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

Travis bien

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

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 encuentras que hay una diferencia, lo estás haciendo mal. Probablemente ya sepas esto.

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

Peter - Reincorporar a Monica

¡Todas las sustancias emiten luz a 2000K o 4000K! Por ejemplo, el cable de su bombilla sí lo tiene. 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 ~ 5800 K, que es por lo tanto la temperatura de color de la luz del sol, cum grano salis debido a la atmósfera y demás.

BlueRaja - Danny Pflughoeft

El color no tiene temperatura, pero la temperatura tiene 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.

Spehro Pefhany

Un pequeño detalle: 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'.

scottbb

@SpehroPefhany Ray Bradbury quisiera estar en desacuerdo contigo. El papel se quemaría alrededor de 505 K (451ºF). =)

Spehro Pefhany

@scottbb De vuelta en Uni (en Toronto), el enorme edificio de la nueva biblioteca tenía un grafito en la acera de enfrente: 233 °C. Ay, cómo nos reíamos.

chatarrería

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 lugar geométrico de Planck y no pretendo entender todo en ese artículo, pero explóralo a la profundidad que quieras.

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

scottbb

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 un 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 sea la temperatura del cuerpo negro, mayor será la frecuencia máxima del espectro de emisión del radiador de 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 punto máximo en 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 un poco como los cuerpos negros. Las estrellas, las bombillas incandescentes y las cocinas 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 en alrededor de 5780 K. De manera similar, debido a que 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 nominal de radiación del cuerpo negro y el pico espectral de las bombillas incandescentes.

Preguntas relacionadas aquí en Photography.SE:

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JDługosz

2500? Nunca he visto nada tan bajo en (por ejemplo) Lightroom. 4000 es bajo, 3000 es tan absurdo que el color no se puede corregir.

Zenit

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

luan

@JDługosz Y tiene razón, el color no se puede corregir muy bien. A la vista humana no le importa mucho, pero no he visto muchas cámaras baratas que sean capaces de equilibrar correctamente el blanco de las fotos tomadas en habitaciones con esa iluminación; siempre son muy amarillas y rojizas. Pero son una de las principales categorías de iluminación interior, y algunas personas las prefieren (se supone que son más relajantes).

johannesd

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

J...

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

Aleatorio832

@J... ¿Qué pasa con las bombillas halógenas? Sé que están a una temperatura física más alta que las incandescentes regulares (por eso necesitan sobres de cuarzo y no puedes tocarlos con las manos desnudas porque mancharlos con aceite puede causar problemas), pero no sé cómo. mucho o si hay otros efectos de temperatura de color.

J...

@ Random832 Los halógenos son unos cientos de grados más calientes, no mucho, en realidad. Sin embargo, no es por eso que usan sobres de cuarzo, y tampoco es por eso que no puedes tocar las bombillas. Eso tiene más que ver con que operan a mayor presión (riesgo de explosión) y el hecho de que producen más UV, que pueden reaccionar con los aceites en una huella digital para producir compuestos que pueden atacar y desvitrificar el cuarzo (debilitándolo y aumentando el riesgo de explosión).

JDługosz

Las bombillas halógenas se ven mucho mejor, supongo porque han pasado cierto umbral o simplemente son mejores que lo que hemos aprendido a asociar con la luz de las lámparas. Pero en una foto la diferencia no es tanta y se ve más naranja de lo que parecía en vivo.

scottbb

Las luces halógenas también son incandescentes , lo que significa que su luz proviene del calentamiento de un elemento hasta que brilla (es decir, como un cuerpo negro). Y dado que los halógenos son más calientes, su temperatura de color es más alta que las incandescentes de tungsteno.

Hobbs

Y esto se está desviando un poco, pero si se pregunta por qué la temperatura de 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 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 la cantidad de luz solar directa e indirecta que reciba.

Euri Pinhueco

(Admito libremente que esto es muy pedante), pero astronómicamente hablando, debe tener en cuenta la velocidad relativa entre el medidor y el objeto (es decir, desplazamiento al rojo/desplazamiento al azul). El simple hecho de llamar a un objeto "6000K", sin saber si se acerca o se aleja, puede producir una amplia gama de temperaturas reales. Tendría que mirar los espectros de emisión y determinar el grado de desplazamiento al rojo/desplazamiento al azul y ajustar la temperatura de color medida. Después de hacer eso, tienes la temperatura real.

Andrés

La temperatura de color está relacionada con la radiación de cuerpo negro producida por objetos calientes. La curva de radiación del 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 radiación espectral, que es una especie de flujo. Pero puedes pensar en ello como una intensidad si te ayuda. Las dos cantidades están estrechamente relacionadas.

Curvas de radiación de cuerpo negro para objetos a diferentes temperaturas

Fuente de la imagen: Wikipedia

Note cómo las curvas pasan a través del espectro visible. Dependiendo de qué parte de la curva (área bajo la) esté en el espectro visible, el color se verá diferente. Esto lo describe el lugar geométrico de Planck cuando se habla de temperatura de 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.

luan

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

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

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

La percepción humana del color depende de la mezcla de la intensidad de tres receptores de luz diferentes. Ahora, cada uno de ellos 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: algún extraterrestre inteligente con una vista diferente 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 produciría la luz real.

En este modelo, "blanco" significa "100% rojo + 100% verde + 100% azul". Sin embargo, como ya he señalado, la luz blanca natural en realidad no funciona así: es una combinación de muchas longitudes de onda diferentes sin proporciones tan bonitas. Ahora llegamos a la evolución: el blanco es el color que no cambia de matiz. La percepción del color se equilibra para permitirnos seguir viendo los mismos colores incluso cuando cambian las condiciones de iluminación ambiental, por ejemplo, al caminar bajo el dosel de un 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 nos adaptó la evolución (la razón por la que pareceamarillento para el ojo se debe a que parte de la luz azul es dispersada por la atmósfera: nuestra vista se adaptó para ver los 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 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, sino "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 corresponde con la luz natural en absoluto.

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 en 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 "cambiados" a los datos "objetivos" Rojo + Verde + Azul. La razón por la que la configuración generalmente 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 usarlas también en su cámara.

Andrés

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

Aleatorio832

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

Andrés

@ 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.

woliveirajr

@Luaan ¿Por qué necesitas un extraterrestre? También puede usar camarones mantis, considéranos "demasiado limitados en color" :) theoatmeal.com/comics/mantis_shrimp

luan

@woliveirajr Bueno, principalmente por la parte de "comunicación". Las palomas pueden pensar que somos retrasados ​​por ignorar toda esa luz ultravioleta, pero son ellas las que chocan contra las ventanas todo el tiempo, así que... :RE

Carsten S.

Esta puede ser una buena respuesta, pero no a esta pregunta.

alan marcus

Antes del termómetro, los herreros, alfareros, sopladores de vidrio y similares dependían del color del material brillante para monitorear 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 expanden y contraen a medida que cambia su temperatura. Daniel Fahrenheit (alemán 1686-1736) ideó un termómetro de mercurio. Usó el número 180 como el número de pasos (grados) entre el agua congelada y la ebullición, siendo 180 un número altamente divisible. Anders Celsius (sueco (1701 - 1744) pensó que el negocio de 180 era una locura. Celsius colocó 100 pasos entre el agua congelada y la hirviendo.

El mercurio, el alcohol y otros líquidos se usaban comúnmente en los termómetros, sin embargo, ninguno se expande o contrae linealmente, por lo que las marcas en los tubos tienen diferentes espacios en diferentes regiones. En 1802 Joseph Louis Gay-Lussac (francés 1778 - 1850) demostró que el coeficiente del aire y varios gases comunes son casi iguales. Un tubo con un flotador encima de una columna de hidrógeno cae y sube uniformemente con la temperatura. Si continúa el enfriamiento, el flotador debe tocar el fondo a -273 °C. Los científicos aborrecen las temperaturas negativas y llamaron a este tocar fondo como "temperatura absoluta". Por lo tanto, la Escala Absoluta ahora se llama escala Kelvin en honor a William Thomson, primer barón Kelvin (Premio Nobel irlandés de 1824 a 1907) por su trabajo sobre la radiación del cuerpo negro).

Una temperatura en la escala Kelvin se puede convertir a la escala Celsius sumando 273. Los metalúrgicos comúnmente usaban la escala Kelvin al igual que muchas otras ramas de la ciencia. Los diseños de las bombillas evolucionaron para utilizar el tungsteno metálico como filamento incandescente. 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 de iluminación prácticas seleccionadas y sus temperaturas de color.

Luz del sol mediodía 5400K

Tragaluz 120.000K a 18.000K

Photographic Daylight 5500K (acordado por los cineastas)

Cubo de destello - Flash de giro 4,950K

Bombilla de destello transparente (relleno de alambre de circonio) 4200 K

Bombilla de flash rellena de alambre de aluminio transparente 3800K

Lámpara fotográfica de 500 vatios 3200K

Bombilla doméstica de tungsteno de 100 vatios 2900K

Bombilla de tungsteno de uso doméstico de 60 vatios 2820 K

mattdm

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

alan marcus

@ mattdm -- De un libro de texto de Asimov y Zimmermann "Fahrenheit: Facts, History & Conversion Formulas". Consultado el 16 de septiembre de 2017.

mattdm

¡Gracias! Por lo que encontré en línea, parece que la báscula era inicialmente como dije, pero se recalibró más tarde. livescience.com/39916-fahrenheit.html

alan marcus

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

mattdm

Sí, estoy un poco asombrado de que nunca supe eso, ya que solo aprendí la historia del origen y no sobre el ajuste posterior.