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Temperatura de color

El espacio de cromaticidad CIE 1931 x,y , que también muestra las cromaticidades de fuentes de luz de cuerpo negro de varias temperaturas ( lugar de Planck ) y líneas de tempera...

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El espacio de cromaticidad CIE 1931 x,y , que también muestra las cromaticidades de fuentes de luz de cuerpo negro de varias temperaturas ( lugar de Planck ) y líneas de temperatura de color correlacionada constante.

La temperatura de color es un parámetro que describe el color de una fuente de luz visible comparándolo con el color de la luz emitida por un cuerpo ideal, opaco y no reflectante . La temperatura del emisor ideal que mejor se ajusta al color se define como la temperatura de color de la fuente de luz visible original. La escala de temperatura de color describe únicamente el color de la luz emitida por una fuente luminosa, que en realidad puede tener una temperatura diferente (y a menudo mucho menor). [ 1 ] [ 2 ]

La temperatura de color tiene aplicaciones en iluminación , [ 3 ] fotografía , [ 4 ] videografía , [ 5 ] edición , [ 6 ] fabricación y otros campos. En la práctica, la temperatura de color es más significativa para fuentes de luz que se corresponden de forma aproximada con el color de algún cuerpo negro, es decir, luz en un rango que va del rojo al naranja, al amarillo, al blanco y al blanco azulado. Aunque el concepto de temperatura de color correlacionada extiende la definición a cualquier luz visible, la temperatura de color de una luz verde o violeta rara vez es información útil. La temperatura de color se expresa convencionalmente en kelvin , utilizando el símbolo K, que son unidades de temperatura absoluta.

Esto es distinto de cómo las temperaturas de color superiores a 5000  K se denominan "colores fríos" (azulados), mientras que las temperaturas de color más bajas (2700–3000  K) se denominan "colores cálidos" (amarillentos), exactamente lo opuesto a la radiación de cuerpo negro. "Cálido" y "frío" en este contexto se refieren a una asociación estética tradicional del color con la calidez o la frialdad , no a una referencia a la temperatura física del cuerpo negro. Según la hipótesis del tono-calor , las bajas temperaturas de color evocan psicológicamente calidez, mientras que las altas temperaturas de color evocan frialdad. El pico espectral de la luz de color cálido está más cerca del infrarrojo, y la mayoría de las fuentes de luz natural de color cálido emiten una radiación infrarroja significativa. El hecho de que la iluminación "cálida" en este sentido tenga en realidad una temperatura de color "más fría" suele generar confusión. [ 7 ]

Clasificación de diferentes tipos de iluminación

Las curvas de radiancia de cuerpo negro (B λ ) frente a la longitud de onda (λ) para el espectro visible . Los ejes verticales de los gráficos de la ley de Planck que componen esta animación se transformaron proporcionalmente para mantener áreas iguales entre las funciones y el eje horizontal para longitudes de onda de 380 a 780  nm. K indica la temperatura de color en kelvin y M indica la temperatura de color en microgrados recíprocos.

La temperatura de color de la radiación electromagnética emitida por un cuerpo negro ideal se define como su temperatura superficial en kelvin , o alternativamente en microgrados recíprocos (mired). [ 9 ] Esto permite definir un estándar con el cual se comparan las fuentes de luz.

En la medida en que una superficie caliente emite radiación térmica pero no es un radiador de cuerpo negro ideal, la temperatura de color de la luz no es la temperatura real de la superficie. La luz de una lámpara incandescente es radiación térmica, y la bombilla se aproxima a un radiador de cuerpo negro ideal, por lo que su temperatura de color es esencialmente la temperatura del filamento. Así, una temperatura relativamente baja emite un rojo apagado y una temperatura alta emite el blanco casi puro de la bombilla incandescente tradicional. Los metalúrgicos pueden determinar la temperatura de los metales calientes por su color, que va del rojo oscuro al blanco anaranjado y luego al blanco puro (véase calor rojo ).

