 약 400-3000 나노 미터 내에서보다 짧은 파장의 빛은 더 긴 파장보다 더 깊게 물에 침투 할 수있어 산호에 호스트 된 (및 유지하는) 조류에 필수 에너지 원을 제공합니다. 이것은이 스펙트럼 범위에서 수심에 따른 색온도의 증가와 동일합니다. 일반적으로 산호는 얕은 물에 살고 강렬한 직사광선의 열대성 햇빛을 받기 때문에 한 번은 6500K의 조명으로이 상황을 시뮬레이션하는 데 집중했습니다. 그 동안 고온 광원이 처음으로 10000K 이상, 최근에는 16000K와 20000K로 대중화되었습니다. 가시 범위 (420-460nm)의 보라색 끝에서의 화학 선 조명은 조류를 증가시키지 않고 야간 관찰을 가능하게합니다 꽃을 피우거나 광합성을 강화 시키며, 많은 산호와 물고기의 형광색을 “팝 (pop)”하게하여 더 밝은 디스플레이 탱크를 만듭니다.

디지털 사진
디지털 사진에서 색온도라는 용어는 때로 화이트 밸런스와 호환되어 사용되며 주변 색온도의 변화를 시뮬레이션하기 위해 색 값을 다시 매핑 할 수 있습니다. 대부분의 디지털 카메라와 RAW 이미지 소프트웨어는 특정 주변 값 (예 : 햇살, 흐림, 텅스텐 등)을 시뮬레이트하는 사전 설정을 제공하는 반면, 일부는 켈빈에서 화이트 밸런스 값을 명시 적으로 입력 할 수 있습니다. 이러한 설정은 파란색 – 노란색 축을 따라 색상 값이 다양하지만 일부 소프트웨어에는 마젠타 색 녹색 축을 추가하는 추가 컨트롤 ( “색조”라고도 함)이 포함되어 있으며 어느 정도 임의적이며 예술적 해석의 문제가 있습니다. 절대 색온도 값의 사용은 물리적 인 배경을 가진 사람들이주의 할 것이므로 디지털 사진 작가들에게는 인기가 없을 것입니다. 그러나 높은 K (청색 – 백색) 및 낮은 K (적색 – 오렌지색)의 일반적인 아이디어는 그들 자신의 하드웨어 및 소프트웨어로 실험하고자하는 모든 사람들에게 알려줄 것이다.

사진 필름
사진 유제 필름은 인간의 시각적 인식과 같은 조명 색상에 반응하지 않기 때문에 때로는 빛의 색을 과장하는 것처럼 보입니다. 눈에 보이는 흰색 물체는 사진에서 매우 파란색이나 주황색으로 변할 수 있습니다. 중립 컬러 인쇄를 얻으려면 인쇄 중에 색상 균형을 교정해야 할 수 있습니다. 컬러 필름은 일반적으로 서로 다른 색상에 민감한 세 개의 레이어를 갖고 있기 때문에 “잘못된”광원 아래에서 사용되면 모든 레이어가 비례 적으로 반응하지 않을 수 있기 때문에이 보정의 범위는 제한적입니다. 확대기 아래에서 올바르게 화이트 밸런스가 적용되었습니다. 형광 튜브와 같은 불연속 스펙트럼을 가진 광원은 인쇄 중 하나에서 완전히 교정 될 수 없습니다. 레이어 중 하나에서 이미지가 거의 기록되지 않았기 때문입니다.

사진 필름은 특정 광원 (일반적으로 주광 필름 및 텅스텐 필름) 용으로 만들어지며 적절히 사용하면 중성 색 인쇄물이 생성됩니다. 필름의 감도를 광원의 색온도와 맞추는 것은 색상의 균형을 맞추는 한 가지 방법입니다. 백열 램프가있는 실내에서 텅스텐 필름을 사용하면 텅스텐 백열등의 황갈색 빛이 사진에 흰색으로 표시됩니다 (3200K). 컬러 네거티브 필름은 거의 항상 일광 밸런스입니다. 왜냐하면 인쇄시 색상을 조정할 수 있다고 가정하기 때문입니다 (제한 사항 참조, 위 참조). 이 과정에서 최종 결과물 인 컬러 투명 필름은 광원에 맞춰야하거나 색상을 교정하기 위해 필터를 사용해야합니다.

