Цветовая температура: определение, измерение и применение

При просмотре одного и того же контента в разных условиях одно и то же изображение может вызывать разные ощущения тепла или холода.

В основе этого различия лежит цветовая температура изображения. Она широко используется в светодиодных светильниках и светодиодных дисплеях, где разные цветовые температуры могут создавать различные визуальные эффекты и ощущения.

В этой статье будет представлено подробное введение в концепцию цветовой температуры, охватывающее ее функции, вариации и практическое применение, в ходе совместного изучения тайн цветовой температуры.

Что такое цветовая температура?

Цветовая температура — это параметр, используемый для описания цветовой температуры видимого света, обычно измеряемый в кельвинах (К).

Температура, о которой идёт речь, измеряется не в градусах Цельсия, а в температуре, необходимой для того, чтобы отображаемый цвет достиг состояния “идеального чёрного тела” — то есть, в определённой температуре, необходимой для воспроизведения различных цветов.

Основная единица измерения цветовой температуры: Кельвин.

Кельвин — это единица измерения цветовой температуры, диапазон которой составляет от 1000 К до 10 000 К. Как правило, чем выше значение в Кельвинах, тем холоднее кажется свет, часто с белыми или синими оттенками; чем ниже значение, тем больше в свете преобладают красные или оранжевые оттенки, создавая более теплое впечатление.

Методы измерения цветовой температуры

• Измеритель цветовой температуры: это профессиональный прибор для измерения цветовой температуры; просто поместите его под источник света, чтобы считать значение в кельвинах.
• Спектрометр: Спектрометр — это еще один профессиональный прибор для измерения цветовой температуры. Он измеряет спектр источника света и анализирует его для определения значения цветовой температуры.
• Баланс белого камеры: Для обычных людей, не имеющих профессионального оборудования, камера с функцией баланса белого также может измерять цветовую температуру. Например, камеры смартфонов в профессиональном режиме часто имеют функцию AWB (автоматический баланс белого), и в деталях некоторых фотографий, сделанных на смартфоне, отображается конкретное значение цветовой температуры.

Принцип работы различных цветовых температур

Цветовая температура — это показатель того, какие цвета излучает абсолютно чёрное тело по мере повышения его температуры, из-за изменений в распределении излучаемой им световой энергии.

Для лучшего понимания представьте себе черный металлический горшок как черное тело: по мере непрерывного нагревания температура горшка повышается, а его цвет постепенно меняется от красного к оранжевому, затем к желтому и белому, в конце концов становясь голубовато-белым.

Таким образом, разные цветовые температуры представляют разные этапы этого цветового перехода.

Классификация цветовой температуры

Существует множество способов классификации цветовой температуры. Здесь мы будем использовать в качестве примеров наиболее типичные диапазоны классификации:

• Теплый белый свет: Диапазон температур от 2700K до 3500K в настоящее время является наиболее распространенной цветовой температурой в светотехнической отрасли. Обычно он создает теплый, слегка желтоватый свет, хотя иногда может иметь красноватые или оранжевые оттенки. Теплый белый свет создает уютную, комфортную атмосферу, которая помогает людям расслабиться.
• Нейтральная цветовая температура: Диапазон нейтральной цветовой температуры составляет 3500–5000 К, что соответствует умеренной цветовой температуре. Свет от таких ламп, как правило, белее теплого белого света, но немного ниже диапазона цветовой температуры синего света. Более сбалансированный и естественный свет эффективно стимулирует организм, повышая ясность мышления и внимательность.
• Холодный белый свет: Диапазон 5000–6500 К представляет собой высокую цветовую температуру, часто называемую “полным спектром”, и выглядит как холодный белый свет. Холодный белый свет очень похож на естественный дневной свет, демонстрируя холодные тона или голубовато-белый оттенок. Он создает освежающий, яркий визуальный эффект, который значительно улучшает восприятие и видимость окружающей среды, а также эффективно облегчает сезонное аффективное расстройство (САР) у людей в северных регионах.
• Цветовая температура сине-белого света: Цветовая температура сине-белого света превышает 6500K, создавая свет с голубоватым оттенком и в целом холодным тоном, имитирующим естественное освещение в пасмурный день. Сине-белый свет обеспечивает хорошую точность цветопередачи и осветляет слабо освещенные участки.

