อุณหภูมิสีของกล้องวงจรปิด
บทความ

อุณหภูมิสีของกล้องวงจรปิด

Posted On January 25, 2018 at 7:00 pm by / No Comments

อุณหภูมิสีของกล้องวงจรปิด

อุณหภูมิสีของกล้องวงจรปิด บ่อยครั้งในเรื่องที่เกี่ยวข้องกับโทรทัศน์, CCTV, กล้องวงจรปิด หรือ การถ่ายรูปที่คำว่า “ อุณหภูมิของสี ” ได้ถูกใช้เมื่อถูกพูดถึงแหล่งที่มาของแสง อุณหภูมิของสีอ้างอิงถึงอุณหภูมิที่ให้ความร้อนวัตถุดำสมบูรณ์ (วัตถที่ดูดกลืนคลื่นแม่นเหล็กไฟฟ้าที่ตกกระทบบนตัวทั้งหมด) และ เกิดการสร้างแสงออกมาเนื่องจากผลกระทบของการดูดกลืนแสง ทฤษฎีทางฟิสิกส์ได้ระบุไว้ว่าสเปกตรัมของแสงที่ถูกสร้างขึ้นมาโดยการสร้างความร้อนส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของตัวแสง และ ไม่ใช่บนตัววัตถุ นี่เป็นข้อความที่สำคัญมากที่ถูกพิสูจน์โดยนักฟิสิกส์ชื่อ แม็กซ์ แพลงค์ (Max Planck) ซึ่งสูตรของเขาได้อธิบายถึงความสัมพันธ์ระหว่างช่วงความยาวคลื่นที่แผ่รังสีสูงสุด และ อุณหภูมิที่ร่างกายได้รับความร้อน

λm = 2896/T                                                                                       (29)

ในความสัมพันธ์ข้างต้นนี้ λm เป็นความยาวคลื่น และ T เป็นอุณหภูมิในหน่วยเคลวิน

จากแผนภาพในหน้าต่อไป เป็นที่น่าสังเกตว่าจุดสูงสุดของอุณหภูมิที่แตกต่างกันที่อยู่นอกสเปกตรัมที่มองเห็นได้ด้วยสายตาในช่วงของรังสีอินฟราเรด สำหรับไส้หลอดที่ทำจากแร่ทังสเตน (แร่วุลเฟรม) อุณหภูมิของสีที่ไส้หลอดปล่อยออกมาเมื่อทำงานคือ 3,0000 K และ มากกว่า 3 ใน 4 ของพลังงานที่แผ่ออกมาช่วงอินฟราเรดอยู่รูปแบบของความร้อน ความร้อนไม่ได้เป็นอะไรไปมากกว่าแสงอินฟราเรด

อุณหภูมิสีที่สูงขึ้นจากไส้หลอดไฟทังสเตนไม่สามารถนำไปใช้ได้เพราะว่าจุดหลอมละลายของวุลแฟรมอยู่ที่ประมาณ 3,5000K เพิ่มอุณหภูมิสีให้มากกว่า 2,8000K แล้วอายุการใช้งานของหลอดไฟทังสเตนลงจะลดลงมามาก ในโลกที่เต็มไปด้วยทังสเตนในปัจจุบัน อากาศจะถูกสกัดออกจากภายในหลอดเพื่อที่จะลดโอกาสการเผาไหม้ของไส้หลอดไฟ หลอดไฟทังสเตนเหมาะสำหรับกล้องแบบขาวดำ เนื่องจากมันไวต่อรังสีอินฟราเรดมากกว่า กล้องแบบที่มีภาพเป็นสีจะต้องชดเชยแสงโทนเหลือง/แดงที่ถูกสร้างขึ้นมาด้วยอุณหภูมิสี 2,8000 K หลอดกลมเหล่านี้มักจะพบได้ในบ้านเรือน

เพื่อการทดสอบกล้องที่แม่นยำ มีบ่อยครั้งที่จะระบุให้ใช้หลอดไฟมีอุณหภูมิสีประมาณ 3,2000K ในการทดสอบ หลอดไฟดังกล่าวสามารถหาซื้อได้จากร้านขายอุปกรณ์ถ่ายภาพ แต่ก็มีกฏพื้นฐานที่นำมาใช้ในการคำนวนหาอุณหภูมิสี และ ค่าลูเมนที่ถูกสร้างขึ้นจากหลอดไฟได้

