色溫、相關色溫、分布溫度什么關系？光源色溫值怎么計算？

色溫是光源重要的顏色指標，不同的光源由于光譜能量分布的不同，其色溫不同，因此其光線的顏色也會有所差異。在談到光源的色溫時，還會涉及到相關色溫和分布溫度。那么，色溫、相關色溫、分布溫度什么關系？光源色溫值怎么計算？下文作了介紹。

色溫的定義：

色溫（colour temperature）是一(yi)種描述當前光(guang)源光(guang)色特性(xing)的(de)屬性(xing)。單(dan)位(wei)為開爾(er)文（K）。光(guang)源色溫的(de)定(ding)義是和熱黑(hei)體(ti)輻(fu)(fu)射(she)體(ti)聯系在一(yi)起(qi)相比較的(de)。參考(kao)普(pu)朗克黑(hei)體(ti)輻(fu)(fu)射(she)定(ding)律，當熱黑(hei)體(ti)輻(fu)(fu)射(she)體(ti)通過改變自身溫度(du)而達到與待測(ce)光(guang)源色彩(cai)相匹配時(shi)(shi)，此(ci)時(shi)(shi)熱黑(hei)體(ti)輻(fu)(fu)射(she)體(ti)的(de)開氏溫度(du)即待測(ce)光(guang)源的(de)色溫。色溫是目前描述光(guang)源的(de)光(guang)譜質量時(shi)(shi)最為廣泛使用的(de)指(zhi)標。一(yi)般用Tc表示。

按色溫來區分時，通常(chang)我們所(suo)說的“冷(leng)光(guang)(guang)”即指那些(xie)(xie)色溫提高(gao)時，藍輻(fu)射在能(neng)量分布中占(zhan)比增加(jia)的光(guang)(guang)源(yuan)；而(er)相對的“暖光(guang)(guang)”就是(shi)指紅(hong)輻(fu)射在能(neng)量分布中占(zhan)比較大的光(guang)(guang)源(yuan)。生活中一些(xie)(xie)常(chang)用光(guang)(guang)源(yuan)的色溫為(wei)：燭光(guang)(guang)為(wei)1930K（開爾(er)文溫度單位）；鎢絲燈(deng)(deng)為(wei)2760-2900K；熒光(guang)(guang)燈(deng)(deng)為(wei)3000K；閃光(guang)(guang)燈(deng)(deng)為(wei)3800K；中午陽(yang)光(guang)(guang)為(wei)5600K；電子(zi)閃光(guang)(guang)燈(deng)(deng)為(wei)6000K；藍天為(wei)12000-18000K。

色溫和相關色溫、分布溫度的關系：

當光(guang)源發射(she)光(guang)的(de)(de)(de)顏色(se)(se)(se)和(he)(he)黑體不(bu)(bu)同時，色(se)(se)(se)溫的(de)(de)(de)概念被擴(kuo)大到更一般的(de)(de)(de)“相(xiang)關(guan)(guan)(guan)色(se)(se)(se)溫”的(de)(de)(de)概念。在(zai)色(se)(se)(se)溫和(he)(he)相(xiang)關(guan)(guan)(guan)色(se)(se)(se)溫的(de)(de)(de)定義中(zhong)，必須(xu)是(shi)對(dui)標(biao)準(zhun)的(de)(de)(de)色(se)(se)(se)覺(jue)觀(guan)察者而言。因為(wei)不(bu)(bu)同的(de)(de)(de)色(se)(se)(se)覺(jue)觀(guan)察者。特別是(shi)具有色(se)(se)(se)覺(jue)缺陷的(de)(de)(de)觀(guan)察者在(zai)評價(jia)時，將可能收到不(bu)(bu)同的(de)(de)(de)結果。在(zai)相(xiang)關(guan)(guan)(guan)色(se)(se)(se)溫的(de)(de)(de)定義中(zhong)、必須(xu)規定出一個最(zui)合適的(de)(de)(de)，為(wei)大家(jia)所(suo)公認的(de)(de)(de)均勻色(se)(se)(se)度圖。對(dui)同一光(guang)源，由依據的(de)(de)(de)均勻色(se)(se)(se)度圖的(de)(de)(de)不(bu)(bu)同，所(suo)求出的(de)(de)(de)相(xiang)關(guan)(guan)(guan)色(se)(se)(se)溫也不(bu)(bu)同。現規定用(yong)CIE1960UCS色(se)(se)(se)度圖。在(zai)上述定義中(zhong)，都包括了人眼的(de)(de)(de)色(se)(se)(se)覺(jue)特性，因此(ci)，色(se)(se)(se)溫和(he)(he)相(xiang)關(guan)(guan)(guan)色(se)(se)(se)溫實際上是(shi)一個心理物(wu)理量。

