Temperatura del color

Propiedad de las fuentes de luz relacionadas con la radiación de cuerpo negro

No confundir con colores cálidos y fríos .

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El espacio de cromaticidad x, y CIE 1931 , que también muestra las cromaticidades de fuentes de luz de cuerpo negro de varias temperaturas ( locus de Planck ) y líneas de temperatura de color correlacionada constante .

La temperatura de color de una fuente de luz es la temperatura de un radiador de cuerpo negro ideal que irradia luz de un color comparable al de la fuente de luz. La temperatura del color es una característica de la luz visible que tiene importantes aplicaciones en iluminación , fotografía , videografía , publicación , manufactura , astrofísica , horticultura.y otros campos. En la práctica, la temperatura de color es significativa sólo para las fuentes de luz que de hecho se corresponden un poco con la radiación de algún cuerpo negro, es decir, luz en un rango que va del rojo al naranja, al amarillo, al blanco y al blanco azulado; no tiene sentido hablar de la temperatura de color de, por ejemplo, una luz verde o violeta. La temperatura de color se expresa convencionalmente en kelvin , utilizando el símbolo K, una unidad de medida para la temperatura absoluta.

Las temperaturas de color superiores a 5000 K se denominan "colores fríos" (azulados), mientras que las temperaturas de color más bajas (2700-3000 K) se denominan "colores cálidos" (amarillentos). "Cálido" en este contexto es una analogía con el flujo de calor irradiado de la iluminación incandescente tradicional en lugar de la temperatura. El pico espectral de la luz de colores cálidos está más cerca del infrarrojo, y la mayoría de las fuentes de luz de colores cálidos naturales emiten una radiación infrarroja significativa. El hecho de que la iluminación "cálida" en este sentido tenga una temperatura de color "más fría" a menudo genera confusión. ^[1]

Categorización de diferentes tipos de iluminación

La temperatura	Fuente
1700 K	Combina la llama, lámparas de sodio de baja presión (LPS / SOX)
1850 K	Llama de vela, atardecer / amanecer
2400 K	Lámparas incandescentes estándar
2550 K	Lámparas incandescentes de color blanco suave
2700 K	Lámparas LED y fluorescentes compactas "soft white"
3000 K	Lámparas LED y fluorescentes compactas de color blanco cálido
3200 K	Lámparas de estudio, fotofloods , etc.
3350 K	Luz de estudio "CP"
5000 K	Horizonte de luz diurna
5000 K	Lámparas fluorescentes tubulares o lámparas fluorescentes compactas (CFL) blancas frías / luz diurna
5500  - 6000 K	Luz diurna vertical, flash electrónico
6200 K	Lámpara de arco corto de xenón  [2]
6500 K	Luz del día, nublado
6500  - 9500 K	Pantalla LCD o CRT
15.000  - 27.000 K	Cielo azul claro hacia el polo
Estas temperaturas son meramente características; puede haber una variación considerable

Las curvas de radiancia de cuerpo negro (B _λ ) frente a longitud de onda (λ) para el espectro visible . Los ejes verticales de los gráficos de la ley de Planck que construyen esta animación se transformaron proporcionalmente para mantener áreas iguales entre las funciones y el eje horizontal para longitudes de onda de 380 a 780 nm. K indica la temperatura de color en kelvin y M indica la temperatura de color en micro grados recíprocos.

La temperatura de color de la radiación electromagnética emitida por un cuerpo negro ideal se define como su temperatura de superficie en kelvin , o alternativamente en micro grados recíprocos (empantanado). ^[3] Esto permite la definición de un estándar por el cual se comparan las fuentes de luz.

En la medida en que una superficie caliente emite radiación térmica pero no es un radiador ideal de cuerpo negro, la temperatura de color de la luz no es la temperatura real de la superficie. La luz de una lámpara incandescente es radiación térmica y la bombilla se aproxima a un radiador de cuerpo negro ideal, por lo que su temperatura de color es esencialmente la temperatura del filamento. Así, una temperatura relativamente baja emite un rojo apagado y una temperatura alta emite el casi blanco de la bombilla incandescente tradicional. Los trabajadores del metal pueden juzgar la temperatura de los metales calientes por su color, desde rojo oscuro hasta blanco anaranjado y luego blanco (ver calor rojo ).