อุณหภูมิสีของกล้องวงจรปิดหลอดทังสเตนสำหรับการถ่ายรูปโดยทั่วไปมีอุภูมิสีที่ 3,2000K

หลอดทังสเตน 500 วัตต์ => 3,2000K (ประมาณ 27 ลูเมน/วัตต์)

หลอดทังสเตน 200 วัตต์ => 2,9800K (ประมาณ 17.5 ลูเมน/วัตต์)

หลอดทังสเตน 75 วัตต์   => 2,8200K (ประมาณ 15.4 ลูเมน/วัตต์)

เป็นที่รู้กันว่าแสงไฟจากหลอดทังสเตนจะทำให้รูปภาพที่ถ่าย

ออกมามีโทนสีเหลือง เพื่อที่จะชดเชยเรื่องดังกล่าวฟิลเตอร์สีน้ำเงิน

(สีตรงข้ามของสีเหลือง) จะถูกนำมาใส่ในเลนส์ของกล้อง กล้องไฟฟ้า

กล้องวงจรปิด และ TV) จะปรับแสงสีเหลืองด้วยการเปลี่ยนข้อมูลของ

การผสมกันแม่สีด้วยเปอร์เซ็นต์ที่แน่นอน กล้องวงจรปิด ส่วนมาก และ มีระบบ White balance (AWB) ที่จะทำการปรับอุณหภูมิของสีโดยอัตโนมัติตั้งแต่เปิดใช้งานกล้อง และ เห็นพื้นที่สีขาวมากกว่าสีอื่นๆ กล้องที่มีคุณภาพสูงจะสามารถปรับ white balance “ได้ทันที” โดยที่ไม่ต้องเปิดปิดกล้อง white balance ส่วนใหญ่จะอ้างอิงถึงระบบที่ทำให้ภาพเป็นปกติโดยอัตโนมัติเมื่อทำกล้องทำการจับภาพได้ หรือ automatic tracking white (ATW) และ มันมีประโยชน์มากโดยเฉพาะเวลาที่ต้องทำการแพน (pan)/ทำให้เอียง (tilt)/ซูม (zoom) หรือ ที่เรียกรวมกันว่าการ PTZ กล้องเพื่อให้ครอบคลุมพื้นที่ขนาดใหญ่ ซึ่งอาจจะเป็นพื้นที่ที่มีหลอดไฟทังสเตน หรือ หลอดไฟนีออน

อุณหภูมิสีของกล้องวงจรปิดคุณสมบัติทางสเปกตรัมของวัตถุดำ (black body)ที่อุณหภูมิสีต่างๆ

พระอาทิตย์เป็นแหล่งต้นกำเนิดของแสงในธรรมชาติที่มีอูณหภูมิทางกายภาพสูงมาก แต่อุณหภูมิสีที่เทียบเท่ากันบนพื้นผิวโลกจะเปลี่ยนไปตลอดโดยขึ้นอยู่กับช่วงเวลาของวัน และ สภาพอากาศ นี่เป็นเพราะว่าการสะท้อน และ การหักเหของแสงผ่านชั้นบรรยากาศของโลก ซึ่งข้อมูลที่แสดงอยู่บนตารางอุณหภูมิสีจาก แหล่งต้นกำเนิดแสงที่แตกต่างกันออกไปในหน้าต่อไป ในวันที่ท้องฟ้าโปร่งตอนเที่ยง อุณหภูมิสีจะขึ้นสูงถึง 20,0000K ในขณะที่วันที่มีเมฆมากมันจะลดลงมาที่เกือบ 6,0000K นี่เป็นเหตุผลว่าทำไมรูปภาพที่ถ่ายออกมาตอนพระอาทิตย์ตกถึงมีสีออกแดงๆ ยิ่งอุณหภูมิลดลงมากเท่าไหร่ รูปจะยิ่งเป็นสีแดงมากขึ้นเท่านั้น และ ถ้าอุณหภูมิสีสูงมากขึ้นเท่าไหร่ รูปที่ได้จะออกมาเป็นรูปโทนสีน้ำเงินมากขึ้นเท่านั้น

