色溫、相關(guān)色溫、分布溫度什么關(guān)系？光源色溫值怎么計(jì)算？

色溫是光源重要的顏色指標(biāo)，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(huì)有所差異。在談到光源的色溫時(shí)，還會(huì)涉及到相關(guān)色溫和分布溫度。那么，色溫、相關(guān)色溫、分布溫度什么關(guān)系？光源色溫值怎么計(jì)算？下文作了介紹。

色溫的定義：

色溫（colour temperature）是一種描述當(dāng)前光源光色特性的屬性。單位為開(kāi)爾文（K）。光源色溫的定義是和熱黑體輻射體聯(lián)系在一起相比較的。參考普朗克黑體輻射定律，當(dāng)熱黑體輻射體通過(guò)改變自身溫度而達(dá)到與待測(cè)光源色彩相匹配時(shí)，此時(shí)熱黑體輻射體的開(kāi)氏溫度即待測(cè)光源的色溫。色溫是目前描述光源的光譜質(zhì)量時(shí)最為廣泛使用的指標(biāo)。一般用Tc表示。

按色溫來(lái)區(qū)分時(shí)，通常我們所說(shuō)的“冷光”即指那些色溫提高時(shí)，藍(lán)輻射在能量分布中占比增加的光源；而相對(duì)的“暖光”就是指紅輻射在能量分布中占比較大的光源。生活中一些常用光源的色溫為：燭光為1930K（開(kāi)爾文溫度單位）；鎢絲燈為2760-2900K；熒光燈為3000K；閃光燈為3800K；中午陽(yáng)光為5600K；電子閃光燈為6000K；藍(lán)天為12000-18000K。

色溫和相關(guān)色溫、分布溫度的關(guān)系：

當(dāng)光源發(fā)射光的顏色和黑體不同時(shí)，色溫的概念被擴(kuò)大到更一般的“相關(guān)色溫”的概念。在色溫和相關(guān)色溫的定義中，必須是對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的色覺(jué)觀察者而言。因?yàn)椴煌纳X(jué)觀察者。特別是具有色覺(jué)缺陷的觀察者在評(píng)價(jià)時(shí)，將可能收到不同的結(jié)果。在相關(guān)色溫的定義中、必須規(guī)定出一個(gè)最合適的，為大家所公認(rèn)的均勻色度圖。對(duì)同一光源，由依據(jù)的均勻色度圖的不同，所求出的相關(guān)色溫也不同?，F(xiàn)規(guī)定用CIE1960UCS色度圖。在上述定義中，都包括了人眼的色覺(jué)特性，因此，色溫和相關(guān)色溫實(shí)際上是一個(gè)心理物理量。

光源的色溫和分布溫度實(shí)際上是兩個(gè)完全不同的概念。對(duì)于分布溫度，不僅在可見(jiàn)光區(qū)，而對(duì)紅外區(qū)，紫外區(qū)也可能有意義，對(duì)色溫則只在可見(jiàn)光區(qū)有意義。一般地講，光源的色溫和可見(jiàn)光區(qū)的分布溫度在數(shù)值上是不同的，例如：鎢帶燈相關(guān)色溫2060K；分布溫度2055K。

光源色溫越高越亮嗎？

色溫這一光源質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)只用來(lái)描述光源的光譜成分偏向，而通常不能描述發(fā)光強(qiáng)度。光源色溫高，即光譜中短波成分多一些，光偏藍(lán)綠色；光源色溫低，即光譜中長(zhǎng)波的成分多一些，光偏紅黃色。雖然光源色溫和我們平時(shí)感知到的光源明暗度并不是一個(gè)概念，但是光源色溫改變時(shí)，通常其對(duì)比度和明暗度均會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化。光源色溫雖然與明暗度不是一個(gè)概念，但色溫高低直接影響明暗度與對(duì)比度。

與此同時(shí)，光源色溫的高低也直接影響著人眼對(duì)于光色的感受。人眼對(duì)事物顏色的感知其實(shí)是圓柱細(xì)胞和圓錐細(xì)胞兩種感光細(xì)胞進(jìn)行光化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的，并輔以人類發(fā)展過(guò)程中積累下來(lái)的心理反應(yīng)的影響。由此我們可以理解為什么人類的視覺(jué)器官一直習(xí)慣于日光，因?yàn)槿祟愒趲装偃f(wàn)年的進(jìn)化過(guò)程中一直是一種晝間“動(dòng)物”。而在進(jìn)化的過(guò)程中里又發(fā)現(xiàn)了火這種給人類帶來(lái)極大便利的工具，因此現(xiàn)今的人眼也比較習(xí)慣于火光這種光源。

