色温度

太陽は黒体放射体に非常に近い。単位面積あたりの全放射電力で定義される有効温度は5,772  Kである。 ^{[ 10 ]}大気圏上空の太陽光の色温度は約5,900  Kである。 ^{[ 11 ]}

太陽は、空における位置によって、地球から見ると赤、オレンジ、黄色、または白に見えることがあります。一日を通して太陽の色が変化するのは、主に太陽光の散乱によるものであり、黒体放射の変化によるものではありません。地球の大気による太陽光のレイリー散乱は、空が青く見える原因であり、大気は赤い光よりも青い光をより多く散乱する傾向があります。

早朝や夕方（ゴールデンアワー）の日中の光は、大気中の微粒子による短波長の太陽光の散乱が増加するため、色温度が低く（「暖かく」）なります。これはティンダル効果と呼ばれる光学現象です。

 昼光は、相関色温度が6,500 K（D65視聴基準）または5,500  K（昼光バランス型写真フィルム基準）の黒体と類似したスペクトルを持つ。

黒体放射理論に基づく色の場合、青は高温で発生し、赤は低温で発生します。これは、「赤」は「熱い」、「青」は「冷たい」といった、色に付随する文化的連想とは正反対です。^{[ 12 ]}

黒体放射体の温度が正の無限大に近づくと、その色はCIE xy座標 (0.2399, 0.2340) ^{[ 13 ]}に収束し、 sRGB値は (148, 177, 255) または #94b1ff ^{[ 14 ]}となり、ペラノとして知られる淡い青色になります^{[ 15 ]} 。これは、黒体放射体のピーク周波数よりもはるかに低い周波数では、スペクトルパワーが波長の 4 乗に反比例するというレイリー・ジーンズの法則によるものです。

建物の内部照明においては、照明の色温度を考慮することが重要となる場合が多い。公共の場では、リラックスを促すために暖色系（つまり色温度が低い）の光がよく使われる一方、学校やオフィスなどでは、集中力を高めるために寒色系（色温度が高い）の光が使われることが多い。^{[ 16 ]}

LED技術におけるCCT調光は、LEDのビニング、経年劣化、温度ドリフトの影響により実際の色値出力が変化するため、困難な課題とみなされています。ここでは、例えばカラーセンサーを用いたフィードバックループシステムを使用して、複数のカラーミキシングLEDの色出力を能動的に監視および制御します。^{[ 17 ]}

観賞魚飼育において、色温度は様々な分野で異なる機能と焦点を持っている。

• 淡水水槽では、一般的に色温度はより魅力的な景観を作り出すためにのみ考慮されます。照明は魅力的なスペクトルを作り出すように設計される傾向があり、水槽内の水草を生かすことは二次的な考慮事項となる場合もあります。
• 海水/リーフ水槽では、色温度は水槽の健康にとって不可欠な要素です。約400～3000ナノメートルの範囲では、波長の短い光は波長の長い光よりも水中に深く浸透し、^{[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]}サンゴに共生し、サンゴを維持する藻類に不可欠なエネルギー源を提供します。これは、このスペクトル範囲では水深とともに色温度が上昇することに相当します。サンゴは通常浅瀬に生息し、強い直射日光を浴びるため、かつては6500Kの ライトでこの状況をシミュレートすることに重点が置かれていました。

デジタル写真では、色温度という用語は、周囲の色温度の変化をシミュレートするために色値を再マッピングすることを指す場合があります。ほとんどのデジタルカメラとRAW画像ソフトウェアは、特定の周囲値（晴れ、曇り、タングステンなど）をシミュレートするプリセットを提供していますが、ケルビンでホワイトバランス値を明示的に入力できるものもあります。これらの設定は、青から黄色の軸に沿って色値を変化させますが、一部のソフトウェアには、マゼンタから緑の軸を追加する追加のコントロール（「色合い」とラベル付けされることもあります）が含まれており、ある程度恣意的で芸術的な解釈の問題です。^{[ 21 ]}