Muchas otras fuentes de luz, como las lámparas fluorescentes o los diodos emisores de luz ( LED ), emiten luz principalmente por procesos distintos a la radiación térmica. Esto significa que la radiación emitida no sigue la forma de un espectro de cuerpo negro . A estas fuentes se les asigna lo que se conoce como temperatura de color correlacionada (CCT). CCT es la temperatura de color de un radiador de cuerpo negro que, según la percepción humana del color, se asemeja más a la luz de la lámpara. Debido a que esta aproximación no es necesaria para la luz incandescente, el CCT para una luz incandescente es simplemente su temperatura no ajustada, derivada de la comparación con un radiador de cuerpo negro.

El sol

El Sol se aproxima mucho a un radiador de cuerpo negro. La temperatura efectiva, definida por la potencia radiativa total por unidad cuadrada, es de aproximadamente 5780 K. ^[4] La temperatura de color de la luz solar sobre la atmósfera es de aproximadamente 5900 K. ^[5]

El Sol puede aparecer rojo, naranja, amarillo o blanco desde la Tierra, dependiendo de su posición en el cielo. El cambio de color del Sol a lo largo del día se debe principalmente a la dispersión de la luz solar y no a cambios en la radiación del cuerpo negro. La dispersión de Rayleigh de la luz solar por la atmósfera de la Tierra provoca el color azul del cielo, que tiende a dispersar la luz azul más que la luz roja.

Algo de luz del día temprano en la mañana y al final de la tarde (las horas doradas ) tiene una temperatura de color más baja ("más cálida") debido al aumento de la dispersión de la luz solar de longitud de onda más corta por las partículas atmosféricas , un fenómeno óptico llamado efecto Tyndall .

La luz del día tiene un espectro similar al de un cuerpo negro con una temperatura de color correlacionada de 6500 K ( estándar de visualización D65 ) o 5500 K (estándar de película fotográfica con balance de luz diurna).

Matices del locus de Planck en una escala lineal (valores en kelvin)

Para los colores basados ​​en la teoría del cuerpo negro, el azul ocurre a temperaturas más altas, mientras que el rojo ocurre a temperaturas más bajas. Esto es lo contrario de las asociaciones culturales atribuidas a los colores, en las que "rojo" es "caliente" y "azul" es "frío". ^[6]

Aplicaciones

Iluminación

Comparación de temperatura de color de lámparas eléctricas comunes

Para la iluminación de interiores de edificios, a menudo es importante tener en cuenta la temperatura de color de la iluminación. Una luz más cálida (es decir, una temperatura de color más baja) se usa a menudo en áreas públicas para promover la relajación, mientras que una luz más fría (temperatura de color más alta) se usa para mejorar la concentración, por ejemplo, en escuelas y oficinas. ^[7]

La atenuación CCT para la tecnología LED se considera una tarea difícil, ya que los efectos de agrupamiento, edad y variación de temperatura de los LED cambian la salida del valor de color real. Aquí se utilizan sistemas de circuito de retroalimentación, por ejemplo con sensores de color, para monitorear y controlar activamente la salida de color de múltiples LED de mezcla de colores. ^[8]

Acuicultura

En la cría de peces , la temperatura de color tiene diferentes funciones y focos en las distintas ramas.

• En los acuarios de agua dulce, la temperatura del color generalmente es una preocupación solo para producir una pantalla más atractiva. ^{[ cita requerida ] Las} luces tienden a diseñarse para producir un espectro atractivo, a veces prestando atención secundaria a mantener vivas las plantas en los acuarios.
• En un acuario de agua salada o de arrecife , la temperatura del color es una parte esencial de la salud del tanque. Dentro de aproximadamente 400 a 3000 nanómetros, la luz de longitud de onda más corta puede penetrar más profundamente en el agua que las longitudes de onda más largas, ^{[9] [10] [11]} proporcionando fuentes de energía esenciales para las algas alojadas en (y sustentando) el coral. Esto equivale a un aumento de la temperatura de color con la profundidad del agua en este rango espectral. Debido a que los corales viven típicamente en aguas poco profundas y reciben luz solar tropical directa e intensa, el foco estuvo una vez en simular esta situación con 6500 K luces. Mientras tanto, las fuentes de luz de mayor temperatura se han vuelto más populares, primero con 10000 K y más recientemente con 16000 K y 20000 K. ^{[ cita requerida]} La iluminación actínica en el extremo violeta del rango visible (420–460 nm) se utiliza para permitir la visualización nocturna sin aumentar la floración de algas o mejorar la fotosíntesis, y para hacer que los colores algo fluorescentes de muchos corales y peces "resalten", creando una pantalla más brillante. tanques.