카메라 렌즈의 필터 또는 광원의 색상 젤을 사용하여 색상 밸런스를 보정 할 수 있습니다. 흐린 날, 그늘, 창문 또는 푸른 빛이 들어있는 텅스텐 필름을 사용하는 경우와 같이 청색 빛 (고 색온도)을 사용하여 촬영할 경우 황색 오렌지색 필터로이를 보정합니다. 일몰, 촛불 또는 텅스텐 조명과 같이 따뜻한 (저 색온도) 광원 아래에서 일광 필름 (5600K로 보정)으로 촬영하는 경우 파란 색 (예 : # 80A) 필터를 사용할 수 있습니다. 3200K 및 3400K 텅스텐 램프의 차이점을 수정하거나 6000K 일 수있는 약간의 플래시 튜브의 약간 파란색 주조를 수정하려면보다 섬세한 필터가 필요합니다.

색온도가 다른 광원이 여러 개있는 경우 색상 균형을 유지하는 한 가지 방법은 일광 필름을 사용하고 각 광원에 색상 보정 젤 필터를 배치하는 것입니다.

사진가들은 때때로 색온도 미터를 사용합니다. 이들은 일반적으로 가시 스펙트럼 (빨강 및 파랑)을 따라 두 영역 만 읽도록 설계됩니다. 더 비싼 것들은 세 지역 (빨강, 초록, 파랑)을 읽습니다. 그러나 형광등이나 방전등과 같은 광원에는 효과가 없으며 빛의 색상이 다양하고 교정하기가 더 어려울 수 있습니다. 이 표시등은 종종 초록색이기 때문에 마젠타 색 필터가이를 보정 할 수 있습니다. 이러한 계량기가 부족한 경우보다 정교한 측색 도구를 사용할 수 있습니다.

데스크톱 게시
탁상 출판 업계에서는 모니터의 색 온도를 아는 것이 중요합니다. Mac OS 용 Apple의 ColorSync와 같은 색상 일치 소프트웨어는 모니터의 색온도를 측정 한 다음 그에 따라 설정을 조정합니다. 이렇게하면 화면 색상을 인쇄 색상과 더 가깝게 일치시킬 수 있습니다. 괄호 안의 표준 광원과 일치하는 일반적인 모니터 색온도는 다음과 같습니다.

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

D50은 표준 광원에 대한 과학적인 속칭입니다 : 상관 된 색온도 5000K의 일광 스펙트럼 D55, D65 및 D75에 대해서도 비슷한 정의가 있습니다. D50과 같은 명칭은 라이트 테이블의 색상 온도를 분류하고 부스를 보는 것을 돕는데 사용됩니다. 밝은 테이블에서 컬러 슬라이드를 볼 때 색상이 빨간색 또는 파란색 방향으로 이동하지 않도록 표시등이 올바르게 균형을 이루는 것이 중요합니다.

디지털 카메라, 웹 그래픽, DVD 등은 일반적으로 6500K 색 온도를 위해 설계되었습니다. 인터넷상의 이미지에 일반적으로 사용되는 sRGB 표준은 (다른 것들 중에서) 6500K 디스플레이 화이트 포인트를 규정합니다.

TV, 비디오 및 디지털 스틸 카메라
NTSC 및 PAL TV 규범은 호환되는 TV 화면이 6500K의 색온도에서 전기적으로 흑백 신호 (최소 색 채도)를 표시 할 것을 요구합니다. 많은 소비자 급 텔레비전에서이 요구 사항에서 매우 눈에 띄는 편차가 있습니다. 그러나 고급형 소비자 급 TV는 사전 프로그래밍 된 설정 또는 사용자 정의 보정을 사용하여 색온도를 6500K로 조정할 수 있습니다. 현재 버전의 ATSC는 명시 적으로 색온도 데이터가 데이터 스트림에 포함되도록 요구하지만 이전 버전의 ATSC에서는이 데이터를 생략 할 수있었습니다. 이 경우 현재 버전의 ATSC는 형식에 따라 기본 측색 표준을 인용합니다. 인용 된 표준 모두 6500K 색온도를 지정합니다.

대부분의 비디오 및 디지털 스틸 카메라는 흰색 또는 중립 컬러 개체를 확대하고 수동 “화이트 밸런스”(카메라에 “이 물체가 흰색”임)를 설정하여 색 온도를 조정할 수 있습니다. 그러면 카메라는 실제 흰색을 흰색으로 표시하고 그에 따라 다른 모든 색상을 조정합니다. 화이트 밸런싱은 특히 형광등 조명 아래에서 그리고 한 조명 상황에서 다른 조명 상황으로 카메라를 이동할 때 필요합니다. 대부분의 카메라에는 자동 색상 보정 기능이있어서 빛의 색상을 결정하고 이에 따라 보정을 시도합니다. 이러한 설정은 한 번 신뢰할 수 없었지만 오늘날의 디지털 카메라에서는 훨씬 개선되어 다양한 조명 상황에서 정확한 화이트 밸런스를 생성합니다.

