色温度

色温度は、理想的な不透明で反射しない物体から発せられる光の色と比較することで、可視光源の色を表すパラメータです。色に最も近い理想的な発光体の温度が、元の可視光源の色温度として定義されます。色温度スケールは、光源から発せられる光の色のみを表し、実際には異なる（多くの場合はるかに低い）温度である可能性があります。^{[1] [2]}

色温度は、照明、 ^[3] 写真撮影、^[4] ビデオ撮影、^[5] 出版、^[6] 製造、^[7] 天体物理学、^[8]およびその他の分野で応用されています。実際には、色温度は、黒体の色に多少近い色に対応する光源、つまり赤からオレンジ、黄色、白、青みがかった白までの範囲の光に対して最も意味を持ちます。相関色温度の概念は定義をあらゆる可視光に拡張しますが、緑色または紫色の光の色温度はほとんど有用な情報ではありません。色温度は、絶対温度の 単位である記号 K を使用して、慣例的にケルビンで表されます。

5000 K を超える色温度は「寒色」（青みがかった色）と呼ばれ、それより低い色温度（2700～3000 K）は「暖色」（黄色がかった色）と呼ばれます。ここでの「暖色」は、従来の色の分類に関するもので、黒体温度を指すものではありません。色相熱仮説では、色温度が低いと暖かく感じられ、色温度が高いと冷たく感じられます。暖色光のスペクトルピークは赤外線に近く、ほとんどの自然な暖色光源は大量の赤外線を放射します。この意味での「暖色」照明は実際には「寒色」の色温度であるという事実は、しばしば混乱を招きます。^[9]

理想的な黒体から放射される電磁放射の色温度は、その表面温度をケルビン単位で定義するか、またはマイクロ逆数度（ミレッド）で定義します。^[11]これにより、光源を比較するための基準を定義することができます。

高温の表面は熱放射を発しているが、理想的な黒体放射体ではないため、光の色温度は表面の実際の温度ではありません。白熱電球の光は熱放射であり、電球は理想的な黒体放射体に近いため、色温度は基本的にフィラメントの温度です。したがって、比較的温度が低い場合は鈍い赤色を発し、温度が高い場合は従来の白熱電球のほぼ白色を発します。金属加工業者は、濃い赤からオレンジがかった白、そして白へと変化する色で、高温の金属の温度を判断することができます (赤熱を参照)。

蛍光灯や発光ダイオード ( LED )などの他の多くの光源は、主に熱放射以外のプロセスによって光を放射します。つまり、放射される放射線は黒体スペクトルの形に従わないということです。これらの光源には相関色温度(CCT)と呼ばれるものが割り当てられます。CCT は、人間の色知覚にとってランプからの光に最も近い黒体放射体の色温度です。このような近似は白熱灯には必要ないため、白熱灯の CCT は、黒体放射体との比較から導き出された、調整されていない温度にすぎません。

太陽は黒体放射体に非常に近い。単位面積あたりの総放射力で定義される有効温度は5772 Kである。^[12]大気圏上の太陽光の色温度は約5900 Kである。 ^[13]

太陽は、空の位置に応じて、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わるのは、主に太陽光の散乱によるもので、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により、空の色が青くなります。このため、青い光は赤い光よりも散乱する傾向があります。

早朝と夕方遅く（ゴールデンアワー）の日光は、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（「暖かい」）、この光学現象はチンダル効果と呼ばれます。

日光のスペクトルは黒体のスペクトルに似ており、相関色温度は 6500 K ( D65表示標準) または 5500 K (日光バランスの写真フィルム標準) です。

黒体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」という色に付随する文化的連想とは逆です。^[14]

建物内部の照明では、照明の色温度を考慮することが重要になることが多い。公共エリアではリラックス効果を高めるために暖色系の（つまり色温度の低い）光がよく使用され、学校やオフィスなどでは集中力を高めるために寒色系の（色温度の高い）光が使用される。^[15]

LED技術のCCT調光は、LEDのビニング、経年変化、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、難しい作業とみなされています。ここでは、例えばカラーセンサーを使用したフィードバックループシステムを使用して、複数の色混合LEDの色出力を積極的に監視および制御します。^[16]

魚の飼育において、色温度はさまざまな分野で異なる機能と焦点を持っています。

• 淡水水槽では、色温度は一般的に、より魅力的なディスプレイを作り出すためにのみ考慮されます。^[要出典]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、水槽内の植物を生かし続けることに二次的な配慮が払われることもあります。
• 海水/サンゴ水槽では、色温度は水槽の健康にとって重要な要素です。約400〜3000ナノメートルの範囲内で、短波長の光は長波長の光よりも水中深くまで浸透し、 ^{[17] [18] [19]}サンゴに生息する（そしてサンゴを維持する）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水深とともに色温度が上昇することと同等です。サンゴは通常浅瀬に生息し、熱帯の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の値を再マッピングすることを指すことがあります。ほとんどのデジタルカメラとRAW画像ソフトウェアは、特定の周囲の値（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、他のソフトウェアでは、ケルビンでホワイトバランス値を明示的に入力できます。これらの設定では、青と黄色の軸に沿って色の値が変化し、一部のソフトウェアでは、マゼンタと緑の軸を追加する追加のコントロール（「色合い」と呼ば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。^[20]