Fotografía digital

En fotografía digital , el término temperatura de color a veces se refiere a la reasignación de valores de color para simular variaciones en la temperatura de color ambiental. La mayoría de las cámaras digitales y el software de imagen sin procesar proporcionan ajustes preestablecidos que simulan valores ambientales específicos (por ejemplo, soleado, nublado, tungsteno, etc.) mientras que otros permiten la entrada explícita de valores de balance de blancos en kelvin. Estos ajustes varían los valores de color a lo largo del eje azul-amarillo, mientras que algunos software incluyen controles adicionales (a veces etiquetados como "tinte") que agregan el eje magenta-verde, y son hasta cierto punto arbitrarios y una cuestión de interpretación artística. ^[12]

Película fotográfica

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La película de emulsión fotográfica no responde al color de la iluminación de manera idéntica a la retina humana o la percepción visual. Un objeto que al observador le parece blanco puede resultar muy azul o naranja en una fotografía. El balance de colorPuede ser necesario corregirlo durante la impresión para lograr una impresión de color neutro. El alcance de esta corrección es limitado ya que la película de color normalmente tiene tres capas sensibles a diferentes colores y cuando se usa bajo la fuente de luz "incorrecta", es posible que cada capa no responda proporcionalmente, dando tonalidades de color extrañas en las sombras, aunque los tonos medios pueden se han equilibrado correctamente en blanco debajo de la ampliadora. Las fuentes de luz con espectros discontinuos, como los tubos fluorescentes, tampoco se pueden corregir completamente en la impresión, ya que una de las capas puede que apenas haya registrado una imagen.

La película fotográfica está hecha para fuentes de luz específicas (más comúnmente película de luz diurna y película de tungsteno ) y, si se usa correctamente, creará una impresión de color neutro. Hacer coincidir la sensibilidad de la película con la temperatura de color de la fuente de luz es una forma de equilibrar el color. Si se utiliza película de tungsteno en interiores con lámparas incandescentes, la luz naranja amarillenta de las lámparas incandescentes de tungsteno aparecerá como blanca (3200 K) en la fotografía. La película negativa en color casi siempre se equilibra con la luz del día, ya que se supone que el color se puede ajustar en la impresión (con limitaciones, ver más arriba). La película de transparencia de color, que es el artefacto final del proceso, debe adaptarse a la fuente de luz o se deben utilizar filtros para corregir el color.

Se pueden usar filtros en la lente de una cámara o geles de color sobre la (s) fuente (s) de luz para corregir el equilibrio del color. Al disparar con una fuente de luz azulada (temperatura de color alta), como en un día nublado, a la sombra, a la luz de una ventana, o si usa una película de tungsteno con luz blanca o azul, un filtro naranja amarillento corregirá esto. Para disparar con película de luz diurna (calibrada a 5600 K) bajo fuentes de luz más cálidas (temperatura de color baja) como puestas de sol, luz de velas o iluminación de tungsteno , se puede usar un filtro azulado (por ejemplo, # 80A). Se necesitan filtros más sutiles para corregir la diferencia entre, digamos, lámparas de tungsteno de 3200 K y 3400 K o para corregir el tono ligeramente azul de algunos tubos de flash, que pueden ser de 6000 K. ^[13]

Si hay más de una fuente de luz con diferentes temperaturas de color, una forma de equilibrar el color es usar una película de luz diurna y colocar filtros de gel correctores de color sobre cada fuente de luz.

Los fotógrafos a veces usan medidores de temperatura de color. Por lo general, están diseñados para leer solo dos regiones a lo largo del espectro visible (rojo y azul); los más caros leen tres regiones (rojo, verde y azul). Sin embargo, son ineficaces con fuentes como las lámparas fluorescentes o de descarga, cuya luz varía en color y puede ser más difícil de corregir. Debido a que esta luz es a menudo verdosa, un filtro magenta puede corregirla. Se pueden utilizar herramientas de colorimetría más sofisticadas si faltan tales medidores. ^[13]

Autoedición

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En la industria de la autoedición, es importante conocer la temperatura de color de un monitor. El software de coincidencia de color, como ColorSync de Apple para Mac OS, mide la temperatura de color de un monitor y luego ajusta su configuración en consecuencia. Esto permite que el color en pantalla se asemeje más al color impreso. Las temperaturas de color comunes del monitor, junto con los iluminantes estándar coincidentes entre paréntesis, son las siguientes:

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

D50 es la abreviatura científica de un iluminante estándar : el espectro de luz diurna a una temperatura de color correlacionada de 5000 K. Existen definiciones similares para D55, D65 y D75. Las designaciones como D50 se utilizan para ayudar a clasificar las temperaturas de color de las mesas de luz y las cabinas de visualización. Al ver una diapositiva de color en una mesa de luz, es importante que la luz se equilibre correctamente para que los colores no se desplacen hacia el rojo o el azul.