색 온도 조절을 통한 예술적 응용

비디오 카메라 운영자는 화이트 밸런스에 사용되는 개체의 색을 무시하면서 화이트가 아닌 개체의 화이트 밸런스를 조정할 수 있습니다. 예를 들어, 그들은 파랗게 변하는 청색 데님과 같이 밝은 파란색의 흰색 균형을 잡아줌으로써 사진에 더 많은 온기를 불어 넣을 수 있습니다. 이러한 방식으로 화이트 밸런싱은 필터 또는 조명 젤을 대체 할 수없는 경우이를 대체 할 수 있습니다.

촬영 감독은 비디오 카메라 운영자와 같은 방식으로 “화이트 밸런스”를 사용하지 않습니다. 그들은 실험실에서의 노출과 디지털 방식으로 모두 필터, 필름 스톡 선택, 사전 플래시 및 촬영 후 컬러 그레이딩과 같은 기술을 사용합니다. 촬영 감독은 세트 디자이너 및 조명 크루와 긴밀히 협력하여 원하는 색상 효과를 얻습니다.

아티스트의 경우, 대부분의 안료와 용지는 사람의 눈이 미세한 양의 채도까지도 감지 할 수 있기 때문에 시원하거나 따뜻하게 캐스트됩니다. 회색이 노란색, 주황색 또는 빨간색과 혼합되면 “따뜻한 회색”입니다. 녹색, 파란색 또는 자주색은 “차가운 회색”을 만듭니다. 이 온도 감각은 실제 온도와 반대입니다. bluer는 고온의 흑체에 해당하는 경우에도 “더 차가운”것으로 설명됩니다.

조명 디자이너는 종종 색 온도로 필터를 선택합니다. 일반적으로 이론적으로 흰색 인 조명과 일치시킵니다. 방전 형 램프를 사용하는 조명기는 텅스텐 램프보다 색온도가 상당히 높기 때문에이 두 가지를 함께 사용하면 탁월한 대비가 발생할 수 있으므로 일반적으로 6000-7000 K의 조명을 생성하는 HID 램프가있는 조명기가 장착됩니다 텅스텐 빛을 모방하는 3200 K 필터. 색상 혼합 기능이있는 조명기 또는 다중 색상 (3200 K 포함)이있는 조명기는 또한 텅스텐과 같은 빛을 생성 할 수 있습니다. 램프를 선택할 때 색상 온도가 다른 요인 일 수 있습니다. 왜냐하면 각기 다른 색온도를 갖기 쉽기 때문입니다.

색상 렌더링 색인
CIE CRI (Color Rendering Index)는 8 개의 샘플 패치에 대한 광원의 조명이 참조 소스에 의해 제공된 조명과 얼마나 잘 비교되는지를 결정하는 방법입니다. CRI와 CCT가 함께 인용하면 어떤 기준 (이상적인) 광원이 특정 인공 광원에 가장 근접한 지와 그 차이점을 수치로 추정합니다.

분광 분포
광원 및 광원은 SPD (spectral power distribution)에 의해 특성화 될 수 있습니다. 많은 제조사들이 제공하는 상대 SPD 곡선은 분광 방사 계로 10 nm 씩 증가하여 생산되었을 수 있습니다. 결과는 램프가 실제로 가지고있는 것보다 더 부드러운 ( “풀러 스펙트럼”) 전력 분배 인 것처럼 보입니다. 그들의 뾰족한 분포 때문에 형광등을 측정 할 때 훨씬 더 미세한 증가가 권장되며 이는 더 비싼 장비를 필요로합니다.
천문학의 색온도

검은 색 몸체 스펙트럼에 비해 A0V 별 (Teff = 9501K, Vega 참조)의 특성 분광 분포. 15000 K 블랙 바디 스펙트럼 (파선)은 9500 K의 블랙 바디보다 훨씬 뛰어난 별 SPD의 가시적 인 부분과 일치합니다. 모든 스펙트럼은 555 나노 미터에서 교차하도록 표준화되었습니다.

천문학에서 색온도는 주어진 파장 또는 실제로는 파장 범위에서 SPD의 국부적 인 기울기로 정의됩니다. 별의 색온도 T_ {C}는 예를 들어 A0V 별 (예, Vega)에 대해 동일하게 보정 된 색 크기 B와 V가 주어지면 별 색온도 T_ {C}는 검정색 체 라디에이터는 별 하나에 맞습니다. BV 외에도 다른 색상 색인도 사용할 수 있습니다. 색온도는 항성 표면의 복사 플럭스에 의해 주어진 유효 온도와 크게 다를 수 있습니다. 예를 들어, A0V 별의 색온도는 약 9500K의 유효 온도와 비교하여 약 15000K입니다.