Muchas otras fuentes de luz, como las lámparas fluorescentes o los diodos emisores de luz ( LED ), emiten luz principalmente mediante procesos distintos a la radiación térmica. Esto significa que la radiación emitida no sigue la forma de un espectro de cuerpo negro . A estas fuentes se les asigna lo que se conoce como temperatura de color correlacionada (TCC). La TCC es la temperatura de color de un radiador de cuerpo negro que, para la percepción humana del color, se asemeja más a la luz de la lámpara. Dado que esta aproximación no es necesaria para la luz incandescente, la TCC de una lámpara incandescente es simplemente su temperatura sin ajustar, derivada de la comparación con un radiador de cuerpo negro.

El Sol

El Sol se aproxima mucho a un radiador de cuerpo negro. La temperatura efectiva, definida por la potencia radiativa total por unidad cuadrada, es de 5772  K. [ 10 ] La temperatura de color de la luz solar por encima de la atmósfera es de aproximadamente 5900  K. [ 11 ]

Desde la Tierra, el Sol puede verse rojo, naranja, amarillo o blanco, dependiendo de su posición en el cielo. El cambio de color del Sol a lo largo del día se debe principalmente a la dispersión de la luz solar y no a variaciones en la radiación de cuerpo negro. La dispersión de Rayleigh de la luz solar por la atmósfera terrestre produce el color azul del cielo, ya que esta tiende a dispersar la luz azul más que la roja.

Parte de la luz del día a primera hora de la mañana y a última hora de la tarde (las horas doradas ) tiene una temperatura de color más baja ("más cálida") debido a la mayor dispersión de la luz solar de longitud de onda más corta por las partículas atmosféricas , un fenómeno óptico llamado efecto Tyndall .

La luz del día tiene un espectro similar al de un cuerpo negro, con una temperatura de color correlacionada de 6500  K ( estándar de visualización D65 ) o 5500  K (estándar de película fotográfica con balance de luz diurna).

Aproximación de los tonos del lugar geométrico de Planck en función de la temperatura en Kelvin, representada con un punto blanco cerca de 6500  K, sin tener en cuenta la adaptación cromática.

Según la teoría del cuerpo negro, para los colores, el azul se presenta a temperaturas más altas, mientras que el rojo se presenta a temperaturas más bajas. Esto es lo opuesto a las asociaciones culturales atribuidas a los colores, en las que el rojo es "caliente" y el azul es "frío". [ 12 ]

Temperatura infinita

El color de un cuerpo negro infinitamente caliente. #94b1ff

A medida que la temperatura de un radiador de cuerpo negro se acerca al infinito positivo, su color converge a las coordenadas CIE xy (0,2399, 0,2340), [ 13 ] correspondientes a un valor sRGB de (148, 177, 255) o #94b1ff, [ 14 ] un color azul claro conocido como perano. [ 15 ] Esto se debe a la ley de Rayleigh-Jeans , que establece que a frecuencias mucho más bajas que la frecuencia pico de un radiador de cuerpo negro, la potencia espectral es inversamente proporcional a la cuarta potencia de la longitud de onda.

Aplicaciones

Temperatura de color (derecha) de varias fuentes de luz (izquierda)

Iluminación

Comparación de la temperatura de color de las lámparas eléctricas comunes
Temperaturas de color de las lámparas eléctricas comunes

Para la iluminación de interiores de edificios, suele ser importante tener en cuenta la temperatura de color de la luz. En áreas públicas se suele utilizar una luz más cálida (es decir, con una temperatura de color más baja) para favorecer la relajación, mientras que en escuelas y oficinas se utiliza una luz más fría (con una temperatura de color más alta) para mejorar la concentración. [ 16 ]

La atenuación de la temperatura de color correlacionada (CCT) para la tecnología LED se considera una tarea difícil, ya que los efectos de la clasificación, la edad y la deriva de temperatura de los LED modifican el valor real del color emitido. En este caso, se utilizan sistemas de bucle de retroalimentación, por ejemplo, con sensores de color, para monitorizar y controlar activamente la emisión de color de los LED de mezcla de múltiples colores. [ 17 ]

Acuicultura

En la acuariofilia , la temperatura del color tiene diferentes funciones y aspectos importantes en las distintas ramas.

