光源色溫高低由什么決定?光源色溫值怎么測定?

? DOHO標準光源箱 ????|???? ?2024-02-29

光源色溫高低由什么決定?光源的色溫是表示光源光譜成份的概念,是用來定量描述光源顏色的物理量。不同的光源,由于光譜成分的不同,其光源線顏色不同,因此色溫也不同。那么,怎么測定光源的色溫值?本文為大家做了介紹。

光源色溫

什么是色溫?

色溫是利用絕對黑體輻射光的色度與溫度關(guān)系來標志白光色度的一種方法,是表示光源光譜成份的概念。所謂絕對黑體是指不反射光也不透射光的物體,即能把投射光全部吸收的物體。如碳塊在完全封閉的黑暗的空間里、沒有外光的作用下,連貫加熱,使溫度不斷上升,隨著溫度的升高.輻射光的顏色也相應(yīng)發(fā)生變化,就像鐵塊在不斷的加熱過程中由暗紅變亮紅、變黃、變白、變青一樣,輻射光的顏色隨著溫度的變化而變化。因此,相應(yīng)于某一白光色度的溫度值,即是該光的色度值,叫色溫,用絕對溫度K表示,稱為凱爾文溫標。


光源色溫高低由什么決定?

色溫,由光譜決定。人眼可以感覺到的電磁波的波長,是380到780nm,把它們輻射量逐一表出,叫光譜。小于380nm的叫紫外,大于780nm的叫紅外。色溫是表征光譜能量分布的指標,色溫高,光譜能量分布于短波的成分略多,顏色偏藍。色溫低,光譜能量分布于長波的成分略多,顏色偏黃。所以色溫不意味著光的顏色,僅表示混合光的光譜能量的分布。

光,特別是“白光”,都是由各種波長的光混合而成,不同的波長對應(yīng)不同的顏色;一種光中有哪些成分、強度各多少,反映在有橫軸、縱軸的圖表上,便是所謂的“光譜”。

光譜就像是光的素描,一種光有啥特點,大致能在光譜上得到反映,若我們只關(guān)注這幾個參數(shù),那么可以簡單粗暴的說:光譜決定一切,它一變,其他各項必然改變;其中一項有個高低增減,光譜也隨之上下左右,可謂牽一發(fā)而動全身。


光源色溫對色彩還原的影響:

人的視覺對色彩具有適應(yīng)性,晚間拿1朵紅花在日光燈下觀賞或在鎢絲燈下觀賞。你可能不會發(fā)現(xiàn)它們之間的色彩有何差別,如果把日光燈和鎢絲燈同時從兩個相對的方向照明這朵紅花,就會發(fā)現(xiàn)被日光燈照明的部分紅色偏藍,而被鎢絲燈照明的部分紅色偏黃。為什么單獨在日光燈或鎢絲燈下就不會感到色彩偏轉(zhuǎn)呢?這就是視覺對色彩的適應(yīng)性的表現(xiàn)。不同的光線具有不同的色溫特性,但是在某種光源下,視覺適應(yīng)了這種光源色溫特性后,就把這種光源的光線看成是白色。因此,物體的色彩會按我們心理知覺去認識它。這就是在白天的陽光下或夜晚的燭光下,雖然色溫相差很大,但是視覺對色彩的感受是一樣的,不會感覺到它們之間存在著差異。


光源色溫值的測定方法:

藍/紅比法通常用來測定一個光源的色溫。在這個方法中,改變標準光源(黑體或更通常的是經(jīng)預(yù)先校準過的標準燈)的色溫,使其測得的被測光源和標準光源的藍/紅比相等、此時就認為被測光源的色溫等于標準光源的色溫。嚴格地講,這樣比較得到的是分布溫度,而不是色溫。雖然在通常情況下由于被測光源和標準光源具有相同或近似相同的分光能量分布、這種差別是不大重要的但是如果所比較的這兩種光源具有不相同的分光能量分布+最好還是講這是它的分布溫度、盡管這分布溫度和所使用的藍、紅波長范圍有關(guān)。因此,對于感光測定所用的儀器燈泡(鎢絲燈),可以用藍/紅比方法來標定燈泡的色溫。

取一只無色泡殼的鎢絲燈,由小到大逐漸升高燈電壓(電流),燈絲的溫度隨之也逐漸升高,我們可以看到發(fā)出的光有兩個變化,一個是燈絲的亮度越來越大;另一個是它發(fā)出的光的顏色也在變化,先是暗紅,然后變?yōu)榧t、紅黃、黃白,最后變?yōu)榘咨?。并且只要將燈電壓(或電流)每次都調(diào)到同一數(shù)值,也就是說燈絲被加熱到對應(yīng)的同一溫度時,它發(fā)出的光亮度總是相同的,光顏色總是恒定的,且不同的溫度對應(yīng)于不同的亮度,不同的顏色。不管燈絲點燃在什么溫度下,只要恰當改變黑體的溫度,總可以使得黑體發(fā)射光的顏色與鎢絲燈發(fā)射光的顏色相匹配。由此可見,對于象白熾鎢絲燈這一類型的光源,不僅它的光色和它白熾體的溫度有一對應(yīng)的關(guān)系,而且在和黑體的光色相匹配的情況下,還和此時黑體的溫度有一一對應(yīng)的關(guān)系。

由于燈源的色溫不同,它所發(fā)射的光的顏色也就不同,它的藍/紅比值也不同。因此,感光測定中所用的燈源的色溫將影響著感光測定數(shù)據(jù)的準確性,嚴重影響產(chǎn)品質(zhì)量。


光源色溫值的計算方法:

1.逐點法

根據(jù)CIE色度學的相關(guān)定義,得到(u,v)色坐標后,逐點比較其與黑體軌跡點的距離,取最小值點對應(yīng)色溫即為相關(guān)色溫值。該方法優(yōu)點是精確度高,缺點是計算量極其龐大,由于我們的黑體軌跡色溫是從1000K到25000K,每一個色溫對應(yīng)一個色坐標點,因此需要計算24000多個距離。

2.內(nèi)插法

內(nèi)插法是試圖尋求距離被測光源的色坐標點最近的兩條等色溫線,利用幾何作圖法估算出該色坐標點的相關(guān)色溫。具體計算法如下:

由于在CIE1960UCS色度圖中,所有等色溫線均垂直于黑體軌跡的直線,其斜率為k,是隨著相關(guān)色溫T變化(k=-1/l)其中l(wèi)為黑體色軌跡與該等溫線交點(垂足)處的切線的斜率。如下圖所示。

CIE1960UCS色度圖中的黑體軌跡和等色溫線

當找到距離被測光源色坐標點(u,v)的最近的2條等溫線后,就可以利用公式求出近似相關(guān)色溫T。該方法的精度依賴于分區(qū)的數(shù)量,分區(qū)分的越多,則內(nèi)插的精度就越高,但是同時計算量也相應(yīng)增大。

3.曲線擬合法

曲線擬合法是利用解析函數(shù)擬合色溫計算中的一些變量和自變量,解析函數(shù)式可以方便的使用牛頓迭代法等算法得到最小距離點等結(jié)果,從而避免了逐點查找比較帶來的計算量的增大,也不失為一種好的算法。