色溫

色溫

色溫是表示光線中包含顏色成分的一個計量單位。從理論上講,色溫是指絕對黑體從絕對零度(一273℃)開始加溫後所呈現的顏色。黑體在受熱後.逐漸由黑變紅,轉黃,發白,最後發出藍色光。當加熱到一定的溫度.黑體發出的光所含的光譜成分.就稱為這一溫度下的色溫,計量單位為“K”(開爾文)、如果某一光源發出的光,與某一溫度下黑體發出的光所含的光譜成分相同.即稱為某K色溫。如100 W燈泡發出光的顏色,與絕對黑體在2527℃時的顏色相同,那么這隻燈泡發出的光的色溫就是:(2527+273)K=2800K

基本介紹

  • 中文名色溫
  • 外文名:colo(u)r temperature
  • 單位:K(開爾文溫度)
  • 套用領域:攝影、錄像、出版等
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詳情:
色溫是一種溫度衡量方法,通常用在物理和天文學領域,這個概念基於一個虛構黑色物體,在被加熱到不同的溫度時會發出不同顏色的光,其物體呈現為不同顏色。就像加熱鐵塊時,鐵塊先變成紅色,然後是黃色,最後會變成白色。
使用這種方法標定的色溫與普通大眾所認為的“暖”和“冷”正好相反,例如,通常人們會感覺紅色.橙色和黃色較暖,白色和藍色較冷,而實際上紅色的色溫最低,然後逐步增加的是橙色、黃色、白色和藍色,藍色是最高的色溫。利用自然光進行拍攝時,由於不同時間段光線的色溫並不相同,因此拍攝出來的照片色彩也並不相同。例如,在晴朗的藍天下拍攝時,由於光線的色溫較高,因此照片偏冷色調;而如果在黃昏時拍攝時,由於光線的色溫較低,因此照片偏暖色調。利用人工光線進行拍攝時,也會出現光源類型不同,拍攝出來的照片色調不同的情況。
了解光線與色溫之間的關係有助於攝影師在不同的光線下進行拍攝,預先算計出將會拍攝出什麼色調的照片,並進一步考慮是要強化這種色調還是減弱這種色調,在實際拍攝時應該利用相機的哪一種功能來強化或弱化這種色調。
光源色溫不同,帶來的感覺也不相同。高色溫光源照射下.如亮度不高就會給人們一種陰冷的感覺;低色溫光源照射下,亮度過高則會給人們一種悶熱的感覺。色溫越低,色調越暖(偏紅);色溫越高,色調越冷(偏藍)。
色溫(colo(u)r temperature)是可見光在攝影、錄像、出版等領域具有重要套用的特徵。光源的色溫是通過對比它的色彩和理論的熱黑體輻射體來確定的。熱黑體輻射體與光源的色彩相匹配時的開爾文溫度就是那個光源的色溫,它直接和普朗克黑體輻射定律相聯繫。

光源顏色

因為這是種跟別的光源比較時相逆的標準,黑體輻射體的色溫等於它表面的開爾文溫度, 使用了以19世紀英國物理學家威廉·湯姆遜,第一代開爾文男爵為名的溫標。
白熾燈就非常接近於一個黑體輻射體。然後,不少其他光源,諸如螢光燈,並不按照黑體的放射曲線輻射能量,所以其經常和相關色溫(CCT)聯繫在一起,這是找到光源的感知色溫跟黑體最相近的方式。因為白熾燈並不需要這種處理,白熾燈的CCT其實相當簡單,就是它那未經調整的開氏溫標值,像加熱的黑體輻射體那樣。
根據太陽在天空移動的位置,太陽的顏色會轉變成紅色、橘色、黃色、白色。在一天中,太陽光顏色的改變主要是大氣層的反射作用造成的,更通俗的話:是光線被改變了,跟黑體輻射無關。
由於白天的自然光源屬於較高的色溫,而到了黃昏的自然光源屬於低色溫,因此人類的大腦在高色溫照明下會比較有精神,而在低色溫照明下則會認為該睡了;照明色溫宜依照時間調整高低。
就算當太陽僅僅比水平線高一點,還是可以通過估計它的視色溫(視色溫會根據大氣情況改變)而計算出它的有效溫度。因此,就算太陽看起來是紅的,並且此時視色溫為2500K,通過簡單的計算,就可以證實它實際上的有效溫度大約是5770K。
天空的藍色不是因為黑體輻射,而是由於大氣瑞利散射會將陽光“打散”,藍光比紅光更容易被大氣干擾,這個現象跟黑體的特性無關。
光源的顏色常用色溫這一概念來表示。光源發射光的顏色與黑體在某一溫度下輻射光色相同時,黑體的溫度稱為該光源的色溫。在黑體輻射中,隨著溫度不同,光的顏色各不相同,黑體呈現由紅——橙紅——黃——黃白——白——藍白的漸變過程。某個光源所發射的光的顏色,看起來與黑體在某一個溫度下所發射的光顏色相同時,黑體的這個溫度稱為該光源的色溫。“黑體”的溫度越高,光譜中藍色的成份則越多,而紅色的成份則越少。例如,白熾燈的光色是暖白色,其色溫表示為2700K,而日光色螢光燈的色溫表示方法則是6000K。
色溫色溫
某些放電光源,它發射光的顏色與黑體在各種溫度下所發射的光顏色都不完全相同。所以在這種情況下用“相關色溫”的概念。光源所發射的光的顏色與黑體在某一溫度下發射的光的顏色最接近時,黑體的溫度就稱為該光源的相關色溫。
光源色溫不同,光色也不同,帶來的感覺也不相同:
<3000K
溫暖(帶紅的白色)
穩重、溫暖
3000-5000K
中間(白色)
爽快
>5000K
清涼型(帶藍的白色)
色溫與亮度:高色溫光源照射下,如亮度不高則給人們有一種陰冷的氣氛;低色溫光源照射下,亮度過高會給人們有一種悶熱感覺。光色的對比:在同一空間使用兩種光色差很大的光源,其對比將會出現層次效果,光色對比大時,在獲得亮度層次的同時,又可獲得光色的層次。