  • En los acuarios de agua dulce, la temperatura del color generalmente solo importa para lograr una apariencia más atractiva. Las luces suelen diseñarse para producir un espectro atractivo, a veces prestando atención secundaria a mantener vivas las plantas del acuario.
  • En un acuario de agua salada/arrecife , la temperatura de color es una parte esencial de la salud del tanque. Dentro de aproximadamente 400 a 3000 nanómetros, la luz de longitud de onda más corta puede penetrar más profundamente en el agua que las longitudes de onda más largas, [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] proporcionando fuentes de energía esenciales a las algas que se alojan en los corales (y que los sustentan). Esto equivale a un aumento de la temperatura de color con la profundidad del agua en este rango espectral. Debido a que los corales suelen vivir en aguas poco profundas y reciben luz solar tropical intensa y directa, el enfoque se centró en simular esta situación con  luces de 6500 K.

Fotografía digital

En fotografía digital , el término temperatura de color a veces se refiere a la reasignación de valores de color para simular variaciones en la temperatura de color ambiental. La mayoría de las cámaras digitales y el software de imágenes RAW ofrecen preajustes que simulan valores ambientales específicos (p. ej., soleado, nublado, tungsteno, etc.), mientras que otros permiten la entrada explícita de valores de balance de blancos en kelvin. Estos ajustes varían los valores de color a lo largo del eje azul-amarillo, mientras que algunos programas incluyen controles adicionales (a veces etiquetados como "tono") que añaden el eje magenta-verde, y son hasta cierto punto arbitrarios y una cuestión de interpretación artística. [ 21 ]

Película fotográfica

La película fotográfica no responde a la iluminación del mismo modo que la retina humana o la percepción visual. Un objeto que para el observador parece blanco puede aparecer muy azul o naranja en una fotografía. Es posible que sea necesario corregir el balance de color durante la impresión para obtener una copia con colores neutros. El alcance de esta corrección es limitado, ya que la película en color normalmente tiene tres capas sensibles a diferentes colores y, cuando se utiliza bajo una fuente de luz inadecuada, cada capa puede no responder proporcionalmente, lo que produce dominantes de color extrañas en las sombras, aunque los tonos medios se hayan ajustado correctamente al blanco en la ampliadora. Las fuentes de luz con espectros discontinuos, como los tubos fluorescentes, tampoco se pueden corregir completamente durante la impresión, ya que una de las capas puede apenas haber registrado una imagen.

La película fotográfica está diseñada para fuentes de luz específicas (generalmente película para luz diurna y película de tungsteno ) y, si se usa correctamente, produce una impresión de color neutro. Una forma de equilibrar el color es ajustar la sensibilidad de la película a la temperatura de color de la fuente de luz. Si se usa película de tungsteno en interiores con lámparas incandescentes, la luz amarillo-anaranjada de estas aparecerá como blanca (3200  K) en la fotografía. La película negativa en color casi siempre está equilibrada para luz diurna, ya que se asume que el color se puede ajustar durante la impresión (con limitaciones, como se mencionó anteriormente). La película de diapositivas en color, al ser el producto final del proceso, debe ajustarse a la fuente de luz o bien se deben usar filtros para corregir el color.

Se pueden usar filtros en el objetivo de la cámara o geles de color sobre la(s) fuente(s) de luz para corregir el balance de color. Al fotografiar con una fuente de luz azulada (alta temperatura de color), como en un día nublado, a la sombra, con luz de ventana, o si se usa película de tungsteno con luz blanca o azul, un filtro amarillo-anaranjado corregirá esto. Para fotografiar con película de luz diurna (calibrada a 5600  K) bajo fuentes de luz más cálidas (baja temperatura de color), como atardeceres, luz de velas o iluminación de tungsteno , se puede usar un filtro azulado (por ejemplo, n.° 80A). Se necesitan filtros más sutiles para corregir la diferencia entre, por ejemplo, lámparas de tungsteno de 3200  K y 3400  K, o para corregir el ligero tinte azulado de algunos tubos de flash, que pueden ser de 6000  K. [ 22 ]

Si hay más de una fuente de luz con temperaturas de color diferentes, una forma de equilibrar el color es usar película de luz diurna y colocar filtros de gel correctores de color sobre cada fuente de luz.

