Коррелированная цветовая температура

Коррелированная цветовая температура (CCT, Tcp) представляет собой температуру планковского излучателя, чей воспринимаемый цвет наиболее близок к такому показателю стимула при той же яркости и при определенных условиях просмотра

— CIE / IEC 17.4: 1987, Международный словарь по освещению (ISBN 3900734070)

мотивация
Радиаторы черного тела — это ссылка, по которой оценивается белизна источников света. Черное тело можно описать по его цветовой температуре, чьи оттенки изображены выше. По аналогии, почти планкианские источники света, такие как некоторые флуоресцентные или высокоинтенсивные разрядные лампы, можно оценить по их коррелированной цветовой температуре (CCT), цветовой температуре планковского излучателя, которая наилучшим образом приближается к ним. Для спектров источников света, которые не являются планкианскими, цветовая температура не является четко определенным атрибутом; была разработана концепция коррелированной цветовой температуры для сопоставления таких источников, а также, возможно, с одномерной шкалой цветовой температуры, где «как возможно» определяется в контексте объективного цветового пространства.

Задний план
Понятие использования планковских излучателей в качестве критерия для оценки других источников света не нова. В 1923 году, написав о «градуировании источников света со ссылкой на качество цвета … температуры источника как показателя качества цвета», Священник, по существу, описал CCT, как мы его понимаем сегодня, до тех пор, пока он не использует «явная цветовая температура», а также распознал три случая:

«Те, для которых спектральное распределение энергии совпадает с спектральным распределением энергии, заданным формулой Планка».
«Те, для которых спектральное распределение энергии не тождественно спектральному распределению энергии, которое дается формулой Планка, но все же имеет такую ​​форму, что качество вызываемого цвета такое же, как вызвано энергией из планковского излучателя на заданной цветовой температурой «.
«Те, для которых спектральное распределение энергии таково, что цвет можно сопоставить только приблизительно с помощью стимула планковской формы спектрального распределения».
Несколько важных событий произошли в 1931 году. В хронологическом порядке:

Раймонд Дэвис опубликовал статью о «коррелированной цветовой температуре» (его термин). Ссылаясь на планковский локус на диаграмме r-g, он определил CCT как среднее значение «температуры первичных компонентов» (RGB CCT), используя трилинейные координаты.
CIE объявила о цветовом пространстве XYZ.
Дин Б. Джадд опубликовал статью о природе «наименее ощутимых различий» в отношении хроматических стимулов. По эмпирическим методам он определил, что разница в ощущении, которую он назвал ΔE для «дискриминационного шага между цветами … Empfindung» (немецкий для ощущения), был пропорционален расстоянию цветов на диаграмме цветности. Обращаясь к диаграмме цветности (r, g), изображенной в сторону, он предположил, что
KΔE = | c1 — c2 | = max (| r1 — r2 |, | g1 — g2 |).
Эти разработки проложили путь для развития новых пространств цветности, которые более подходят для оценки коррелированных цветовых температур и различий цветности. Преодолев концепцию цветовой разницы и цветовой температуры, Прист сделал замечание, что глаз чувствителен к постоянным различиям в «обратной» температуре:

Разница в одной микро-обратной величине (μrd) достаточно репрезентативна для сомнительно ощутимой разницы при наиболее благоприятных условиях наблюдения.

Священник предложил использовать «шкалу температуры как шкалу для организации цветности нескольких источников света в последовательном порядке». В течение следующих нескольких лет Джадд опубликовал еще три важных документа:

Первый подтвердил выводы Жреца, Дэвиса и Джадда, в котором была опубликована статья о чувствительности к изменению цветовой температуры.