写真乳剤フィルムは、人間の網膜や視覚と同じようには照明の色に反応しません。観察者には白く見える物体が、写真では青やオレンジ色に見えてしまうことがあります。中間色のプリントを実現するには、印刷中に色のバランスを補正する必要がある場合があります。この補正の範囲は限られています。カラーフィルムは通常、異なる色に敏感な 3 つの層で構成されており、「間違った」光源の下で使用した場合、各層が比例して反応しない可能性があり、引き伸ばし機の下で中間色が正しくホワイトバランス調整されているにもかかわらず、影の部分に奇妙な色かぶりが生じるからです。蛍光灯などの不連続スペクトルの光源も、層の 1 つがほとんど画像を記録していない可能性があるため、印刷中に完全に補正することはできません。

写真フィルムは特定の光源用に作られており（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）、適切に使用するとニュートラルカラープリントが作成されます。フィルムの感度を光源の色温度に合わせることは、色のバランスをとる1つの方法です。タングステンフィルムを白熱灯のある屋内で使用すると、タングステン白熱灯の黄色がかったオレンジ色の光が写真では白（3200 K）として表示されます。カラーネガフィルムは、印刷時に色を調整できると想定されているため（制限あり、上記を参照）、ほぼ常に昼光バランスになっています。プロセスの最終成果物であるカラー透明フィルムは、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。

カメラのレンズにフィルターを取り付けたり、光源にカラーフィルターを取り付けたりすることで、色のバランスを補正することができます。曇りの日や日陰、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、黄色がかったオレンジ色のフィルターで補正できます。夕焼け、ろうそくの光、タングステン照明など、より暖かい（色温度が低い）光源の下で、デイライトフィルム（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を補正したりするには、より繊細なフィルターが必要です。^[21]

色温度が異なる光源が複数ある場合、色のバランスをとる方法の 1 つは、昼光フィルムを使用し、各光源の上に色補正ジェル フィルターを配置することです。

写真家は色温度計を使うことがあります。これらは通常、可視スペクトルの2つの領域（赤と青）のみを読み取るように設計されていますが、より高価なものは3つの領域（赤、緑、青）を読み取ることができます。しかし、蛍光灯や放電灯などの光源では効果がありません。これらの光源は光の色が変化し、補正が難しい場合があります。これらの光は緑がかっていることが多いため、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。^[21]

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 Utility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、画面上の色が印刷された色にさらに近くなります。一般的なモニターの色温度と、それに一致する標準光源 (括弧内) は次のとおりです。

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

D50は標準光源の科学的な略語で、相関色温度 5000 K の昼光スペクトルです。D55、D65、D75 にも同様の定義があります。D50 などの指定は、ライト テーブルや表示ブースの色温度を分類するために使用されます。ライト テーブルでカラー スライドを表示する場合、色が赤や青に偏らないように、光が適切にバランスされていることが重要です。

デジタルカメラ、ウェブグラフィック、DVDなどは、通常、6500 K の色温度に合わせて設計されています。インターネット上の画像によく使用されるsRGB 標準では、 6500 K の表示白色点が規定されています。

Windows 11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を使用し、デフォルトのディスプレイカラー温度として6500 Kを使用しています。これはGPUドライバーによって上書きできます。多くの新しいラップトップに搭載されている周囲光センサーも、ディスプレイカラー温度を自動的に調整できます。Windows 11 22H2は、EDIDデータを読み取ることでOLEDモニターにさらに最適化された自動カラー管理（ACM）をサポートしています。^[22]

NTSCおよびPALテレビ規格では、準拠したテレビ画面で電気的に白黒の信号 (色彩度は最小限) を 6500 K の色温度で表示することが求められています。多くの消費者向けテレビでは、この要件から大きく外れています。ただし、より高級な消費者向けテレビでは、事前にプログラムされた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。現在のバージョンのATSC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、古いバージョンの ATSC ではこのデータを省略できました。この場合、現在のバージョンの ATSC では、形式に応じてデフォルトの色彩測定標準が引用されています。引用されている標準は両方とも、6500 K の色温度を指定しています。

ほとんどのビデオ カメラやデジタル カメラは、白色または中間色のオブジェクトにズームインして手動の「ホワイト バランス」を設定する (カメラに「このオブジェクトは白色です」と伝える) ことで色温度を調整できます。カメラは真の白色を白色として表示し、それに応じて他のすべての色を調整します。ホワイト バランスは、特に屋内で蛍光灯の下で、またはカメラをある照明状況から別の照明状況に移動するときに必要です。ほとんどのカメラには、光の色を判別してそれに応じて補正する自動ホワイト バランス機能もあります。これらの設定はかつては信頼性が低かったのですが、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 バランスを実現しています。