Los fotógrafos a veces utilizan medidores de temperatura de color. Estos suelen estar diseñados para medir solo dos regiones del espectro visible (rojo y azul); los más caros miden tres regiones (rojo, verde y azul). Sin embargo, son ineficaces con fuentes como las lámparas fluorescentes o de descarga, cuya luz varía de color y puede ser más difícil de corregir. Dado que esta luz suele ser verdosa, un filtro magenta puede corregirla. Se pueden utilizar herramientas de colorimetría más sofisticadas si no se dispone de dichos medidores. [ 22 ]

Autoedición

En la industria de la autoedición, es importante conocer la temperatura de color de un monitor. El software de igualación de color, como la utilidad ColorSync de Apple para macOS, mide la temperatura de color del monitor y ajusta su configuración en consecuencia. Esto permite que el color en pantalla coincida mejor con el color impreso. Las temperaturas de color comunes de los monitores, junto con los iluminantes estándar correspondientes entre paréntesis, son las siguientes:

  • 5000  K (CIE D50)
  • 5500  K (CIE D55)
  • 6500  K ( D65 )
  • 7500  K (CIE D75)
  • 9300  K

D50 es la abreviatura científica de un iluminante estándar : el espectro de luz diurna con una temperatura de color correlacionada de 5000  K. Existen definiciones similares para D55, D65 y D75. Designaciones como D50 se utilizan para clasificar las temperaturas de color de las mesas de luz y las cabinas de visualización. Al observar una diapositiva en color en una mesa de luz, es importante que la luz esté bien equilibrada para que los colores no se desplacen hacia el rojo o el azul.

Las cámaras digitales , los gráficos web, los DVD , etc., suelen estar diseñados para una  temperatura de color de 6500 K. El estándar sRGB, comúnmente utilizado para imágenes en Internet, estipula un punto blanco  de pantalla de 6500 K.

Las versiones de Microsoft Windows anteriores a Windows 10 utilizan sRGB como espacio de color de pantalla predeterminado y 6500 K como temperatura de color de pantalla predeterminada. Windows 10 1607 admite Alto Rango Dinámico (HDR ). [ 23 ] Windows 11 22H2 admite Administración Automática del Color (ACM), que está optimizada para monitores OLED y/o de amplia gama de colores mediante la lectura de datos DisplayID . [ 24 ]

Apple iOS , iPadOS y macOS utilizan sRGB y DCI-P3 como espacios de color de pantalla predeterminados. [ 25 ]

Cámaras de televisión, vídeo y fotografía digital.

Las normas NTSC y PAL exigen que una pantalla compatible muestre una señal eléctrica en blanco y negro (saturación de color mínima) a una temperatura de color de 6500  K. En muchos televisores de consumo, se observa una desviación notable de este requisito. Sin embargo, los televisores de gama alta pueden ajustar su temperatura de color a 6500  K mediante una configuración preprogramada o una calibración personalizada. Las versiones actuales de ATSC exigen explícitamente que los datos de temperatura de color se incluyan en el flujo de datos, pero las versiones anteriores permitían omitirlos. En este caso, las versiones actuales de ATSC citan estándares de colorimetría predeterminados según el formato. Ambos estándares citados especifican una  temperatura de color de 6500 K.

La mayoría de las cámaras de vídeo y fotográficas digitales pueden ajustar la temperatura de color haciendo zoom en un objeto blanco o de color neutro y configurando el balance de blancos manual (indicando a la cámara que "este objeto es blanco"); la cámara entonces muestra el blanco puro como blanco y ajusta el resto de los colores en consecuencia. El balance de blancos es necesario, especialmente en interiores con iluminación fluorescente y al cambiar la cámara de una situación de iluminación a otra. La mayoría de las cámaras también tienen una función de balance de blancos automático que intenta determinar el color de la luz y corregirlo en consecuencia. Si bien estos ajustes antes no eran fiables, han mejorado mucho en las cámaras digitales actuales y producen un balance de blancos preciso en una amplia variedad de situaciones de iluminación.