Las cámaras digitales , los gráficos web, los DVD , etc., normalmente están diseñados para una temperatura de color de 6500 K. El estándar sRGB utiliza comúnmente para las imágenes en las estipula internet (entre otras cosas) una pantalla 6500 K punto blanco .

Cámaras fotográficas digitales, de video y de TV

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Las normas de TV NTSC y PAL exigen una pantalla de TV compatible para mostrar una señal eléctrica en blanco y negro (saturación de color mínima) a una temperatura de color de 6500 K. En muchos televisores de consumo, hay una desviación muy notable de este requisito. Sin embargo, los televisores de gama alta para consumidores pueden ajustar la temperatura de color a 6500 K mediante una configuración preprogramada o una calibración personalizada. Las versiones actuales de ATSC exigen explícitamente que los datos de temperatura de color se incluyan en el flujo de datos, pero las versiones antiguas de ATSC permitían omitir estos datos. En este caso, las versiones actuales de ATSC citan estándares de colorimetría predeterminados según el formato. Ambos estándares citados especifican una temperatura de color de 6500 K.

La mayoría de las cámaras fotográficas digitales y de video pueden ajustar la temperatura del color haciendo zoom en un objeto de color blanco o neutro y configurando el "balance de blancos" manual (indicando a la cámara que "este objeto es blanco"); la cámara muestra el blanco verdadero como blanco y ajusta todos los demás colores en consecuencia. El balance de blancos es necesario especialmente en interiores con iluminación fluorescente y cuando se mueve la cámara de una situación de iluminación a otra. La mayoría de las cámaras también tienen una función de balance de blancos automático que intenta determinar el color de la luz y corregir en consecuencia. Si bien estos ajustes alguna vez fueron poco confiables, se han mejorado mucho en las cámaras digitales actuales y producen un balance de blancos preciso en una amplia variedad de situaciones de iluminación.

Aplicación artística mediante el control de la temperatura del color

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La casa de arriba parece de un color crema claro durante el mediodía, pero parece ser de un blanco azulado aquí en la penumbra antes del amanecer. Tenga en cuenta la temperatura de color del amanecer en el fondo.

Los operadores de cámaras de video pueden equilibrar el blanco de los objetos que no son blancos, minimizando el color del objeto utilizado para el equilibrio del blanco. Por ejemplo, pueden aportar más calidez a una imagen equilibrando el blanco de algo que sea azul claro, como la mezclilla azul descolorida; de esta manera, el balance de blancos puede reemplazar un filtro o gel de iluminación cuando no estén disponibles.

Los directores de fotografía no hacen "balance de blancos" de la misma manera que los operadores de cámaras de video; utilizan técnicas como filtros, elección del material de película, predestello y, después de la filmación, gradación de color , tanto por exposición en los laboratorios como digitalmente. Los directores de fotografía también trabajan en estrecha colaboración con los diseñadores de escenarios y equipos de iluminación para lograr los efectos de color deseados. ^[14]

Para los artistas, la mayoría de los pigmentos y papeles tienen un tono frío o cálido, ya que el ojo humano puede detectar incluso una mínima cantidad de saturación. El gris mezclado con amarillo, naranja o rojo es un "gris cálido". El verde, el azul o el morado crean "grises fríos". Tenga en cuenta que este sentido de temperatura es el inverso al de la temperatura real; más azul se describe como "más frío" a pesar de que corresponde a un cuerpo negro de mayor temperatura .

Gris "cálido"	"Gris fresco
Mezclado con un 6% de amarillo.	Mezclado con 6% de azul.