光源(yuan)(yuan)的(de)色溫和(he)分布溫度實(shi)際上是(shi)兩個完全不同的(de)概念。對(dui)(dui)于分布溫度，不僅在(zai)可(ke)(ke)見光區(qu)(qu)(qu)，而對(dui)(dui)紅外區(qu)(qu)(qu)，紫外區(qu)(qu)(qu)也可(ke)(ke)能有意(yi)義(yi)，對(dui)(dui)色溫則只在(zai)可(ke)(ke)見光區(qu)(qu)(qu)有意(yi)義(yi)。一般(ban)地講，光源(yuan)(yuan)的(de)色溫和(he)可(ke)(ke)見光區(qu)(qu)(qu)的(de)分布溫度在(zai)數(shu)值上是(shi)不同的(de)，例如：鎢帶(dai)燈相關(guan)色溫2060K；分布溫度2055K。

光源色溫越高越亮嗎？

色(se)溫(wen)(wen)(wen)這一光(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)質(zhi)量評價(jia)指標(biao)只用來描述光(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)的(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)成(cheng)(cheng)分偏向，而通常(chang)不能描述發(fa)光(guang)(guang)(guang)(guang)強度(du)。光(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)色(se)溫(wen)(wen)(wen)高，即(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)中短(duan)波成(cheng)(cheng)分多(duo)一些，光(guang)(guang)(guang)(guang)偏藍綠色(se)；光(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)色(se)溫(wen)(wen)(wen)低(di)，即(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)譜(pu)中長波的(de)成(cheng)(cheng)分多(duo)一些，光(guang)(guang)(guang)(guang)偏紅黃(huang)色(se)。雖然光(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)色(se)溫(wen)(wen)(wen)和我(wo)們平時感知(zhi)到的(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)明(ming)暗(an)(an)度(du)并不是一個概念，但是光(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)色(se)溫(wen)(wen)(wen)改變時，通常(chang)其對(dui)(dui)比(bi)度(du)和明(ming)暗(an)(an)度(du)均會發(fa)生相應變化。光(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)色(se)溫(wen)(wen)(wen)雖然與(yu)明(ming)暗(an)(an)度(du)不是一個概念，但色(se)溫(wen)(wen)(wen)高低(di)直接影(ying)響明(ming)暗(an)(an)度(du)與(yu)對(dui)(dui)比(bi)度(du)。

與此同時，光源色(se)溫(wen)的(de)(de)高低也(ye)直接影(ying)響著人(ren)(ren)(ren)眼(yan)對于(yu)光色(se)的(de)(de)感受(shou)。人(ren)(ren)(ren)眼(yan)對事物(wu)(wu)顏色(se)的(de)(de)感知其(qi)實(shi)是圓(yuan)柱細胞和(he)圓(yuan)錐細胞兩種感光細胞進(jin)行光化(hua)學(xue)反(fan)應所產生的(de)(de)，并(bing)輔以人(ren)(ren)(ren)類(lei)發(fa)展(zhan)過程(cheng)中積(ji)累下(xia)來(lai)的(de)(de)心理反(fan)應的(de)(de)影(ying)響。由此我們可以理解為什么(me)人(ren)(ren)(ren)類(lei)的(de)(de)視覺器官一直習(xi)慣于(yu)日光，因(yin)為人(ren)(ren)(ren)類(lei)在(zai)幾百萬年的(de)(de)進(jin)化(hua)過程(cheng)中一直是一種晝間“動(dong)物(wu)(wu)”。而在(zai)進(jin)化(hua)的(de)(de)過程(cheng)中里又(you)發(fa)現了火這(zhe)種給人(ren)(ren)(ren)類(lei)帶來(lai)極大便利的(de)(de)工(gong)具，因(yin)此現今的(de)(de)人(ren)(ren)(ren)眼(yan)也(ye)比較習(xi)慣于(yu)火光這(zhe)種光源。

另(ling)外(wai)色(se)溫(wen)和亮度可(ke)以(yi)直接改變(bian)人(ren)(ren)類的心(xin)理感受：例(li)如(ru)在色(se)溫(wen)較高但亮度不高的光(guang)源照射(she)下，人(ren)(ren)們便(bian)會(hui)感受到陰天的氛圍；而在色(se)溫(wen)較低但亮度過高的光(guang)源照射(she)下，人(ren)(ren)們便(bian)會(hui)產生悶熱感。

光源色溫越高照度越高嗎？

白熾(chi)燈(deng)和鹵(lu)(lu)鎢(wu)燈(deng)的色(se)溫低(di)，雖(sui)然顯色(se)性(xing)好，但由于光(guang)效(xiao)低(di)，大部分能量轉(zhuan)化為熱能，隨著高(gao)光(guang)效(xiao)的熒(ying)光(guang)燈(deng)、金鹵(lu)(lu)燈(deng)等氣(qi)體放電燈(deng)的應用(yong)(yong)及其顯色(se)性(xing)的改善，一般不(bu)再用(yong)(yong)低(di)光(guang)效(xiao)的白熾(chi)燈(deng)和鹵(lu)(lu)鎢(wu)燈(deng)來實現要求達到的高(gao)照度(du)，因(yin)為這樣不(bu)利(li)于節(jie)約能耗(hao)。熒(ying)光(guang)燈(deng)原來采用(yong)(yong)鹵(lu)(lu)磷(lin)酸鹽熒(ying)光(guang)粉，只能做高(gao)色(se)溫的燈(deng)管，后來采用(yong)(yong)稀土熒(ying)光(guang)粉才能做出低(di)色(se)溫的燈(deng)管。

隨著金(jin)鹵(lu)燈(deng)制(zhi)造技術的不斷(duan)發展，目前已有3000K的低色溫(wen)金(jin)鹵(lu)燈(deng)，其(qi)光(guang)效(xiao)(xiao)高(gao)(gao)，顯色性好。用3000K的金(jin)鹵(lu)燈(deng)來照(zhao)(zhao)(zhao)明(ming)達(da)到較高(gao)(gao)的照(zhao)(zhao)(zhao)度(du)(du)，人們(men)的視覺效(xiao)(xiao)果良好，對光(guang)環境的感覺滿意(yi)。所以光(guang)源色溫(wen)的選擇并不取(qu)決于要(yao)求達(da)到的照(zhao)(zhao)(zhao)度(du)(du)的高(gao)(gao)低，“高(gao)(gao)色溫(wen)高(gao)(gao)照(zhao)(zhao)(zhao)度(du)(du)，低色溫(wen)低照(zhao)(zhao)(zhao)度(du)(du)”的觀點(dian)可(ke)以放棄(qi)了。

光源色溫對視覺有何影響？

人眼視覺(jue)功能的(de)(de)(de)(de)(de)(de)實現需要一定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)通量(liang)（光(guang)(guang)(guang)(guang)功率），表(biao)現在(zai)視覺(jue)作(zuo)業面上要求達到一定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)照(zhao)度(du)(du)（亮度(du)(du)）。為了研究色(se)(se)溫(wen)(wen)與照(zhao)度(du)(du)之間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)關(guan)系，人們進(jin)行了大(da)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)視我功效實驗（用視覺(jue)作(zuo)業的(de)(de)(de)(de)(de)(de)速度(du)(du)和精確度(du)(du)來評價視覺(jue)能力），以弄清(qing)楚(chu)在(zai)相同的(de)(de)(de)(de)(de)(de)照(zhao)度(du)(du)下(xia)用低色(se)(se)溫(wen)(wen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)源（如白熾(chi)燈）和高色(se)(se)溫(wen)(wen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)源（如日光(guang)(guang)(guang)(guang)色(se)(se)熒光(guang)(guang)(guang)(guang)燈）照(zhao)明(ming)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)視覺(jue)效果(guo)是否有差異。

實驗(yan)結果表(biao)明(ming)，熒(ying)光燈和(he)白熾燈在(zai)601x以上時，視覺效果無差異(yi)，僅在(zai)101x時，似乎(hu)熒(ying)光燈比(bi)白熾燈的(de)(de)視覺效果略差。CIE提(ti)出要看清(qing)楚人臉(lian)部特(te)征所需(xu)的(de)(de)最低(di)亮度(du)(du)為1cd/m2，相當于201x的(de)(de)照度(du)(du)。101x沒有達到此要求，在(zai)該照度(du)(du)值下的(de)(de)視覺效果的(de)(de)比(bi)較(jiao)是(shi)沒有意義的(de)(de)。

光源色溫值的計算方法：

1.內插法

內(nei)插法是試圖尋求距離被測光源的(de)色(se)(se)坐標(biao)點最近(jin)的(de)兩條等色(se)(se)溫(wen)線，利(li)用幾何作圖法估算出該色(se)(se)坐標(biao)點的(de)相關色(se)(se)溫(wen)。具(ju)體計算法如下：

由于在(zai)CIE1960UCS色度圖中(zhong)，所(suo)有等色溫線均垂直于黑(hei)體(ti)(ti)軌跡的(de)直線，其斜(xie)(xie)率(lv)為k，是隨著相關(guan)色溫T變(bian)化（k=-1/l）其中(zhong)l為黑(hei)體(ti)(ti)色軌跡與該等溫線交點(dian)（垂足）處的(de)切線的(de)斜(xie)(xie)率(lv)。如(ru)下圖所(suo)示。

當找到(dao)距(ju)離被測光源色坐標點（u，v）的最(zui)近的2條等溫線后，就可以利(li)用(yong)公式求出近似相關色溫T。該方法的精度依賴于分區的數量，分區分的越(yue)多(duo)，則內插的精度就越(yue)高，但(dan)是同時計算量也相應增大(da)。

2.逐點法

根據CIE色(se)(se)度(du)(du)學的(de)相關定義，得到（u，v）色(se)(se)坐(zuo)標后，逐點(dian)(dian)比(bi)較其與(yu)黑體軌跡點(dian)(dian)的(de)距離(li)，取最(zui)小值點(dian)(dian)對(dui)應(ying)色(se)(se)溫(wen)即為相關色(se)(se)溫(wen)值。該方法優點(dian)(dian)是精確度(du)(du)高，缺點(dian)(dian)是計(ji)算(suan)量極其龐大，由于我們的(de)黑體軌跡色(se)(se)溫(wen)是從1000K到25000K，每一(yi)(yi)個(ge)色(se)(se)溫(wen)對(dui)應(ying)一(yi)(yi)個(ge)色(se)(se)坐(zuo)標點(dian)(dian)，因此需(xu)要計(ji)算(suan)24000多(duo)個(ge)距離(li)。

3.曲線擬合法

曲(qu)線擬(ni)(ni)合法(fa)是利用解析函數(shu)擬(ni)(ni)合色溫(wen)計算中的一些變量和自變量，解析函數(shu)式可以方便的使用牛頓(dun)迭代法(fa)等算法(fa)得到最小距離(li)點等結(jie)果，從而避免了逐點查找(zhao)比(bi)較帶來的計算量的增(zeng)大，也(ye)不失為一種好的算法(fa)。