Sin embargo, en los estándares NTSC-J y NTSC-C , se recomienda una temperatura de color de 9300 K. Los televisores y proyectores vendidos en Japón, Corea del Sur, China, Hong Kong, Taiwán y Filipinas suelen adoptar 9300 K como configuración predeterminada. [ 26 ] [ 27 ] Pero por razones de compatibilidad, los monitores de computadora vendidos en estos países/regiones suelen adoptar 6500 K como configuración predeterminada; estos ajustes de temperatura de color generalmente se pueden configurar en el menú OSD .

Ahora muchas series y películas en streaming en FHD y UHD se producen utilizando Rec. 709 o DCI-P3 , que se basa en una temperatura de color de 6300 K o 6500 K. [ 28 ] [ 29 ]

Aplicación artística mediante el control de la temperatura del color.

La casa de arriba parece de color crema claro al mediodía, pero aquí, con la luz tenue antes del amanecer, se ve de un blanco azulado. Nótese la temperatura de color del amanecer al fondo.

Los operadores de cámara de vídeo pueden ajustar el balance de blancos de objetos que no son blancos, atenuando el color del objeto utilizado para dicho ajuste. Por ejemplo, pueden aportar más calidez a una imagen ajustando el balance de blancos a partir de un objeto de color azul claro, como una tela vaquera azul desteñida; de esta forma, el balance de blancos puede sustituir a un filtro o gel de iluminación cuando estos no estén disponibles.

Los directores de fotografía no realizan el balance de blancos de la misma manera que los operadores de cámara de vídeo; utilizan técnicas como filtros, selección del tipo de película, preexposición y, después del rodaje, corrección de color , tanto mediante exposición en laboratorios como digitalmente. Los directores de fotografía también trabajan en estrecha colaboración con los diseñadores de escenarios y los equipos de iluminación para lograr los efectos de color deseados. [ 30 ]

Para los artistas, la mayoría de los pigmentos y papeles tienen un tono frío o cálido, ya que el ojo humano puede detectar incluso una mínima cantidad de saturación. El gris mezclado con amarillo, naranja o rojo es un "gris cálido". El verde, el azul o el púrpura crean "grises fríos". Esta percepción de la temperatura es inversa a la de la temperatura real; el azul se describe como "más frío" aunque corresponda a un cuerpo negro de mayor temperatura .

Los diseñadores de iluminación a veces seleccionan filtros según su temperatura de color, generalmente para igualar una luz que teóricamente es blanca. Dado que las luminarias que utilizan lámparas de descarga producen una luz con una temperatura de color considerablemente mayor que las lámparas de tungsteno , usar ambas en conjunto podría producir un fuerte contraste. Por ello, a veces las luminarias con lámparas HID , que suelen producir luz de 6000 a 7000  K, se equipan con  filtros de 3200 K para emular la luz de tungsteno. Las luminarias con funciones de mezcla de colores o con múltiples colores (si incluyen 3200  K) también pueden producir una luz similar a la del tungsteno. La temperatura de color también puede ser un factor a considerar al seleccionar lámparas , ya que cada una probablemente tenga una temperatura de color diferente.

Temperatura de color correlacionada

Gráficos logarítmicos de la longitud de onda de emisión máxima y la emitancia radiante en función de la temperatura del cuerpo negro , representados en la línea azul. Las flechas rojas indican que los cuerpos negros a 5780 K tienen una longitud de onda máxima de 501 nm y una emitancia radiante de 63,3 MW/ m² .

La temperatura de color correlacionada (CCT, T cp ) se refiere a la "temperatura de un radiador de Planck cuyo color percibido se asemeja más al de un estímulo dado con el mismo brillo y bajo condiciones de visualización específicas". [ 31 ] [ 32 ] La unidad del SI es el Kelvin (K) .