Los diseñadores de iluminación a veces seleccionan filtros por temperatura de color, comúnmente para igualar la luz que es teóricamente blanca. Dado que los artefactos que usan lámparas de descarga producen una luz de una temperatura de color considerablemente más alta que las lámparas de tungsteno , el uso de los dos en conjunto podría producir un gran contraste, por lo que a veces se instalan artefactos con lámparas HID , que comúnmente producen luz de 6000-7000 K con filtros de 3200 K para emular la luz de tungsteno. Los dispositivos con funciones de mezcla de colores o con varios colores (si se incluyen 3200 K) también son capaces de producir una luz similar al tungsteno. La temperatura de color también puede ser un factor a la hora de seleccionar lámparas., ya que es probable que cada uno tenga una temperatura de color diferente.

Temperatura de color correlacionada

Gráficos log-log de la longitud de onda de emisión máxima y la salida radiante frente a la temperatura del cuerpo negro . Las flechas rojas muestran que los cuerpos negros de 5780 K tienen una longitud de onda máxima de 501 nm y una salida radiante de 63,3 MW / m ² .

La temperatura de color correlacionada ( CCT , T _cp ) es la temperatura del radiador Planckiano cuyo color percibido se parece más al de un estímulo dado con el mismo brillo y en condiciones de visualización específicas.

-  CIE / IEC 17.4: 1987 , Vocabulario internacional sobre iluminación ( ISBN  3900734070 ) ^[15]

Motivación

Los radiadores de cuerpo negro son la referencia por la cual se juzga la blancura de las fuentes de luz. Un cuerpo negro se puede describir por su temperatura y produce luz de un tono particular, como se muestra arriba. Este conjunto de colores se llama temperatura de color . Por analogía, las fuentes de luz casi de Planck, como ciertas lámparas de descarga fluorescentes o de alta intensidadpueden juzgarse por su temperatura de color correlacionada (CCT), la temperatura del radiador Planckiano cuyo color se aproxima mejor a ellos. Para los espectros de fuentes de luz que no son de Planck, hacer coincidirlos con los de un cuerpo negro no está bien definido; el concepto de temperatura de color correlacionada se amplió para mapear tales fuentes lo mejor posible en la escala unidimensional de temperatura de color, donde "lo mejor posible" se define en el contexto de un espacio de color objetivo.

Antecedentes

Diagrama de Judd (r, g). Las curvas concéntricas indican los lugares de pureza constante .

Triángulo de Maxwell de Judd. Locus de Planck en gris. La traducción de coordenadas trilineales a coordenadas cartesianas conduce al siguiente diagrama.

Espacio de cromaticidad uniforme de Judd (UCS), con el locus de Planck y las isotermas de 1000 K a 10000 K, perpendiculares al locus. Judd calculó las isotermas en este espacio antes de traducirlas nuevamente al espacio de cromaticidad (x, y), como se muestra en el diagrama en la parte superior del artículo.

Primer plano del locus de Planck en el CIE 1960 UCS, con las isotermas en mireds . Tenga en cuenta el espaciado uniforme de las isotermas cuando utilice la escala de temperatura recíproca y compárelo con la figura similar a continuación. El espaciado uniforme de las isotermas en el locus implica que la escala empantanada es una mejor medida de la diferencia de color perceptual que la escala de temperatura.

La noción de utilizar radiadores Planckianos como criterio para juzgar otras fuentes de luz no es nueva. ^[16] En 1923, escribiendo sobre "la clasificación de los iluminantes con referencia a la calidad del color ... la temperatura de la fuente como un índice de la calidad del color", Priest esencialmente describió CCT tal como lo entendemos hoy, yendo tan lejos como para utilizar el término "temperatura de color aparente", y astutamente reconoció tres casos: ^[17]

• "Aquellos para los que la distribución espectral de energía es idéntica a la dada por la fórmula de Planck".
• "Aquellos para los que la distribución espectral de energía no es idéntica a la dada por la fórmula de Planck, pero aún es de tal forma que la calidad del color evocado es la misma que la evocada por la energía de un radiador de Planck en el dada la temperatura de color ".
• "Aquellos para los que la distribución espectral de energía es tal que el color sólo puede ser igualado aproximadamente por un estímulo de la forma de distribución espectral de Planck".

