Функция световой отдачи

Фотопическая (черная) и скотопическая (зеленая) функции светимости. ^{[c 1]} Фотоснимок включает в себя стандарт CIE 1931 ^{[c 2]} (сплошной), модифицированные данные Джадда – Вос 1978 ^{[c 3]} (штриховые) и данные Sharpe, Stockman, Jagla & Jägle 2005 ^{[c 4]} ( пунктирный). По горизонтальной оси отложена длина волны в нм .

Функция световой отдачи или функция яркости описывает среднюю спектральную чувствительность человеческого зрительного восприятия яркости. Он основан на субъективных суждениях о том, какой из пары разноцветных огней ярче, для описания относительной чувствительности к свету с разной длиной волны. Его не следует считать совершенно точным, но он дает хорошее представление о зрительной чувствительности человеческого глаза и является ценным исходным показателем для экспериментальных целей. В разных условиях освещения применяются разные функции яркости, от фотопических при ярком освещении до мезотопических до скотопических при слабом освещении. Без уточнения функция яркости обычно относится к функции фотопической яркости.

Функция фотопической яркости CIE y ( λ ) или V ( λ ) является стандартной функцией, установленной Международной комиссией по освещению (CIE), и может использоваться для преобразования лучистой энергии в световую (т. Е. Видимую ) энергию. Он также формирует центральную функцию согласования цветов в цветовом пространстве CIE 1931 .

Подробности [ править ]

Обычно используются две функции яркости. Для повседневных уровней освещенности функция фотопической яркости наилучшим образом приближает реакцию человеческого глаза. Для низких уровней освещенности реакция человеческого глаза меняется, и применяется скотопическая кривая. Фотопическая кривая - это стандартная кривая CIE, используемая в цветовом пространстве CIE 1931.

Световой поток (или видимая мощность) в источнике света определяется функцией фотопической яркости. Следующее уравнение вычисляет общий световой поток в источнике света:

${\ displaystyle \ Phi _ {\ mathrm {v}} = 683.002 \ \ mathrm {lm / W} \ cdot \ int _ {0} ^ {\ infty} {\ overline {y}} (\ lambda) \ Phi _ {\ mathrm {e}, \ lambda} (\ lambda) \, \ mathrm {d} \ lambda,}$

где

• Φ _v - световой поток в люменах;
• Φ _{e, λ} - спектральный поток излучения , ватт на нанометр;
• y ( λ ), также известная как V ( λ ), - безразмерная функция светимости;
• λ - длина волны в нанометрах.

Формально интеграл - это внутреннее произведение функции светимости на спектральное распределение мощности . ^[1] На практике интеграл заменяется суммой по дискретным длинам волн, для которых доступны табличные значения функции светимости. МКО распределяет стандартные таблицы со значениями функции светимости при 5 нм с интервалом от 380 нм до 780 нм . ^{[cie 1]}

Стандартная функция яркости нормализована к пиковому значению, равному единице, на длине волны 555 нм (см. Световой коэффициент ). Значение постоянной перед интегралом обычно округляется до683 лм / Вт . Небольшое превышение дробного значения происходит из-за небольшого несоответствия между определением просвета и пиком функции светимости. Просвет определяется как единица для энергии излучения 1/683 Вт на частоте 540 ТГц , что соответствует стандартной длине воздушной волны 555,016 нм, а не555 нм , что является максимумом кривой светимости. Значение y ( λ ) равно0,999 997 ат.555,016 нм , так что значение 683 /0,999 997 = 683,002 - мультипликативная постоянная. ^[2]

Число 683 связано с современным (1979 г.) определением канделы , единицы силы света . ^{[cie 2]} Это произвольное число заставило новое определение давать числа, эквивалентные числам из старого определения канделы.

Улучшения стандарта [ править ]

Функция светосилы CIE 1924 V ( λ ), ^{[cie 3],} которая включена в функции согласования цветов CIE 1931 как функция y ( λ ), давно признано недооценивающей вклад синего конца спектра в воспринимаемая яркость. Были предприняты многочисленные попытки улучшить стандартную функцию, чтобы сделать ее более репрезентативной для человеческого зрения. Джадд в 1951 г. ^[3], усовершенствованный Восом в 1978 г. ^[4], привел к появлению функции, известной как CIE V _M ( λ ). ^[5] Совсем недавно Sharpe, Stockman, Jagla & Jägle (2005) разработали функцию, совместимую сОсновы конуса Стокмана и Шарпа ; ^[6] их кривые показаны на рисунке выше.

Стандарт ISO [ править ]

Стандарт ISO - ISO 11664-1: 2007, который вскоре будет заменен ISO / CIE FDIS 11664-1. Стандарт предоставляет таблицу приращения в нм каждого значения в видимом диапазоне. ^{[7] [8]}

Скотопическая светимость [ править ]

При очень низких уровнях интенсивности ( скопическое зрение ) чувствительность глаза опосредуется палочками, а не колбочками, и смещается в сторону фиолетового цвета , достигая пика около 507 нм для молодых глаз; чувствительность эквивалентна1699 лм / Вт ^[9] или1700 лм / Вт ^[10] на этом пике.

Стандартная функция скотопической светимости или V ' ( λ ) была принята CIE в 1951 году на основе измерений Уолда (1945) и Кроуфорда (1949). ^[11]

Цветовая слепота [ править ]

Дальтонизм изменяет чувствительность глаза в зависимости от длины волны. У людей с протанопией пик реакции глаза смещен в сторону коротковолновой части спектра (примерно 540 нм), в то время как у людей, страдающих дейтеранопией , наблюдается небольшой сдвиг пика спектра примерно до 560 нм. . ^[12] Люди с протанопией практически не чувствительны к свету с длинами волн более 670 нм.

Большинство млекопитающих, не являющихся приматами, обладают той же функцией светимости, что и люди с протанопией. Их нечувствительность к длинноволновому красному свету позволяет использовать такое освещение при изучении ночного образа жизни животных. ^[13]

У пожилых людей с нормальным цветовым зрением хрусталик может стать слегка желтым из-за катаракты , что смещает максимум чувствительности в красную часть спектра и сужает диапазон воспринимаемых длин волн. ^{[ необходима цитата ]}

См. Также [ править ]

• Видимая величина
• Цветовое зрение
• Квантовая эффективность , эквивалент датчика изображения
• Контур A-взвешивания и равной громкости , связанные концепции звука

Ссылки [ править ]

Документы CIE [ править ]

Данные кривой [ редактировать ]

Внешние ссылки [ править ]

• Лаборатория цвета и исследовательского зрения - таблицы данных световой отдачи