índice de reproducción cromática

El índice de reproducción cromática (IRC) de la CIE es un método para determinar qué tan bien se compara la iluminación de una fuente de luz sobre ocho parches de muestra con la iluminación proporcionada por una fuente de referencia. El IRC y la temperatura de color correlacionada (TCC) proporcionan una estimación numérica de qué fuente de luz de referencia (ideal) se aproxima mejor a una luz artificial específica, y cuál es la diferencia.

Distribución de potencia espectral

Distribuciones espectrales de potencia (DEP) características para una lámpara incandescente (izquierda) y una lámpara fluorescente (derecha). El eje horizontal representa las longitudes de onda en nanómetros , y el eje vertical muestra la intensidad relativa en unidades arbitrarias.

Las fuentes de luz y los iluminantes pueden caracterizarse por su distribución espectral de potencia (DEP). Las curvas de DEP relativas proporcionadas por muchos fabricantes pueden haberse generado utilizando incrementos de 10 nm o más en su espectrorradiómetro . [ 33 ] El resultado es lo que parece ser una distribución de potencia más uniforme (" espectro más completo ") que la que realmente tiene la lámpara. Debido a su distribución irregular, se recomiendan incrementos mucho más finos para tomar mediciones de luces fluorescentes, lo que requiere equipos más costosos. 

Temperatura de color en astronomía

Distribución espectral de potencia característica de una estrella A0V ( T eff = 9500  K, cf. Vega ) comparada con espectros de cuerpo negro. El  espectro de cuerpo negro de 15 000 K (línea discontinua) coincide mucho mejor con la parte visible de la distribución espectral de potencia estelar que el espectro de cuerpo negro de 9500  K. Todos los espectros están normalizados para que se intersequen a 555 nanómetros.

En astronomía , la temperatura de color se define por la pendiente local de la SPD en una longitud de onda dada o, en la práctica, en un rango de longitudes de onda. Dado, por ejemplo, las magnitudes de color B y V que están calibradas para ser iguales para una estrella A0V (por ejemplo, Vega ), la temperatura de color estelarTdo{\displaystyle T_{C}}viene dada por la temperatura para la cual el índice de colorB−V{\displaystyle BV}de un radiador de cuerpo negro encaja con el estelar. Además delB−V{\displaystyle BV}También se pueden utilizar otros índices de color. La temperatura de color (así como la temperatura de color correlacionada definida anteriormente) puede diferir considerablemente de la temperatura efectiva dada por el flujo radiativo de la superficie estelar. Por ejemplo, la temperatura de color de una estrella A0V es de aproximadamente 15000  K en comparación con una temperatura efectiva de aproximadamente 9500  K. [ 34 ]

Para la mayoría de las aplicaciones en astronomía (por ejemplo, para ubicar una estrella en el diagrama HR o para determinar la temperatura de un flujo modelo que se ajusta a un espectro observado), la temperatura efectiva es la magnitud de interés. En la literatura existen diversas relaciones entre el color y la temperatura efectiva. Estas relaciones también presentan menores dependencias de otros parámetros estelares, como la metalicidad estelar y la gravedad superficial [ 35 ].

Véase también

Referencias

  1. ↑ "Temperatura de color explicada | Adobe" . www.adobe.com . Consultado el 17 de junio de 2024 .
  2. ↑ "¿Qué es la temperatura de color? ¿Cómo afecta al rendimiento del color del monitor?" . BenQ . Consultado el 17 de junio de 2024 .
  3. ↑ "Tabla de temperatura de color Kelvin | Escala de color de iluminación en Lumens" . www.lumens.com . 22 de febrero de 2022. Consultado el 17 de junio de 2024 .
  4. ↑ IoP (17 de abril de 2023). "Temperatura de color y su importancia en la fotografía" . Instituto de Fotografía . Consultado el 17 de junio de 2024 .
  5. ↑ Redding, Kevin (10 de febrero de 2023). "Por qué la temperatura de color es importante en la realización y edición cinematográfica" . Backstage . Recuperado el 17 de junio de 2024 .
  6. ↑ "Temperatura de color correcta al iluminar impresiones" . Gintchin Fine Art . 23 de diciembre de 2020. Consultado el 17 de junio de 2024 .
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Lecturas adicionales

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