写真用乳剤フィルムは、人間の網膜や視覚と同じように光の色に反応するわけではありません。観察者には白に見える物体が、写真では非常に青やオレンジ色に見えることがあります。ニュートラルな色調のプリントを得るには、プリント時に色バランスを補正する必要がある場合があります。カラーフィルムは通常、異なる色に感光する3つの層で構成されており、「間違った」光源の下で使用すると、各層が比例して反応しないため、中間調は引き伸ばし機の下で正しくホワイトバランスが取れていても、影の部分に奇妙な色かぶりが生じる可能性があるため、この補正の範囲には限界があります。蛍光灯のような不連続スペクトルを持つ光源も、プリント時に完全に補正することはできません。なぜなら、いずれかの層がほとんど画像を記録していない可能性があるからです。

写真フィルムは特定の光源（最も一般的なのは昼光フィルムとタングステンフィルム）に合わせて作られており、適切に使用すればニュートラルな色調のプリントが得られます。フィルムの感度を光源の色温度に合わせることは、色のバランスを取る一つの方法です。タングステンフィルムを白熱灯のある室内で使用すると、タングステン白熱灯の黄橙色の光が写真では白（3200 K）として写ります 。カラーネガフィルムは、プリント時に色を調整できる（ただし制限あり、上記参照）という前提に基づいて、ほぼ常に昼光バランスになっています。カラーポジフィルムは、このプロセスの最終段階の成果物であるため、光源に合わせるか、フィルターを使用して色を補正する必要があります。

カメラレンズのフィルター、または光源上のカラーゲルを使用してカラーバランスを補正できます。曇りの日、日陰、窓からの光など、青みがかった光（色温度が高い）の光源で撮影する場合、または白や青の光でタングステンフィルムを使用する場合は、黄橙色のフィルターで補正できます。夕日、ろうそくの光、タングステン照明 などの暖色系の（色温度が低い）光源で昼光フィルム（5600 Kに調整済み）で撮影する場合は、青みがかった（例：#80A）フィルターを使用できます。3200 Kと3400 Kのタングステンランプの違いを補正したり、6000 Kのフラッシュチューブのわずかに青みがかった色味を補正したりするには、より微妙なフィルターが必要です。 ^{[ 22 ]}   

色温度の異なる光源が複数ある場合、色を均一にする方法の一つとして、昼光フィルムを使用し、それぞれの光源に色補正用のジェルフィルターを装着する方法があります。

写真家は色温度計を使用することがあります。これらは通常、可視スペクトルの 2 つの領域 (赤と青) のみを測定するように設計されていますが、高価なものは 3 つの領域 (赤、緑、青) を測定します。しかし、蛍光灯や放電ランプなどの光源では、光の色が変化し、補正が難しいため、効果がありません。これらの光は緑がかった色であることが多いため、マゼンタフィルターで補正できます。このようなメーターがない場合は、より高度な測色ツールを使用できます。^{[ 22 ]}

デスクトップパブリッシング業界では、モニターの色温度を知ることが重要です。AppleのmacOS用ColorSyncユーティリティなどのカラーマッチングソフトウェアは、モニターの色温度を測定し、それに応じて設定を調整します。これにより、画面上の色が印刷物の色により近いものになります。一般的なモニターの色温度と、それに対応する標準光源（括弧内）は以下のとおりです。

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

D50は、標準光源を表す科学的な略称で、相関色温度5000Kの昼光スペクトルを指します。D55 、  D65、D75についても同様の定義が存在します。D50などの表記は、ライトテーブルやビューイングブースの色温度を分類するのに役立ちます。ライトテーブルでカラースライドを見る際には、色が赤や青に偏らないように、光のバランスを適切に調整することが重要です。

デジタルカメラ、ウェブグラフィック、DVDなどは、通常6500Kの色温度で設計されています 。インターネット上の画像で一般的に使用されるsRGB規格で は、ディスプレイのホワイトポイントは6500Kと規定されています。

Windows 10より前のMicrosoft Windows では、デフォルトのディスプレイカラースペースとしてsRGBが使用され、デフォルトのディスプレイカラー温度として 6500 K が使用されます。Windows 10 1607はハイダイナミックレンジをサポートしています。^{[ 23 ]} Windows 11 22H2 は、ディスプレイ IDデータを読み取ることでOLEDや広色域モニターをさらに最適化するのに役立つ自動カラー管理 (ACM) をサポートしています。 ^{[ 24 ]}