Второй предложил новое пространство цветности, руководствуясь принципом, который стал святым граалем цветовых пространств: однородность восприятия (расстояние цветности должно быть соизмеримо с различием восприятия). С помощью проективного преобразования Джадд нашел более «единое пространство цветности» (UCS), в котором можно найти CCT. Джадд определил «ближайшую цветовую температуру», просто найдя точку на планковском локусе, ближайшем к цветности стимула, на цветном треугольнике Максвелла, изображенном в стороне. Матрица преобразования, которую он использовал для преобразования значений тристимула X, Y, Z в координаты R, G, B:


Из этого можно найти эти цветности:


Третий изображал локус изотермических цветностей на диаграмме цветности CIE 1931 x, y. Поскольку изотермические точки образовали нормали на его диаграмме UCS, преобразование обратно в плоскость xy показало, что они все еще являются линиями, но больше не перпендикулярны локусу.

расчет
Текущая идея Джадда об определении ближайшей точки к планковскому локусу на едином пространстве цветности. В 1937 году МакАдам предложил «модифицированную единую диаграмму масштаба цветности» на основе некоторых упрощающих геометрических соображений:


Это (u, v) пространство цветности стало цветовым пространством CIE 1960, которое все еще используется для вычисления CCT (хотя MacAdam не разработал его с этой целью). Использование других пространств цветности, таких как u’v ‘, приводит к нестандартным результатам, которые, тем не менее, могут быть восприимчивыми.

Related Post

Расстояние от локуса (т. Е. Степень отклонения от черного тела) традиционно обозначается в единицах ; положительный для точек над локусом. Эта концепция дистанции превратилась в Delta E, которая по-прежнему используется сегодня.

Метод Робертсона
До появления мощных персональных компьютеров было принято оценивать коррелированную цветовую температуру путем интерполяции из справочных таблиц и диаграмм. Самым известным из таких методов является Робертсон, который воспользовался относительно равномерным расстоянием от затуманенного масштаба (см. Выше) для вычисления CCT Tc с использованием линейной интерполяции значений затухания изотермы:


где — цветовая температура изотерм поиска и i выбирается так, что 

Если изотермы достаточно плотные, можно предположить , что приводит к


Расстояние контрольной точки до i-й изотермы дается выражением


где (u_i, v_i) — координата цветности i-й изотермы на планковском локусе, а mi — наклон изотермы. Так как он перпендикулярен локусу, то m_i = -1 / l_i, где li — наклон локуса at (u_i, v_i).

Меры предосторожности
Хотя CCT может быть рассчитан для любой координаты цветности, результат имеет смысл только в том случае, если источники света почти белые. CIE рекомендует, чтобы «понятие коррелированной цветовой температуры не использовалось, если цветность источника теста отличается от [] из планковского излучателя. » Помимо некоторого значения ,, координата цветности может быть равноудалена двум точкам на локусе, что вызывает неоднозначность в CCT.

приближение
Если рассматривать узкий диапазон цветовых температур, то наиболее эффективными являются инкапсулирующий дневной свет — можно аппроксимировать планковский локус, чтобы рассчитать CCT с точки зрения координат цветности. Следуя наблюдению Келли о том, что изотермы пересекаются в пурпурной области вблизи (x = 0,325, y = 0,154), Макками предложил это кубическое приближение:

CCT (x, y) = -449n3 + 3525n2 — 6823,3 n + 5520,33,
где n = (x — xe) / (y — ye) — обратная линия уклона, а (xe = 0.3320, ye = 0.1858) — «эпицентр»; довольно близко к точке пересечения, упомянутой Келли. Максимальная абсолютная погрешность цветовых температур от 2856 К (источник света А) до 6504 К (D65) составляет менее 2 К.

Более недавнее предложение с использованием экспоненциальных терминов значительно расширяет диапазон применимости, добавляя второй эпицентр для высоких цветовых температур:

CCT (x, y) = A0 + A1exp (-n / t1) + A2exp (-n / t2) + A3exp (-n / t3),
где n по-прежнему и другие константы определены ниже:

3–50 kK 50–800 kK
xe 0.3366 0.3356
ye 0.1735 0.1691
A0 −949.86315 36284.48953
A1 6253.80338 0.00228
t1 0.92159 0.07861
A2 28.70599 5.4535×10−36
t2 0.20039 0.01543
A3 0.00004
t3 0.07125

Обратный расчет, от цветовой температуры до соответствующих координат цветности, обсуждается в планковском локусе.

Share