Примечание: В светодиодных дисплеях цветовая температура не подразделяется далее; диапазон составляет 5000K–10200K.

Сравнительная таблица различных диапазонов цветовой температуры

В таблице ниже представлен краткий обзор основных характеристик различных диапазонов цветовой температуры.

Факторы, влияющие на цветовую температуру

Доля световых волн в спектре

Длины волн света, излучаемого различными источниками света, различаются; обычно их регистрируют с помощью спектра. Различия в соотношении этих длин волн определяют изменения цветовой температуры.

Источники света с низкой цветовой температурой обычно имеют длинноволновый спектр, в результате чего свет приобретает красноватый оттенок; источники света с высокой цветовой температурой имеют коротковолновый спектр, в результате чего свет приобретает синий или холодный оттенок. Следовательно, можно сделать вывод, что в отношении цветовой температуры:

• Если доля длинноволнового света в спектре увеличивается, цветовая температура понижается, и общий красноватый оттенок света становится более выраженным;
• Если доля коротковолнового света в спектре увеличивается, цветовая температура соответственно повышается, и общий цвет света смещается в сторону синего или более холодных тонов.

С точки зрения излучения черного тела, доля световых волн и спектральная плотность в спектре при различных температурах соответствуют значениям цветовой температуры при этих температурах.

Температура освещения

Решающим фактором, влияющим на цветовую температуру, является температура освещения, то есть температура, при которой нагревается идеальное черное тело.

В большинстве случаев более высокая цветовая температура приводит к тому, что источник света излучает преимущественно синий свет, что ведет к более высокой цветовой температуре; наоборот, источник света с более низкой цветовой температурой излучает преимущественно красный свет, что приводит к более низкой цветовой температуре.

Таким образом, можно заключить, что цветовая температура прямо пропорциональна температуре нагрева черного тела — то есть, чем выше температура черного тела, тем выше цветовая температура.

Цвет источника света

Цвет источника света определяет оттенок света и, в определенной степени, также влияет на цветовую температуру. Когда цветовая температура и спектр одинаковы, источники света разных цветов часто излучают свет с разными длинами волн, что приводит к разным цветовым температурам.

То есть, если источник света имеет теплый оттенок — например, красный или желтый — цветовая температура, как правило, ниже; если источник света имеет холодный оттенок — например, белый или синий — цветовая температура выше.

Применение цветовой температуры в повседневной жизни

Цветовая температура играет важную роль во многих аспектах повседневной жизни. В следующем разделе рассматриваются некоторые из наиболее распространенных сценариев использования:

Светодиодные лампы

В светодиодном освещении цветовая температура используется наиболее часто. Регулируя цветовую температуру, можно добиться различных оттенков освещения, соответствующих конкретным требованиям к цвету освещения в различных условиях.

Например, в жилых помещениях, таких как гостиные и спальни, или в торговых помещениях, где люди ищут отдыха и развлечений, для создания уютной и комфортной атмосферы часто используется теплый свет с низкой цветовой температурой.

В отличие от этого, в офисных помещениях корпораций и промышленных предприятий обычно используется белый или синий свет с более высокой цветовой температурой для обеспечения лучшей видимости и освещения, что повышает бдительность и эффективность работы.

Кроме того, в светодиодных светильниках часто используется дневной свет, который имеет более высокую цветовую температуру, но также обеспечивает превосходное качество освещения.

Выбрав светодиодный светильник с подходящей цветовой температурой в зависимости от условий эксплуатации и желаемой атмосферы, вы сможете добиться оптимального освещения.

Цифровая фотография

В цифровой фотографии сопоставление различных цветовых температур обычно используется для имитации изменений цветовой температуры окружающей среды. В большинстве цифровых камер и камер смартфонов пользователи могут предварительно установить цветовые температуры для различных условий непосредственно в режиме AMB камеры перед съемкой.

В качестве альтернативы, цветовую температуру можно регулировать во время постобработки с помощью программного обеспечения для редактирования RAW-изображений (например, Adobe Photoshop или Capture One), что позволяет фотографу стремиться к художественным эффектам и добиваться лучших результатов съемки и качества изображения.

аквакультура

Цветовая температура выполняет различные функции и имеет разные приоритеты для разных видов продукции аквакультуры. В этом разделе рассматриваются в основном следующие два типа:

пресноводная аквакультура

В пресноводных аквариумах цветовая температура в основном используется для создания визуальных эффектов. Мы можем использовать светильники с соответствующей цветовой температурой для достижения более эстетически приятных световых эффектов.

В некоторых случаях при корректировке цветовой температуры могут также учитываться потребности организмов, обитающих в аквариуме.

Морская/коралловая аквакультура

В этом типе аквакультуры цветовая температура в основном используется для поддержания здоровья организмов в резервуаре. Коротковолновый свет обеспечивает необходимый источник энергии для всех водорослей, необходимых для нормального выживания коралловых рифов.

В диапазоне длин волн 400–3000 нанометров коротковолновый свет, как правило, обладает лучшей проникающей способностью и более точно имитирует условия освещения, в которых кораллы живут в своей естественной среде.

Поэтому в аквариумах с морской водой акваристы часто используют коротковолновое освещение с высокой цветовой температурой 6500K для поддержания нормального роста коралловых рифов.

Настольная издательская система

Использование стандартных источников света для цветовой температуры гарантирует, что результаты печати публикаций будут соответствовать цветам, отображаемым на мониторе в процессе проектирования. К распространенным стандартным источникам света для мониторов относятся CIE D50, CIE D55 и D65.

С помощью программного обеспечения для подбора цвета можно измерить цветовую температуру монитора и проверить, соответствует ли отображаемая цветовая температура действительности, тем самым определив, необходимы ли корректировки.

В качестве альтернативы вы можете экспортировать контент в формате CMYK с помощью дизайнерского программного обеспечения; цвета, отображаемые в файлах CMYK, лишь незначительно отличаются от фактических результатов печати.

Мониторы

В настоящее время большинство мониторов, работающих под управлением операционной системы Windows, используют цветовой охват sRGB и имеют цветовую температуру по умолчанию 6500K. Фиксированная цветовая температура обеспечивает высокую точность цветопередачи, стабильное изображение и превосходное качество отображения.

Цветовая температура монитора не является фиксированной; в некоторых новых операционных системах можно регулировать цветовую температуру устройства автоматически или вручную через системные настройки. Например, в Windows 11 22H2 система считывает данные DisplayID монитора и использует ACM для автоматической настройки параметров, обеспечивая оптимальное качество изображения.

Почему так важно правильно выбрать цветовую температуру для светодиодных дисплеев?

В случае светодиодных дисплеев цветовая температура во многом определяет общий цветовой тон и атмосферу изображения. Правильная цветовая температура может эффективно улучшить восприятие зрителя; наоборот, неправильная цветовая температура может ухудшить его.

Поэтому крайне важно правильно выбрать цветовую температуру для светодиодных дисплеев.

Точность цветопередачи

По сравнению со светодиодными дисплеями с более низким диапазоном цветовой температуры, дисплеи с более высоким диапазоном цветовой температуры часто обеспечивают лучшую точность цветопередачи. Холодный свет высоких цветовых температур кажется ярким и полупрозрачным, эффективно усиливая насыщенность цветов на экране.

Более яркие цвета также лучше воспроизводятся при высоких цветовых температурах, поскольку на них меньше влияют изменения оттенка, которые могут вызывать цветовые искажения.

Комфорт просмотра

Светодиодные экраны с разной цветовой температурой по-разному влияют на комфорт для глаз при длительном использовании.

Светодиодные экраны с холодным белым светом и высокой цветовой температурой содержат больше синего света; этот синий свет помогает зрителям сохранять четкость изображения и хорошо подходит для профессиональных условий, таких как конференц-залы корпораций и медицинские экраны.

Светодиодные дисплеи с низкой цветовой температурой (теплый белый свет) излучают более мягкое свечение, а их теплые тона эффективно успокаивают глаза, помогая зрителям расслабиться.

Они лучше подходят для использования в более расслабленной и комфортной обстановке, например, на светодиодных экранах домашних кинотеатров.

Яркость и стабильность цвета

При одновременном использовании нескольких светодиодных модулей выбор соответствующей цветовой температуры может обеспечить более равномерную яркость и цветопередачу по всему дисплею.

Из-за различий в технологическом процессе длина волны излучения различных светодиодных модулей может незначительно отличаться, что приводит к небольшим расхождениям в цвете.

Для достижения гармоничного и плавного отображения на нескольких экранах необходимы дополнительные корректировки цветовой температуры, обеспечивающие согласованность цветов и создающие более гармоничное и непрерывное изображение.

Контрастность изображения

Различные настройки цветовой температуры также могут влиять на контрастность светодиодного дисплея.

В большинстве случаев светодиодные экраны с более высокой цветовой температурой обычно обеспечивают лучшую контрастность. Более высокая цветовая температура эффективно повышает воспринимаемую яркость светодиодного дисплея, позволяя человеческому глазу воспринимать более высокую контрастность при просмотре экрана.

В результате достигается более четкое изображение, более реалистичная картинка и в целом улучшается визуальное восприятие.

Однако это улучшение — всего лишь оптическая иллюзия, создаваемая человеческим глазом; фактическая контрастность и качество изображения светодиодного экрана остаются неизменными.

Как сделать контент выделяющимся

Регулировка цветовой температуры в зависимости от конкретного контента, отображаемого на светодиодном экране, часто дает более впечатляющие результаты. Например:

• При показе рекламы продуктов питания используйте программное обеспечение для настройки, чтобы понизить цветовую температуру светодиодного экрана, придав изображению в целом теплый оттенок, который сделает еду более аппетитной.
• При показе рекламы цифровой электроники следует повысить цветовую температуру светодиодного экрана, чтобы добиться холодного оттенка света, что придаст продукции более высокотехнологичный и футуристический вид.

Как отрегулировать цветовую температуру светодиодного дисплея

В индустрии светодиодных дисплеев диапазон цветовой температуры составляет 5000–10200 К; фиксированного значения нет, и цветовая температура каждого светодиодного дисплея может незначительно отличаться.

Перед отправкой технические специалисты регулируют и устанавливают цветовую температуру светодиодного дисплея в зависимости от того, насколько белый цвет на экране воспринимается человеческим глазом как нормальный.

Из-за неизбежных производственных допусков даже светодиодные модули из одной партии могут демонстрировать незначительные различия в цветовой температуре.

Однако впоследствии пользователи могут оптимизировать и точно настроить цветовую температуру экрана с помощью программного обеспечения для регулировки цветовой температуры светодиодного дисплея.

Цветовую температуру можно регулировать, изменяя яркость красных, зеленых и синих светодиодов. Увеличение доли синего света повышает цветовую температуру светодиодного дисплея, а увеличение доли красного света снижает цветовую температуру. Это обеспечивает оптимальную производительность экрана и соответствует требованиям к дисплеям.

Выбор подходящей цветовой температуры для различных светодиодных экранов

Хотя цветовая температура светодиодных дисплеев обычно указывается в виде диапазона, перед отправкой экрана с завода специалисты проводят его калибровку, чтобы обеспечить точность цветопередачи отображаемых изображений.

Телевизионные студии и конференц-залы

Цветовая температура светодиодных дисплеев в вещательных студиях обычно составляет около 5000K. Оба варианта предназначены для работы в условиях ясного, хорошо освещенного пространства и длительного просмотра.

Теплый свет со слишком низкой цветовой температурой может вызывать расслабление и потерю концентрации внимания, в то время как длительное воздействие света с высокой цветовой температурой может привести к напряжению глаз.

Цветовая температура 5000K эффективно обеспечивает четкость и видимость содержимого экрана, способствуя эффективной передаче отображаемой информации.

Помещения наблюдения и интегрированные центры управления

Светодиодные экраны, соответствующие стандарту дневного света D65, широко используются в диспетчерских пунктах и интегрированных центрах управления.

Стандарт дневного света D65 гарантирует, что экран отображает видеозаписи с камер наблюдения и различные виды информации с максимально реалистичными цветами, с минимальным влиянием цветовых искажений и незначительным воздействием на отображаемую информацию.

В то же время, по сравнению с более высокими цветовыми температурами, 6500K оказывает меньшее воздействие на глаза. Эти светодиодные экраны с малым шагом пикселей также позволяют точно настраивать цветовую температуру в диапазоне от 6500K до 7500K.

Светодиодные рекламные экраны для торговых центров

Светодиодные экраны в торговых центрах обычно работают с цветовой температурой около 6000K, что обеспечивает превосходное качество изображения.