ただし、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、9300 K をデフォルト設定として採用しています。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、6500 K をデフォルト設定として採用しています。これらの色温度設定は、通常、 OSDメニュー で調整可能です。

ビデオカメラのオペレーターは、白以外の物体のホワイトバランスを調整して、ホワイトバランス調整に使用した物体の色を目立たなくすることができます。たとえば、色あせたブルーのデニムなど、明るい青色の物体のホワイトバランスを調整することで、写真に暖かさを加えることができます。このように、ホワイトバランス調整は、フィルターや照明ジェルが利用できない場合に、それらの代わりに使用できます。

撮影監督はビデオカメラマンのように「ホワイトバランス」をとるのではなく、フィルター、フィルムの選択、プリフラッシュ、そして撮影後にはラボでの露出とデジタルの両方でカラーグレーディングなどの技術を使用する。撮影監督はまた、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スタッフと緊密に協力する。^[23]

芸術家にとって、ほとんどの顔料と紙は寒色系または暖色系であり、人間の目はわずかな彩度でも感知できます。黄色、オレンジ色、または赤色を混ぜた灰色は「暖色系灰色」です。緑、青、または紫色を混ぜると「寒色系灰色」になります。この温度感覚は実際の温度とは逆で、青は黒体の温度が高いにもかかわらず「寒色系」と表現されます。

照明デザイナーは、理論上は白色の光に合わせるために、色温度でフィルターを選択することがあります。放電型ランプを使用した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、この2つを併用すると、著しいコントラストが生じる可能性があります。そのため、通常6000～7000 Kの光を生成するHIDランプを使用した器具には、タングステン光を模倣するために3200 Kのフィルターが取り付けられることがあります。色混合機能付き、または複数の色（3200 Kを含む場合）を備えた器具も、タングステンのような光を生成することができます。ランプはそれぞれ色温度が異なる可能性があるため、色温度もランプを選択する際の要素となる場合があります。

相関色温度（CCT、T _cp ）とは、特定の視覚条件下、同じ明るさで与えられた刺激の色に最も近い知覚色を示すプランク放射体の温度を指します。」 ^{[24] [25]}

CIE 演色評価数( CRI ) は、8 つのサンプル パッチの光源の照明が、基準光源の照明とどの程度よく似ているかを判断する方法です。CRI と CCT を一緒に引用すると、どの基準 (理想的な) 光源が特定の人工光に最もよく似ているか、およびその違いがどの程度であるかを数値的に推定できます。

光源と照明は、スペクトルパワー分布（SPD）によって特徴付けられる。多くのメーカーが提供する相対SPD曲線は、 分光放射計で10nm以上の増分を使用して作成されている可能性がある。^[26]その結果、ランプの実際のパワー分布よりも滑らかな（「より完全なスペクトル」）パワー分布が得られる。分布がスパイク状であるため、蛍光灯の測定にはより細かい増分が推奨され、これにはより高価な機器が必要になる。

天文学では、色温度は、特定の波長、または実際には波長範囲における SPD の局所的な傾きによって定義されます。たとえば、A0V 星(たとえばベガ) の色等級BとVが等しくなるように較正されている場合、恒星の色温度は、黒体放射の色指数が恒星の色指数に適合する温度によって与えられます。 のほかに、他の色指数も使用できます。色温度 (および上で定義した相関色温度) は、恒星表面の放射フラックスによって与えられる有効温度と大きく異なる場合があります。たとえば、A0V 星の色温度は約 15000 K であるのに対し、有効温度は約 9500 K です。^[27]${\displaystyle T_{C}}$${\displaystyle B-V}$${\displaystyle B-V}$

天文学のほとんどの応用（例えば、 HR図に恒星を配置したり、観測されたスペクトルに適合するモデルフラックスの温度を決定するなど）では、有効温度が関心のある量です。文献には、さまざまな色と有効温度の関係が存在します。これらの関係は、恒星の金属量や表面重力など、他の恒星パラメータにもわずかに依存します^[28]

• 明るさ温度
• 色のバランス
• 有効温度
• クリュイトホフ曲線
• 発光効率
• 色彩メタメリズム
• 色のついた火
• 過度の照明
• 白さ

• ストロベル、レスリー、ジョン・コンプトン、アイラ・カレント、リチャード・ザキア (2000)。『写真の基本材料とプロセス』（第 2 版）。ボストン: フォーカル プレス。ISBN 0-240-80405-8。
• Wyszecki, Günter; Stiles, Walter Stanley (1982)。「3.11: 分布温度、色温度、相関色温度」。色彩科学: 概念と方法、定量データと公式。ニューヨーク: Wiley。pp. 224–229。ISBN 0-471-02106-7。

• Academo.org のケルビンから RGB への変換計算機
• ボイド、アンドリュー。写真におけるケルビン温度、The Discerning Photographer より。
• チャリティ、ミッチェル。黒体の色は何色ですか? さまざまな温度の黒体に対応する sRGB 値。
• Lindbloom、Bruce。XYZ の色の相関色温度を計算する Robertson 法の ANSI C 実装。
• コニカミノルタのセンシング。光の言語。