ต้นกำเนิดของแสงที่มนุษย์ประดิษฐ์ขึ้นมาจะมีอุณหภูมิสีที่แตกต่างกันโดยขึ้นอยู่กับแหล่งที่มา สูตรที่เคยพูดถึง (สูตรที่ 29) จะนำมาใช้ได้กับเฉพาะแหล่งที่มาของความร้อนเท่านั้น ซึ่งจะเป็นแหล่งที่มาของแสงเมื่อโลหะถูกทำให้มีอุณหภูมิที่สูง แต่ทว่าถ้าแก๊สเป็นแหล่งกำเนิดของแสง ซึ่งมันมีธรรมชาติในการกำเนิดของแสงที่แตกต่างออกไป ยกตัวอย่างเช่น หลอดนีออน หรือ หลอดไฟไอปรอท การสร้างแสงด้วยการปล่อยสนาม คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ไปยังแก๊ส อะตอนจะถูกกระตุ้นเมื่อได้รับพลังงานเพียงพอต่อการทำให้เกิดปฏิกิริยาบางอย่าง และ พลังงานที่ได้จะถูกปล่อยออกมาในรูปแบบของแสง แสงที่ได้ออกมานั้นจะมีลักษณะเป็นแบบไม่ต่อเนื่องเพราะพฤติกรรมควอนตัมของอะตอม ตำแหน่งของความยาวคลื่นจะขึ้นอยู่กับแก๊สที่ใช้ แท่งแก้วบางชนิดที่ถูกเคลือบภายในด้วยผงฟลูออเรสเซนต์จะถูกนำมาใช้กับแก๊สที่อาจจะดูดซึมความยาวคลื่นหลักช่วงหนึ่ง และ สร้างความยาวคลื่นสเปกตรัมที่มองเห็นได้อย่างต่อเนื่อง

แหล่งของแก๊สยังสามาถอธิบายได้ด้วยอุณหภูมิสีของมัน ซึ่งในกรณีนี้เราจะใช้ correlational color temperature

อุณหภูมิสีของกล้องวงจรปิดคุณสมบัติทางสเปกตรัมของวัตถุดำ (black body)ที่อุณหภูมิสีต่างๆ

เพื่อจุดประสงค์ในการสร้างจุดอ้างอิง และ สร้างสีที่ถูกต้อง มาตรฐานของสีขาวได้ถูกกำหนดขึ้นมา มีบางความหมาย (มาตรฐาน) ที่ได้ถูกนำไปใช้ในทางปฏิบัติ มาตรฐานแหล่งที่มาของแสงสีขาวเหล่านี้ถูกตั้งชื่อให้ว่า A, B ,C, D6500 และ W

แหล่งที่มาของแสง A เป็นมาตรฐานทางธรรมชาติมากที่สุดเนื่องจากมันเป็นตัวแทนของหลอดไฟทังสเตน (วุลแฟรม) ที่เต็มไปด้วยแก๊สที่ทำชะลอการเผาของไส้หลอด นี่จึงเป็นเหตุผลว่าทำไมมาตรฐานที่พัฒนาขึ้นมาหลังจากนี้ส่วนใหญ่จะพัฒนามาจากแหล่ง A ผู้เขียนเคยพูดไว้ว่าในอุณหภูมิหนึ่งที่แน่นอน คุณสมบัติของแสงจากวุลแฟรมจะทับซ้อนกับรังสีจากวัตถุดำ จึงหมายความว่าสเปกตรัมของแสงจากแหล่ง A ในอุณหภูมินั้นสามารถแทนได้ด้วยรายละเอียดเพียงอย่างเดียว นั่นก็คืออุณหภูมิ ซึ่งจะเท่ากับอุณหภูมิของวัตถุดำ

เพื่อให้เจาะจงมากขึ้น อุณหภูมิจริงของวุลแฟรม และ วัตถุดำที่ทำให้สเปกตรัมของพวกมันจะเหมือนกันนั้นไม่เท่ากัน วัตถุดำจะร้อนกว่าประมาณ 500K คุณสมบัติทางสเปกตรัมของแหล่งมาตรฐาน A ได้ถูกกำหนดที่อุณหภูมิสี 2,8540K ในขณะที่ไส้หลอดจริงจะมีอุณหภูมิประมาณ 2,8000K นี่เป็นความแตกต่างที่ไม่สำคัญ แต่ทว่าการประมาณทางทฤษฏีก็สมเหตุสมผล และ ได้รับการยอมรับให้เป็นปัจจัยเชิงพรรณาสำหรับอุณหภูมิสีของแหล่งกำเนิดแสง