Более высокая цветовая температура 8000K повышает визуальный контраст, делая изображения яркими и четкими, тем самым значительно улучшая качество отображения.

Кроме того, более высокая цветовая температура хорошо адаптируется к яркому освещению в помещениях торговых центров, улучшая видимость контента на экране.

Большие светодиодные экраны для стадионов

Цветовая температура, используемая на больших стадионах, обычно составляет 7500K или выше, при этом максимальная цветовая температура достигает 9000K.

Цветовая температура экрана может незначительно колебаться в зависимости от изменений внешней среды. При использовании в дневное время, когда на улице много света и высокая яркость окружающего освещения, повышение цветовой температуры экрана делает изображения ярче и улучшает видимость контента.

Ночью, когда уменьшается окружающее освещение, цветовая температура экрана понижается — но никогда не опускается ниже 7500K — чтобы обеспечить естественные и точные цвета, предоставляя зрителям оптимальное визуальное восприятие.

Заключение

В данной статье представлен всесторонний обзор цветовой температуры. Цветовая температура находит широкое применение в нашей повседневной жизни, и различные цветовые температуры имеют свои характеристики и области применения.

Таким образом, вы можете выбрать подходящую цветовую температуру для вашего оборудования в зависимости от конкретных задач и требований.

Если для вашего проекта требуется светодиодный дисплей с определенными требованиями к цветовой температуре, пожалуйста, свяжитесь с компанией JYLED. Мы предоставим вам профессиональное обслуживание и высококачественные индивидуальные решения.

Часто задаваемые вопросы

Можно ли регулировать цветовую температуру всех светодиодных дисплеев?

Не обязательно. Возможность регулировки цветовой температуры светодиодного дисплея зависит от различных факторов, включая использование цветовой модели RGB, тип дисплея, поддержку этой модели аппаратной конфигурацией и возможность внешней настройки с помощью программного обеспечения.

В монохромных светодиодных дисплеях и семисегментных светодиодных дисплеях невозможно регулировать цветовую температуру.

Всегда ли более высокая цветовая температура лучше?

Не обязательно. Подходящую цветовую температуру следует выбирать исходя из конкретных требований к использованию, а не просто стремясь к более высокому значению.

Более высокая цветовая температура лишь делает тон холоднее; если установить её слишком высоко, это может привести к отклонению изображения от исходных цветов, что вызовет общий синеватый оттенок и значительные цветовые искажения.

Помимо синего, какие еще цвета относятся к “холодному” цветовому спектру?

Помимо синего, существуют зеленый, фиолетовый и их смешанные оттенки. Если синий, фиолетовый и зеленый смешать с нейтральными цветами, то эти нейтральные цвета также будут казаться более холодными.

Какой диапазон цветовой температуры чаще всего используется для светодиодных дисплеев?

В индустрии светодиодных дисплеев наиболее часто используемый диапазон цветовой температуры составляет 5000–10200 К. Этот диапазон также является стандартом в отрасли, и значения цветовой температуры большинства светодиодных дисплеев находятся в этом диапазоне.

Какова взаимосвязь между яркостью и цветовой температурой светодиодного дисплея?

Яркость и цветовая температура светодиодного дисплея — это две независимые физические величины. Яркость обозначает количество излучаемого света, измеряемое в нитах, а цветовая температура описывает эффект белого цвета на светодиодном экране и характеризует оттенок света, измеряемый в кельвинах (К).

Однако высокая цветовая температура может сделать экран визуально ярче, даже если фактическая яркость светодиодов остается неизменной.

Что такое D65?

D65 — наиболее распространенный источник света, используемый в стандартных осветительных камерах, что означает цветовую температуру 6500K. Здесь “D” обозначает дневной свет, а “65” — значение цветовой температуры.

Он излучает холодный белый свет; поскольку он очень похож на естественный свет в ясный день, его также называют национальным стандартом искусственного дневного света. Аналогичные обозначения включают D75 и D55.

Влияет ли цветовая температура на срок службы светодиодного дисплея?

Цветовая температура практически не влияет на светодиодные дисплеи. Она влияет только на теплые или холодные тона отображаемого изображения; это основной фактор, определяющий срок службы дисплея.