En 1931 se produjeron varios acontecimientos importantes. En orden cronológico:

1. Raymond Davis publicó un artículo sobre "temperatura de color correlacionada" (su término). Refiriéndose al locus de Planck en el diagrama rg, definió el CCT como el promedio de las "temperaturas de los componentes primarios" (CCT RGB), utilizando coordenadas trilineales . ^[18]
2. El CIE anunció el espacio de color XYZ .
3. Deane B. Judd publicó un artículo sobre la naturaleza de las " diferencias menos perceptibles " con respecto a los estímulos cromáticos. Por medios empíricos, determinó que la diferencia en la sensación, que denominó ΔE para un "paso discriminatorio entre colores ... Empfindung " (en alemán para la sensación) era proporcional a la distancia de los colores en el diagrama de cromaticidad. Refiriéndose al diagrama de cromaticidad (r, g) que se muestra a un lado, planteó la hipótesis de que ^[19]

K Δ E = | c ₁ - c ₂ | = máximo (| r ₁ - r ₂ |, | g ₁ - g ₂ |).

Estos desarrollos allanaron el camino para el desarrollo de nuevos espacios de cromaticidad que son más adecuados para estimar las temperaturas de color correlacionadas y las diferencias de cromaticidad. Al unir los conceptos de diferencia de color y temperatura de color, Priest hizo la observación de que el ojo es sensible a las diferencias constantes en la temperatura "recíproca": ^[20]

Una diferencia de un grado micro-recíproco (μrd) es bastante representativa de la diferencia dudosamente perceptible en las condiciones de observación más favorables.

Priest propuso utilizar "la escala de temperatura como una escala para organizar las cromaticidades de los varios iluminantes en un orden en serie". Durante los próximos años, Judd publicó tres artículos más importantes:

El primero verificó los hallazgos de Priest, ^[17] Davis, ^[18] y Judd, ^[19] con un artículo sobre la sensibilidad al cambio de temperatura de color. ^[21]

El segundo propuso un nuevo espacio de cromaticidad, guiado por un principio que se ha convertido en el santo grial de los espacios de color: la uniformidad de percepción (la distancia de cromaticidad debe ser acorde con la diferencia de percepción). Mediante una transformación proyectiva , Judd encontró un "espacio de cromaticidad uniforme" (UCS) en el que encontrar el CCT. Judd determinó la "temperatura de color más cercana" simplemente encontrando el punto en el lugar de Planck más cercano a la cromaticidad del estímulo en el triángulo de color de Maxwell , representado a un lado. La matriz de transformación que usó para convertir los valores de triestímulo X, Y, Z en coordenadas R, G, B fue: ^[22]

${\displaystyle {\begin{bmatrix}R\\G\\B\end{bmatrix}}={\begin{bmatrix}3.1956&2.4478&-0.1434\\-2.5455&7.0492&0.9963\\0.0000&0.0000&1.0000\end{bmatrix}}{\begin{bmatrix}X\\Y\\Z\end{bmatrix}}.}$

A partir de esto, se pueden encontrar estas cromaticidades: ^[23]

${\displaystyle u={\frac {0.4661x+0.1593y}{y-0.15735x+0.2424}},\quad v={\frac {0.6581y}{y-0.15735x+0.2424}}.}$

El tercero representó el lugar de las cromaticidades isotérmicas en el diagrama de cromaticidad x, y CIE 1931 . ^[24] Dado que los puntos isotérmicos formaban normales en su diagrama UCS, la transformación de nuevo en el plano xy reveló que aún eran líneas, pero ya no eran perpendiculares al lugar geométrico.

El diagrama de "escala de cromaticidad uniforme" de MacAdam; una simplificación del UCS de Judd.

Cálculo

La idea de Judd de determinar el punto más cercano al locus de Planck en un espacio de cromaticidad uniforme es actual. En 1937, MacAdam sugirió un "diagrama de escala de cromaticidad uniforme modificado", basado en ciertas consideraciones geométricas simplificadoras: ^[25]

${\displaystyle u={\frac {4x}{-2x+12y+3}},\quad v={\frac {6y}{-2x+12y+3}}.}$

Este espacio de cromaticidad (u, v) se convirtió en el espacio de color CIE 1960 , que todavía se usa para calcular el CCT (aunque MacAdam no lo diseñó con este propósito en mente). ^{[26] El} uso de otros espacios de cromaticidad, como u'v ' , conduce a resultados no estándar que, no obstante, pueden ser perceptualmente significativos. ^[27]

Primer plano del CIE 1960 UCS . Las isotermas son perpendiculares al locus de Planck y se dibujan para indicar la distancia máxima desde el locus que el CIE considera que la temperatura de color correlacionada es significativa:${\displaystyle \Delta uv=\pm 0.05}$

La distancia desde el lugar geométrico (es decir, el grado de desviación de un cuerpo negro) se indica tradicionalmente en unidades de ; positivo para puntos por encima del locus. Este concepto de distancia ha evolucionado hasta convertirse en Delta E , que sigue utilizándose en la actualidad.${\displaystyle \Delta uv}$

El método de Robertson

Antes del advenimiento de las poderosas computadoras personales , era común estimar la temperatura de color correlacionada mediante la interpolación de tablas de consulta y gráficos. ^[28] El método más famoso de este tipo es el de Robertson, ^[29] que aprovechó el espaciado relativamente uniforme de la escala empantanada (ver arriba) para calcular el CCT T _c utilizando la interpolación lineal de los valores empantanados de la isoterma: ^[30]

Cálculo del CCT T _c correspondiente a la coordenada de cromaticidad en el CIE 1960 UCS.${\displaystyle \scriptstyle (u_{T},v_{T})}$

${\displaystyle {\frac {1}{T_{c}}}={\frac {1}{T_{i}}}+{\frac {\theta _{1}}{\theta _{1}+\theta _{2}}}\left({\frac {1}{T_{i+1}}}-{\frac {1}{T_{i}}}\right),}$

donde y son las temperaturas de color de las isotermas de búsqueda e i se elige de tal manera que . (Además, la cromaticidad de prueba se encuentra entre las dos únicas líneas adyacentes para las cuales ).${\displaystyle T_{i}}$${\displaystyle T_{i+1}}$${\displaystyle T_{i}<T_{c}<T_{i+1}}$${\displaystyle d_{i}/d_{i+1}<0}$

Si las isotermas son lo suficientemente estrechas, se puede suponer , lo que lleva a${\displaystyle \theta _{1}/\theta _{2}\approx \sin \theta _{1}/\sin \theta _{2}}$

${\displaystyle {\frac {1}{T_{c}}}={\frac {1}{T_{i}}}+{\frac {d_{i}}{d_{i}-d_{i+1}}}\left({\frac {1}{T_{i+1}}}-{\frac {1}{T_{i}}}\right).}$

La distancia del punto de prueba a la i -ésima isoterma viene dada por

${\displaystyle d_{i}={\frac {(v_{T}-v_{i})-m_{i}(u_{T}-u_{i})}{\sqrt {1+m_{i}^{2}}}},}$

donde es la coordenada de cromaticidad de la i -ésima isoterma en el locus de Planck y m _i es la pendiente de la isoterma . Dado que es perpendicular al lugar geométrico, se deduce que donde l _i es la pendiente del lugar geométrico en .${\displaystyle (u_{i},v_{i})}$${\displaystyle m_{i}=-1/l_{i}}$${\displaystyle (u_{i},v_{i})}$

Precauciones

Aunque el CCT se puede calcular para cualquier coordenada de cromaticidad, el resultado es significativo solo si las fuentes de luz son casi blancas. ^[31] La CIE recomienda que "el concepto de temperatura de color correlacionada no debería utilizarse si la cromaticidad de la fuente de prueba difiere más de [ ] del radiador de Planck". ^[32] Más allá de un cierto valor de , una coordenada de cromaticidad puede ser equidistante a dos puntos del locus, lo que genera ambigüedad en el CCT.${\displaystyle \scriptstyle \Delta _{uv}=5\times 10^{-2}}$${\displaystyle \scriptstyle \Delta uv}$

Aproximación

Si se considera un rango estrecho de temperaturas de color (las que encapsulan la luz del día son el caso más práctico), se puede aproximar el locus de Planck para calcular el CCT en términos de coordenadas de cromaticidad. Siguiendo la observación de Kelly de que las isotermas se cruzan en la región púrpura cerca ( x = 0.325, y = 0.154), ^[28] McCamy propuso esta aproximación cúbica: ^[33]

${\displaystyle CCT(x,y)=-449n^{3}+3525n^{2}-6823.3n+5520.33,}$

donde n = ( x - x _e ) / ( y - y _e ) es la recta de pendiente inversa, y ( x _e = 0.3320, y _e = 0.1858) es el "epicentro"; bastante cerca del punto de intersección mencionado por Kelly. El error absoluto máximo para temperaturas de color que oscilan entre 2856 K (iluminante A) y 6504 K ( D65 ) es inferior a 2 K.