Apple iOS、iPadOS、macOSは現在、デフォルトのディスプレイカラースペースとしてsRGBとDCI-P3を使用しています。 ^{[ 25 ]}

NTSCおよびPALテレビ規格では、準拠するテレビ画面は、6500 Kの色温度で電気的に白黒信号（最小限の色飽和）を表示することが求められています。多くの一般消費者向けテレビでは、この要件から大きく逸脱しています。しかし、ハイエンドの一般消費者向けテレビでは、プリセット設定またはカスタムキャリブレーションを使用して、色温度を6500 Kに調整できます。ATSCの現行バージョンでは、データストリームに色温度データを含めることが明示的に求められていますが、旧バージョンのATSCではこのデータを省略することができました。この場合、ATSCの現行バージョンでは、フォーマットに応じてデフォルトの測色基準が引用されます。引用された両方の基準で、色温度は6500 Kと指定されています。   

ほとんどのビデオカメラやデジタルスチルカメラは、白またはニュートラルカラーの被写体にズームインして手動で「ホワイトバランス」（カメラに「この被写体は白です」と指示する）を設定することで、色温度を調整できます。カメラは真の白を白として表示し、他のすべての色をそれに応じて調整します。ホワイトバランスは、特に蛍光灯照明下の室内や、カメラをある照明状況から別の照明状況に移動させる場合に必要です。ほとんどのカメラには、光の色を判断してそれに応じて補正する自動ホワイトバランス機能も備わっています。これらの設定はかつては信頼性に欠けていましたが、今日のデジタルカメラでは大幅に改善され、さまざまな照明状況で正確なホワイトバランスを実現します。

しかし、NTSC-JおよびNTSC-C規格では、9300 K の色温度が推奨されています。日本、韓国、中国、香港、台湾、フィリピンで販売されているテレビやプロジェクターは、通常、デフォルト設定として 9300 K を採用しています。^{[ 26 ] [ 27 ]}ただし、互換性の理由から、これらの国/地域で販売されているコンピューターモニターは、通常、デフォルト設定として 6500 K を採用しています。これらの色温度設定は、通常、OSDメニューで調整可能です。

現在、多くのFHDおよびUHDストリーミングドラマや映画は、6300Kまたは6500Kの色温度に基づくRec.709またはDCI-P3を使用して制作されています。 ^{[ 28 ] [ 29 ]}

ビデオカメラの操作者は、白以外の被写体に対してもホワイトバランスを調整し、ホワイトバランスの基準となる被写体の色を弱めることができます。例えば、色褪せたブルージーンズのような薄い青色のものを基準にホワイトバランスを調整することで、映像に温かみを加えることができます。このように、ホワイトバランスはフィルターや照明用ジェルが利用できない場合に、それらの代わりとして機能します。

撮影監督はビデオカメラオペレーターと同じ方法で「ホワイトバランス」を取るのではなく、フィルター、フィルムストックの選択、プリフラッシュ、そして撮影後にラボでの露光とデジタル処理の両方によるカラーグレーディングなどの技術を使用します。撮影監督は、望ましい色彩効果を実現するために、セットデザイナーや照明クルーとも密接に協力します。^{[ 30 ]}

画家にとって、ほとんどの顔料や紙は、人間の目がわずかな彩度の違いさえも感知できるため、寒色系か暖色系のどちらかの色調を持っています。灰色に黄色、オレンジ、または赤を混ぜると「暖色系の灰色」になります。緑、青、または紫を混ぜると「寒色系の灰色」になります。この温度感覚は実際の温度とは逆で、青みがかった色は、より高温の黒体に対応するにもかかわらず、「涼しい」と表現されます。

照明デザイナーは、理論上白色の光に合わせるために、色温度に基づいてフィルターを選択することがあります。放電ランプを使用する照明器具は、タングステンランプよりもかなり高い色温度の光を生成するため、両者を併用すると強いコントラストが生じる可能性があります。そのため、一般的に6000～7000Kの光を生成するHIDランプを使用する照明器具には、タングステン光を模倣するために3200Kのフィルターが取り付けられることがあります。カラーミキシング機能や複数の色（3200Kを含む場合）を備えた照明器具も、タングステンのような光を生成することができます。ランプごとに色温度が異なる可能性があるため、ランプを選択する際にも色温度が考慮される場合があります。