原理

開爾文認為,假定某一純黑物體,能夠將落在其上的所有熱量吸收,而沒有損失,同時又能夠將熱量生成的能量全部以“光”的形式釋放出來的話,它產生輻射最大強度的波長隨溫度變化而變化。
光圈光圈
例如,當黑體受到的熱力相當於500—550℃時,就會變成暗紅色(某紅色波長的輻射強度最大),達到1050一1150℃時,就變成黃色……因而,光源的顏色成分是與該黑體所受的溫度相對應的。
色溫通常用開爾文溫度(K)來表示,而不是用攝氏溫度單位。打鐵過程中,黑色的鐵在爐溫中逐漸變成紅色,這便是黑體理論的最好例子。通常我們所用燈泡內的鎢絲就相當於這個黑體。色溫計算法就是根據以上原理,用K來對應表示物體在特定溫度輻射時最大波長的顏色。
根據這一原理,任何光線的色溫是相當於上述黑體散發出同樣顏色時所受到的“溫度”。顏色實際上是一種心理物理上的作用,所有顏色印象的產生,是由於時斷時續的光譜在眼睛上的反應,所以色溫只是用來表示顏色的視覺印象

作用

有人以為在色溫上的喜好是因人而定的,這跟我們日常看到景物景色有關,例如在接近赤道的人,日常看到的平均色溫是在11000K(8000K(黃昏)~17000K(中午)),所以比較喜歡高色溫(看起來比較真實),相反的,在緯度較高的地區(平均色溫約6000K)的人就比較喜歡低色溫的(5600K或6500K),也就是說如果您用一台高色溫的電視去表現北極的風景,看起來就感覺偏青;相反的若您用低色溫的電視去看亞熱帶的風情,您會感覺有點偏紅。
上述說法是一種很常見的誤解。地球上不同人種、不同種族的正常人,對顏色的感受是一樣的,不要以為地區或者虹膜顏色不同。看到的顏色就會有差異。試想在美國有來自世界各地不同的種族,如果大家對同一種顏色的感知是不一樣的,那為什麼從來就沒聽說過電影、電視節目、雜誌會接到不同人種所投訴的不同偏色呢?由此反過來也證明了,所有人看到的顏色應該都是一樣的(色盲除外)。詳見《Video Demystified》和《D65,你不知道的正確彩色世界》。
判斷顯示器性能
我們知道,通常人眼所見到的光線,是由七種色光的光譜疊加組成。但其中有些光線偏藍,有些則偏紅,色溫就是專門用來量度和計算光線的顏色成分的方法,是19世紀末由英國物理學家洛德·開爾文所創立的,他制定出了一整套色溫計算法,而其具體確定的標準是基於以一黑體輻射器所發出來的波長。
色溫(ColorTemperature)是高檔顯示器一個性能指標。我們知道,光源發光時會產生一組光譜,用一個純黑體產生出同樣的光譜時所需要達到的某一溫度,這個溫度就是該光源的色溫。15英寸以上數控顯示器肯定帶有色溫調節功能,通過該功能(一般有9300K、6500K、5000K三個選擇)可以使顯示器的色彩能夠滿足高標準工作要求。高檔產品中有些還支持色溫線性調整功能。

用例

彩色膠片的設計,一般是根據能夠真實地記錄出某一特定色溫的光源照明來進行的,分為5500K日光型、3400K強燈光型和3200K鎢絲燈型多種。因而,攝影家必須懂得採用與光源色溫相同的彩色膠捲,才會得到準確的顏色再現。如果光源的色溫與膠捲的色溫互相不平衡,就要靠濾光鏡來提升或降低光源的色溫,使與膠捲的色溫相匹配,才會有準確的色彩再現。
通常,兩種類型的濾光鏡用於平衡色溫。一種是帶紅色的81系列濾光鏡,另一種是帶微藍色的82系列濾光鏡。前者在光線太藍時(也就是在色溫太高時)使用:而後者是用來對付紅光,以提高色溫的。82系列濾光鏡使用的機會不如81系列的多。事實上,很多攝影家的經驗是,儘量增加色溫,而不是降低色溫。用一枚淡黃濾光鏡拍攝最平常的日落現象,會產生極其壯觀的效果。
濾光鏡濾光鏡
美國一位攝影家的經驗是,用微紅濾光鏡可在色溫高達8000K時降低色溫,而用藍濾光鏡可使日光型膠捲適用於低達4400K的色溫條件。平時,靠使用這些濾光鏡幾乎可以在白天的任何時候進行拍攝,並取得自然的色調。但是,在例外的情況下,當色溫超出這一範圍之外時,就需要用色彩轉換濾光鏡,如琥珀色的85B濾光鏡,可使高達19000K的色溫適合於日光型膠捲。相反,使用燈光型膠捲配以82系列的濾光鏡,可使色溫下降到2800K。
倘若需要用日光型膠片在用鎢絲燈照明的條件下拍攝時,還可以用80濾光鏡。如果當時不用TTL曝光表測光的話,須增加2級光圈,以彌補光線的損失。而當用燈光型膠片在日光條件下拍攝時,就需用85B濾光鏡,需要增加2/3級光圈。
然而,市場上通用的濾光鏡代號十分混亂,不易識別,並不是所有的製造廠商都用標準的代號和設計。因此,在眾多的濾光鏡中,選出一個合適的濾光鏡是不容易的。為了把濾光鏡分類的混亂狀況系統化,使選擇濾光鏡的工作簡化,加拿大攝影家施瓦茨介紹了國際上流行的標定光源色溫的新方法。

色溫定位

如何準確地進行色溫定位?這就需要使用到“色溫計”啦。
日光燈日光燈
一般情況下,正午10點至下午2點,晴朗無雲的天空,在沒有太陽直射光的情況下,標準日光大約在5200~5500K;新聞攝影燈的色溫在3200K;一般鎢絲燈、照相館拍攝黑白照片使用的鎢絲燈以及一般的普通燈泡光的色溫大約在 2800K;由於色溫偏低,所以在這種情況下拍攝的照片擴印出來以後會感到色彩偏黃色。而一般日光燈的色溫在7200~8500K左右,所以在日光燈下拍攝的相片會偏青色。
這都是因為拍攝環境的色溫與拍攝機器設定的色溫不對造成的。一般在擴印機上可以進行調整。但如果拍攝現場有日光燈也有鎢絲燈的情況,我們稱為混合光源,這種片子很難進行調整。
綜上所述,拍攝期間對色溫的考量、設定以及調整就顯得非常重要。無論你是使用傳統相機還是數位相機以及攝像機。都必須重視色溫!

效應

色溫是照明光學中用於定義光源顏色的一個物理量。即把某個黑體加熱到一個溫度,其發射的光的顏色與某個光源所發射的光的顏色相同時,這個黑體加熱的溫度稱之為該光源的顏色溫度,簡稱色溫。其單位用“K”表示。
色溫低的光偏黃,比如白熾燈、2800K左右,色溫高的光偏藍,比如紫光燈,9000K以上。一般認為,標準白色光色溫為6500K,CRT所發出的白光約為5500K,所以稍微改變三基色的混合比例,即可模擬出增減色溫的效果,利用色溫的原理實現的攝影、攝像、顯示等設備的變化的過程稱為色溫效應。

平衡

在影視鏡頭的拍攝中,常用兩種以上光源照明,一般情況下都要求其色溫相一致。在外景或實景拍攝中,在以日光照明為主的情況下,常用如燈光作輔肋光,如果用低色溫燈具(3200k)就要向日光(5600k )的色溫調整,其常用的方法是用升高色溫的燈光紙或直接用高色溫燈,也有時特意用兩種色溫的燈光分別照明同一景物,不進行平衡,以取得冷暖相間的照明效果。
光源與彩色膠片、攝象機之間的色溫協調關係:日光片只能在5600k色溫條件下拍攝;燈光片只能在3200k色溫條件下拍攝。攝像在日光下拍攝加5600k濾色鏡,在3200k燈光下拍攝加3200k 的濾色鏡。

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