¿Cómo se relaciona Kelvin para la temperatura de color con Kelvin para la temperatura real?


33

El color no tiene temperatura real. Intente colocar un cuadrado azul y un cuadrado rojo en su monitor y sostenga un termómetro contra ambas regiones. Si encuentra que hay una diferencia, lo está haciendo mal. Probablemente ya lo sepas.

Entonces, ¿por qué se mide la temperatura de color en Kelvin? Kelvin es una medida del calor en una sustancia desde cero absoluto. Eso significa que, cuando en realidad no hay calor en una sustancia y las moléculas en ella están absolutamente inmóviles, eso es 0 K. 0 K en realidad puede no ser posible, pero eso no nos impide medir en relación con ella, y esto es una digresión de todos modos.

¿Existe alguna sustancia que emita diferentes colores a diferentes temperaturas, que se haya utilizado como referencia para mapear la temperatura a la temperatura del color? ¿O es más complejo que eso? ¿O la elección de usar Kelvin es completamente arbitraria, sin ninguna relación con el calor?


2
¡Todas las sustancias emiten luz a 2000K o 4000K! Por ejemplo, el cable de su bombilla sí. La luz de este resplandor al rojo vivo o al rojo vivo tiene esa temperatura de color (2000K, o 4000K, o lo que sea). Y la temperatura de la superficie del sol es ~ 5800K, que es, por lo tanto, la temperatura de color de la luz del sol, cum grano salis debido a la atmósfera y tal.
Peter - Restablece a Mónica el


1
El color no tiene temperatura, pero la temperatura tiene un color. Se llama radiación de cuerpo negro . Estoy de acuerdo en que es una forma extraña de medir el tono, pero es tan buena como cualquier otra escala.
BlueRaja - Danny Pflughoeft

1
Leve nit-pick: hice un termómetro de medición de superficie muy sensible y se podían ver diferencias notables en la temperatura para diferentes colores impresos, la emisividad era diferente, por lo que las luces del techo calentaron algunos colores más que otros. Si el aire y otras cosas no absorbieran el calor, eventualmente ese papel se calentaría a los 2700K que estaba 'viendo'.
Spehro Pefhany

1
@scottbb De vuelta en Uni (en Toronto), el enorme y nuevo edificio de la biblioteca tenía un graffito en la acera al frente: 233 ° C. Oh, cómo nos reímos.
Spehro Pefhany

Respuestas:


35

Se está relacionado con una sustancia calentada, aunque de una manera un tanto teórica. La sustancia es un cuerpo negro incandescente ideal , que irradiaría un color dado dentro de un espacio de color dado a una temperatura dada. La ubicación dentro del espacio de color frente a la temperatura se llama locus planckiano , y no pretendo entender todo en ese artículo, pero explore a la profundidad que desee.

Para obtener una explicación más general de la "lectura de luz" de la temperatura del color y su correlación con los radiadores de cuerpo negro, consulte el artículo de Wikipedia sobre la temperatura del color .


26

La declaración introductoria de Wikipedia sobre la temperatura del color los relaciona bastante bien:

La temperatura de color de una fuente de luz es la temperatura de un radiador de cuerpo negro ideal que irradia luz de tono comparable al de la fuente de luz.

Los radiadores de cuerpo negro son un concepto idealizado, que irradian un espectro de energía con una intensidad máxima a una frecuencia que depende de la temperatura del radiador de cuerpo negro. Cuanto mayor es la temperatura del cuerpo negro, mayor es la frecuencia máxima del espectro de emisión del radiador del cuerpo negro. Cualquier emisión de un radiador de cuerpo negro ideal es puramente de energía térmica. Por lo tanto, un cuerpo negro de 6500 K emite fotones cuyo espectro de frecuencia alcanza su pico a lo que hemos llamado temperatura de color de 6500 K (en el rango de temperatura de color azul-blanco, "luz diurna").

Si bien no hay radiadores de cuerpo negro reales, existen varias aproximaciones decentes que actúan bastante como los cuerpos negros. Las estrellas, las bombillas incandescentes y las estufas eléctricas son ejemplos. Es por eso que 5500 - 6500 K se llama temperatura de color de la luz del día: medimos la temperatura del cuerpo negro del sol alrededor de 5780 K. De manera similar, porque las bombillas incandescentes no son emisores de luz tanto como emisores de calor en el espectro de luz visible , el "interior" La temperatura de color de aproximadamente 2500 K es la temperatura de radiación nominal del cuerpo negro y el pico espectral de las bombillas incandescentes.

Preguntas relacionadas aquí en Photography.SE:

Esta pregunta de Physics.SE también aborda la pregunta actual: ¿Cómo se relaciona la temperatura con el color?


66
@ JDługosz Quizás no hayas hecho fotos en una habitación con bombillas como la única fuente de luz. Lo he visto muy a menudo. Muchas lámparas LED modernas tienen 2700K.
Zenit

3
@ JDługosz Y tienes razón, el color no se puede corregir muy bien. La vista humana no le importa mucho, pero no he visto un montón de cámaras baratas que serían capaces de fotos correctamente el balance de blancos tomados en habitaciones con dicha iluminación - que siempre son muy amarillo-rojizo. Pero son una de las principales categorías de iluminación interior, y algunas personas las prefieren (supuestamente son más relajantes).
Luaan

2
@ JDługosz Utilizo regularmente temperaturas de color en los altos 2000 y bajos 3000 en Lightroom. Usar 4000K para una escena iluminada principalmente por bombillas se vería demasiado naranja.
JohannesD

8
Solo para que quede absolutamente claro: una bombilla incandescente es en realidad una aproximación bastante justa de un cuerpo negro y la temperatura real y física del filamento cuando se ejecuta es típicamente de alrededor de 2250 ° C (o ~ 2500K). El sol también es un cuerpo negro bastante decente y su temperatura real, física, en la superficie es de aproximadamente 6000K.
J ...

3
Y esto se está desviando un poco, pero si se pregunta por qué la temperatura del color de la luz del día es un rango cuando la temperatura del sol es bastante fija, es porque el cielo es azul, es decir, la atmósfera dispersa más la luz azul del sol que es rojo, por lo que la temperatura de color de una escena es más baja o más alta dependiendo de cuánta luz solar directa y cuánta luz indirecta reciba.
hobbs

17

La temperatura del color está relacionada con la radiación del cuerpo negro producida por los objetos calientes. La curva de radiación de cuerpo negro, que se muestra a continuación, muestra las curvas de intensidad * aproximadas en cada longitud de onda para la radiación emitida por los cuerpos a 5000K, 4000K y 3000K.

* En realidad, muestra la curva de luminosidad espectral, que es un tipo de flujo. Pero puedes pensarlo como una intensidad si ayuda. Las dos cantidades están estrechamente relacionadas.

Curvas de radiación de cuerpo negro para objetos a diferentes temperaturas.

Fuente de la imagen: Wikipedia

Observe cómo las curvas pasan a través del espectro visible. Dependiendo de la cantidad de (área debajo de) la curva en el espectro visible, el color se verá diferente. Esto se describe en el locus planckiano cuando se habla de la temperatura del color.

Curva de radiación de cuerpo negro en el diagrama de cromaticidad CIE

Fuente de la imagen: Wikipedia

El diagrama CIE anterior muestra el color visual de los cuerpos a varias temperaturas. Los cuerpos con temperaturas alrededor de 3000K tienden a verse rojos, mientras que los cuerpos alrededor de 5000K o 6000K se verán más blancos. Los cuerpos que están más calientes que esto tenderán a verse azules.


8

Como señalan las otras respuestas, la temperatura del color corresponde a la radiación del cuerpo negro a esa temperatura.

¿Pero por qué nos importa eso? Para entender eso, primero debes preguntarte "¿Qué es el blanco?"

Físicamente, el blanco no es un color. No hay una longitud de onda de luz que corresponda a "blanco", al igual que no hay ninguna que corresponda a "negro" o "gris" o "rosa" - todos esos colores son solo "artefactos" de la percepción humana. Físicamente, son una mezcla de muchas longitudes de onda diferentes (en particular, en luz natural, el blanco es, por definición, la mezcla de todas las longitudes de onda visibles del Sol).

La percepción del color humano depende de mezclar la intensidad de tres receptores de luz diferentes. Ahora, cada uno de ellos en realidad cubre una amplia gama de longitudes de onda ("colores físicos"), por lo que esto es un poco más complicado, pero cada uno de ellos tiene un pico en una longitud de onda diferente; generalmente los llamamos rojo, verde y azul respectivamente. Así es como las computadoras pueden mostrar todos los colores que podemos ver con solo una combinación de tres longitudes de onda diferentes: un alienígena inteligente con una vista diferente simplemente pensaría que todos estamos llenos de tonterías, porque nuestras imágenes no se parecen en nada a las reales. Básicamente, ajustamos las intensidades de las tres longitudes de onda (que corresponden aproximadamente a los picos) para producir la misma excitación en los fotorreceptores que la luz real.

En este modelo, "blanco" significa "100% rojo + 100% verde + 100% azul". Sin embargo, como ya he señalado, la luz blanca natural realmente no funciona así: es un compuesto de muchas longitudes de onda diferentes sin proporciones tan bonitas. Ahora llegamos a la evolución: el blanco es el color que no cambia el tono. La percepción del color está equilibrada para permitirnos ver los mismos colores incluso cuando cambian las condiciones de iluminación ambiental, por ejemplo, al caminar bajo un dosel del bosque o cuando se trata de luz dispersa (por ejemplo, "en una sombra"). Esto también significa que la temperatura de color natural corresponde a la temperatura de la fotosfera del sol, básicamente, el sol es blanco por definición , porque eso es a lo que la evolución nos adaptó (la razón por la que se veamarillento a los ojos se debe a que parte de la luz azul se dispersa por la atmósfera: nuestra vista se adaptó para ver objetos iluminados por el Sol (y la atmósfera), no para ver el Sol mismo).

La parte divertida es que esto también nos permite usar fuentes de luz que no son tan calientes como el sol. Los ejemplos más simples son las bombillas incandescentes que tienden a tener una temperatura más baja, pero utilizan el mismo principio básico: calentar el cable lo suficiente como para que irradie suficiente luz visible para que el balance de blancos funcione para los humanos. Las luces LED utilizan un principio más parecido a la pantalla de su computadora: tres longitudes de onda distintas (bueno, no exactamente tres, pero "tres bandas estrechas") para producir cualquier color. Lo bueno es que esto es mucho más eficiente. Lo malo es que en realidad puede producir efectos de luz visiblemente diferentes, por lo que en realidad no se asigna a la luz natural.

Pero el núcleo es: las luces LED no están cerca de su "temperatura de color", entonces, ¿qué significado tiene la temperatura de color en ese caso? El punto principal es que bajo diferentes temperaturas, la intensidad de las señales producidas en cada uno de los tres fotorreceptores es diferente (para los mismos "colores"). Cuando cambia la temperatura de color en su monitor, básicamente está modificando la intensidad de cada uno de esos tres canales en relación con los demás, eso es lo que le da los tonos "rojizos" o "azulados". Estas simulandoEl efecto de una temperatura diferente del cuerpo negro en la vista humana, y dado que la vista humana ignora gran parte de la información a la luz, en realidad funciona bastante bien la mayor parte del tiempo. Al realizar la configuración en su cámara, está haciendo exactamente lo contrario: está tratando de asignar los colores "desplazados" a los datos "objetivos" Rojo + Verde + Azul. La razón por la que la configuración usualmente usa la temperatura de color es simplemente porque eso es lo que se usa en todas partes: puede ver las temperaturas de color de su iluminación y usarla también en su cámara.


Esta es una buena respuesta que aborda la pregunta desde un punto de vista práctico, más que puramente técnico. El punto sobre las fuentes de luz artificial que no son tan calientes físicamente como su temperatura de color también es bueno.
Andrew

@Andrew Excepto por las lámparas incandescentes: no son tan calientes como el sol, claro, pero su temperatura de color también es mucho más baja.
Random832

2
@ Random832, por supuesto. Los diferentes mecanismos de emisión de luz funcionan de diferentes maneras. La temperatura del color es un concepto que proviene de la radiación del cuerpo negro, pero el color percibido (y los efectos del balance de blancos) no siempre se deben a la radiación del cuerpo negro.
Andrew

2
@Luaan ¿Por qué necesitas un extraterrestre? Puedes usar camarones mantis también, considéranos como "demasiado limitados de color" :) theoatmeal.com/comics/mantis_shrimp
woliveirajr

2
@woliveirajr Bueno, principalmente por la parte de "comunicación". Los pidgeons pueden pensar que somos retrasados ​​por ignorar toda esa luz ultravioleta, pero son los que se topan con las ventanas todo el tiempo, así que ...: D
Luaan

1

Antes del termómetro, los herreros, los alfareros, los sopladores de vidrio y demás dependían del color del material brillante para controlar el progreso. Se creía que la mayoría de los minerales tenían un color único en diferentes etapas a medida que se calentaban. También se sabía que los objetos se expandían y contraían a medida que cambiaba su temperatura. Daniel Fahrenheit (alemán 1686-1736) ideó un termómetro de mercurio. Utilizó el número 180 como el número de pasos (grados) entre el agua de congelación y ebullición, siendo 180 un número altamente divisible. Anders Celsius (sueco (1701 - 1744) pensó que el negocio de 180 era una locura. Celsius puso 100 escalones entre el agua helada y la congelación.

El mercurio, el alcohol y otros líquidos eran de uso común en los termómetros, sin embargo, ninguno se expande o contrae linealmente, por lo que las marcas en los tubos tienen un espaciado diferente en las diferentes regiones. En 1802, Joseph Louis Gay-Lussac (francés, 1778-1850) demostró que el coeficiente de aire y varios gases comunes son casi iguales. Un tubo con un flotador sobre una columna de hidrógeno cae y sube uniformemente con la temperatura. Si el enfriamiento continúa, el flotador debería tocar el fondo a -273C. Los científicos aborrecen las temperaturas negativas y lo denominaron "temperatura absoluta". Así, la Escala Absoluta ahora llamó a la escala Kelvin para honrar a William Thomson 1er Barón Kelvin (irlandés 1824 - 1907 Premio Nobel) por su trabajo en la Radiación del Cuerpo Negro).

Una temperatura en la escala Kelvin se puede convertir a la escala Celsius agregando 273. Los metalúrgicos comúnmente usaron la escala Kelvin al igual que muchas otras ramas de la ciencia. Los diseños de bombillas evolucionaron para utilizar el tungsteno metálico como filamento brillante. La industria de la iluminación adoptó la escala Kelvin para describir el color que producían las lámparas. La industria de la fotografía, altamente dependiente de la iluminación artificial, adoptó la escala Kelvin para clasificar el color.

Tabla de algunas fuentes prácticas de iluminación seleccionadas y sus temperaturas de color.

Luz del sol al mediodía 5400K

Tragaluz 120,000K a 18,000K

Photographic Daylight 5,500K (acordado por los cineastas)

Flash Cube - Flip Flash 4,950K

Bombilla clara (alambre de circonio lleno) 4,200K

Claro bombilla llena de alambre de aluminio 3,800K

Lámpara fotográfica de 500 vatios 3.200K

Bombilla de tungsteno doméstica de 100 vatios 2,900K

Bombilla de tungsteno doméstica de 60 vatios 2,820K


¿Tiene una cita para que la escala Fahrenheit se defina inicialmente como 180 ° desde la congelación hasta la ebullición? Lo aprendí a 96 ° desde el punto de congelación del agua salada hasta la temperatura del cuerpo humano.
mattdm

@ mattdm - De un libro de texto de Asimov y Zimmermann "Fahrenheit: hechos, historia y fórmulas de conversión". Consultado el 16 de septiembre de 2017.
Alan Marcus

¡Gracias! Por lo que encontré en línea, parece que la escala fue inicialmente como dije pero recalibrada más tarde. livescience.com/39916-fahrenheit.html
mattdm

@ mattdm: la extensión de 180 grados es significativa ya que es una ayuda que ayuda a los estudiantes a comprender mejor, la fórmula de conversión, es decir, un grado C más grande en 1,8 pasos (grado) que un paso Fahrenheit.
Alan Marcus

Sí, estoy un poco sorprendido de que nunca supiera eso, solo había aprendido la historia de origen y no sobre el ajuste posterior.
mattdm
Al usar nuestro sitio, usted reconoce que ha leído y comprende nuestra Política de Cookies y Política de Privacidad.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.