另外色溫和亮度可以直接改變?nèi)祟惖男睦砀惺埽豪缭谏珳剌^高但亮度不高的光源照射下，人們便會(huì)感受到陰天的氛圍；而在色溫較低但亮度過(guò)高的光源照射下，人們便會(huì)產(chǎn)生悶熱感。

光源色溫越高照度越高嗎？

白熾燈和鹵鎢燈的色溫低，雖然顯色性好，但由于光效低，大部分能量轉(zhuǎn)化為熱能，隨著高光效的熒光燈、金鹵燈等氣體放電燈的應(yīng)用及其顯色性的改善，一般不再用低光效的白熾燈和鹵鎢燈來(lái)實(shí)現(xiàn)要求達(dá)到的高照度，因?yàn)檫@樣不利于節(jié)約能耗。熒光燈原來(lái)采用鹵磷酸鹽熒光粉，只能做高色溫的燈管，后來(lái)采用稀土熒光粉才能做出低色溫的燈管。

隨著金鹵燈制造技術(shù)的不斷發(fā)展，目前已有3000K的低色溫金鹵燈，其光效高，顯色性好。用3000K的金鹵燈來(lái)照明達(dá)到較高的照度，人們的視覺(jué)效果良好，對(duì)光環(huán)境的感覺(jué)滿意。所以光源色溫的選擇并不取決于要求達(dá)到的照度的高低，“高色溫高照度，低色溫低照度”的觀點(diǎn)可以放棄了。

光源色溫對(duì)視覺(jué)有何影響？

人眼視覺(jué)功能的實(shí)現(xiàn)需要一定的光通量（光功率），表現(xiàn)在視覺(jué)作業(yè)面上要求達(dá)到一定的照度（亮度）。為了研究色溫與照度之間的關(guān)系，人們進(jìn)行了大量的視我功效實(shí)驗(yàn)（用視覺(jué)作業(yè)的速度和精確度來(lái)評(píng)價(jià)視覺(jué)能力），以弄清楚在相同的照度下用低色溫的光源（如白熾燈）和高色溫的光源（如日光色熒光燈）照明的視覺(jué)效果是否有差異。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，熒光燈和白熾燈在601x以上時(shí)，視覺(jué)效果無(wú)差異，僅在101x時(shí)，似乎熒光燈比白熾燈的視覺(jué)效果略差。CIE提出要看清楚人臉部特征所需的最低亮度為1cd/m2，相當(dāng)于201x的照度。101x沒(méi)有達(dá)到此要求，在該照度值下的視覺(jué)效果的比較是沒(méi)有意義的。

光源色溫值的計(jì)算方法：

1.內(nèi)插法

內(nèi)插法是試圖尋求距離被測(cè)光源的色坐標(biāo)點(diǎn)最近的兩條等色溫線，利用幾何作圖法估算出該色坐標(biāo)點(diǎn)的相關(guān)色溫。具體計(jì)算法如下：

由于在CIE1960UCS色度圖中，所有等色溫線均垂直于黑體軌跡的直線，其斜率為k，是隨著相關(guān)色溫T變化（k=-1/l）其中l(wèi)為黑體色軌跡與該等溫線交點(diǎn)（垂足）處的切線的斜率。如下圖所示。

當(dāng)找到距離被測(cè)光源色坐標(biāo)點(diǎn)（u，v）的最近的2條等溫線后，就可以利用公式求出近似相關(guān)色溫T。該方法的精度依賴于分區(qū)的數(shù)量，分區(qū)分的越多，則內(nèi)插的精度就越高，但是同時(shí)計(jì)算量也相應(yīng)增大。

2.逐點(diǎn)法

根據(jù)CIE色度學(xué)的相關(guān)定義，得到（u，v）色坐標(biāo)后，逐點(diǎn)比較其與黑體軌跡點(diǎn)的距離，取最小值點(diǎn)對(duì)應(yīng)色溫即為相關(guān)色溫值。該方法優(yōu)點(diǎn)是精確度高，缺點(diǎn)是計(jì)算量極其龐大，由于我們的黑體軌跡色溫是從1000K到25000K，每一個(gè)色溫對(duì)應(yīng)一個(gè)色坐標(biāo)點(diǎn)，因此需要計(jì)算24000多個(gè)距離。

3.曲線擬合法

曲線擬合法是利用解析函數(shù)擬合色溫計(jì)算中的一些變量和自變量，解析函數(shù)式可以方便的使用牛頓迭代法等算法得到最小距離點(diǎn)等結(jié)果，從而避免了逐點(diǎn)查找比較帶來(lái)的計(jì)算量的增大，也不失為一種好的算法。