Una propuesta más reciente, que utiliza términos exponenciales, amplía considerablemente el rango aplicable al agregar un segundo epicentro para altas temperaturas de color: ^[34]

${\displaystyle CCT(x,y)=A_{0}+A_{1}\exp(-n/t_{1})+A_{2}\exp(-n/t_{2})+A_{3}\exp(-n/t_{3})}$

donde n es como antes y las otras constantes se definen a continuación:

	3 a 50 kK	50–800 kK
x e	0.3366	0.3356
y correo	0.1735	0.1691
A 0	−949,86315	36284.48953
A 1	6253.80338	0,00228
t 1	0.92159	0.07861
A 2	28.70599	5,4535 × 10 −36
t 2	0.20039	0.01543
A 3	0,00004
t 3	0.07125

El autor sugiere que se use la ecuación de baja temperatura para determinar si se necesitan los parámetros de temperatura más alta.

El cálculo inverso, desde la temperatura del color hasta las coordenadas de cromaticidad correspondientes, se analiza en el locus de Planck, § Aproximación .

Índice de reproducción cromática

El índice de reproducción cromática CIE (CRI) es un método para determinar qué tan bien se compara la iluminación de una fuente de luz de ocho muestras de muestras con la iluminación proporcionada por una fuente de referencia. Citados juntos, el CRI y el CCT dan una estimación numérica de qué fuente de luz de referencia (ideal) se aproxima mejor a una luz artificial en particular y cuál es la diferencia. Consulte el Índice de reproducción cromática para ver el artículo completo.

Distribución de energía espectral

Distribuciones de potencia espectrales características (SPD) para una lámpara incandescente (izquierda) y una lámpara fluorescente (derecha). Los ejes horizontales son longitudes de onda en nanómetros y los ejes verticales muestran la intensidad relativa en unidades arbitrarias.

Las fuentes de luz y los iluminantes pueden caracterizarse por su distribución de potencia espectral (SPD). Las curvas de SPD relativas proporcionadas por muchos fabricantes pueden haber sido producidas usando incrementos de 10  nm o más en su espectrorradiómetro . ^[35] El resultado es lo que parecería ser una distribución de energía más suave (" espectro más completo ") que la que realmente tiene la lámpara. Debido a su distribución puntiaguda, se recomiendan incrementos mucho más finos para tomar medidas de luces fluorescentes, y esto requiere equipos más costosos.

Temperatura de color en astronomía

En astronomía , la temperatura del color se define por la pendiente local del SPD en una longitud de onda determinada o, en la práctica, en un rango de longitud de onda. Dadas, por ejemplo, las magnitudes de color B y V que están calibradas para ser iguales para una estrella A0V (por ejemplo, Vega ), la temperatura de color estelar viene dada por la temperatura para la cual el índice de color de un radiador de cuerpo negro se ajusta al estelar. . junto al${\displaystyle T_{C}}$${\displaystyle B-V}$${\displaystyle B-V}$, también se pueden utilizar otros índices de color. La temperatura de color (así como la temperatura de color correlacionada definida anteriormente) puede diferir en gran medida de la temperatura efectiva dada por el flujo radiativo de la superficie estelar. Por ejemplo, la temperatura de color de una estrella A0V es de aproximadamente 15000 K en comparación con una temperatura efectiva de aproximadamente 9500 K. ^[36]

• Distribución de potencia espectral característica de una estrella A0V ( T _eff = 9500 K, cf. Vega ) en comparación con los espectros de cuerpo negro. El espectro de cuerpo negro de 15000 K (línea discontinua) coincide con la parte visible del SPD estelar mucho mejor que el cuerpo negro de 9500 K. Todos los espectros están normalizados para intersecar a 555 nanómetros.

Ver también

• Temperatura de brillo
• Balance de color
• Temperatura efectiva
• Curva de Kruithof
• Eficacia luminosa
• Metamerismo de color
• Sobreiluminación
• Blancura

Referencias

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Lectura adicional

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Enlaces externos

• Calculadora de Kelvin a RGB de Academo.org
• Boyd, Andrew. Temperatura Kelvin en fotografía en The Discerning Photographer.
• Caridad, Mitchell. ¿De qué color es un cuerpo negro? Valores de sRGB correspondientes a cuerpos negros de temperatura variable.
• Lindbloom, Bruce. Implementación ANSI C del método de Robertson para calcular la temperatura de color correlacionada de un color en XYZ .
• Konica Minolta Sensing. El lenguaje de la luz .