อุณหภูมิสีของกล้องวงจรปิดพลังงานทางสเปกตรัมที่กระจายตัวอยู่ตามแหล่งของแสงต่างๆ

มาตรฐานแหล่งของแสงแบบ B จะเป็นแสงที่แผ่กระจายแสงสีขาวออกมาในทุกทิศทางในรูปแบบที่คล้ายกับแสงอาทิตย์ตอนเที่ยง แหล่งของแสง B สามารถได้มาโดยการกรองแสงจากแหล่งประเภท A ผ่านฟิลเตอร์แสงแบบพิเศษ

ในทำนองเดียวกัน ถ้าใช้ฟิลเตอร์แสงอีกประเภท เราจะได้มาตรฐานแหล่งกำเนิดของแสง C คุณสมบัติของแหล่ง B และ C ไม่สามารถอธิบายได้ด้วยอุณหภูมิสีของวัตถุดำเหมือนกับแผนภาพข้างบน แต่ทว่าถ้าสีของวัตถุดำดูคล้ายคลึงกับแหล่งกำเนิดแสง B หรือ C เราจะใช้ correlational color temperature ดังนั้นอุณหภูมิของแหล่งของแสง B อยู่ที่ 4,8800K และ แหล่งกำเนิดแสง C อยู่ที่ 6,7400K

หน่วยงาน International Committee for Light (CIE) ได้ทำการแนะนำมาตรฐานของต้นกำเนิด ของแสงใหม่ในปีค.ศ. 1965 ที่ให้อุณหภูมิสีของแสงพระอาทิตย์ในช่วงกลางวันโดยเฉลี่ยเป็นมาตรฐาน D โดยอุณหภูมิสีของแสงตามมาตรฐาน D อยู่ที่ 6,5000K ดังนั้นมาตรฐานจึงมีชื่อว่า D6500 แหล่งของแสงนี้ไม่สามารถได้มาของด้วยการปรับแหล่งของแสงแบบ A แต่เนื่องจากคุณสมบัติทางสเปกตรัมมีความคล้ายคลึงกับแหล่งที่มาทางกายภาพอื่นๆ เช่นในกรณีที่มีส่วนผสมของฟอสฟอรัสที่ใช้เคลือบหลอดของจอ CRT แบบสี ข้อเท็จจริงที่สำคัญอีกอย่างนั่นก็คือ D6500 มักจะถูกใช้เป็นจุดอ้างอิงสำหรับหน้าจอแบบสี

ท้ายที่สุด มีแหล่งที่มาของแสงที่เป็นแหล่งลวงที่เป็นการแจกแจงพลังงานรังสีแบบสม่ำเสมอ ซึ่งดูเหมือนเป็นเส้นราบแนวนอน มีจุดประสงค์เพื่อใช้ในการคำนวนเท่านั้น และ รหัสของแหล่งที่มาของแสงแบบนี้คือ W สายตาของมนุษย์จะปรับตัวตามความแตกต่างของอุณหภูมิได้ง่าย และ สมองของเราจะชดเชยสีที่ต่างกันเนื่องจากแหล่งที่มาของแสงที่ไม่เหมือนกันโดยอัตโนมัติ

สำหรับฟิล์มที่มีอัตราความเร็วสูง, หลอด และ ชิป CCD ของกล้องจะทำงานแตกต่างกันเล็กน้อย เมื่อใช้กล้องฟิล์ม ฟิล์มพิเศษ หรือ ฟิลเตอร์กล้องจะถูกนำมาใช้ถ้าต้องการแก้ไขอุณหภูมิสีของภาพ สำหรับกล้อง TV จะมีระบบอิเล็กทรอนิกส์จัดการให้ ซึ่งสามารถ สั่งการด้วยมือ หรือ ให้ระบบทำให้โดยอัตโนมัติได้

อุณหภูมิสีของกล้องวงจรปิด ท้ายที่สุดแล้ว อย่างที่ได้บอกไปก่อนหน้านี้ว่าอย่าลืมที่จะคำนึงถึงอุณหภูมิสีบนหน้าจอ หน้าจอ CRT ส่วนใหญ่จะอยู่ที่ 6,5000K แต่ก็มีบางตัวที่อุณหภูมิสูงกว่า 9,3000K หรือ ต่ำกว่า 5,6000K

บทความที่เกัยวข้อง : กล้องวงจรปิด กับ การเห็นภาพติดตา

ไม่พลาดทุกข่าวสาร LINE : @cctvbangkok.com

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *