Яркость — это фотометрическая мера силы света на единицу площади , распространяющегося в заданном направлении. [1] Он описывает количество света, который проходит, излучается или отражается от определенной области и попадает в пределах данного телесного угла .
Процедура преобразования спектральной яркости в яркость стандартизирована CIE и ISO . [2]
Яркость - это термин , обозначающий субъективное впечатление от объективного стандарта измерения яркости ( о важности этого контраста см. Объективность (наука) § Объективность измерения ).
Единицей освещенности в системе СИ является кандела на квадратный метр (кд/м 2 ). Термин, не относящийся к системе СИ для той же единицы, — это nit . Единицей измерения в системе единиц сантиметр-грамм-секунда (CGS) (предшествовавшей системе СИ) является стильб , который равен одной канделе на квадратный сантиметр или 10 ккд/м 2 .
Яркость часто используется для характеристики излучения или отражения от плоских, рассеянных поверхностей. Уровни яркости показывают, какую силу света может обнаружить человеческий глаз , смотрящий на определенную поверхность под определенным углом зрения . Таким образом, яркость является показателем того, насколько яркой будет поверхность. В данном случае интересующий телесный угол — это телесный угол, образованный зрачком глаза .
Яркость используется в видеоиндустрии для характеристики яркости дисплеев. Типичный компьютерный дисплей излучает между50 и 300 кд/м 2 . Солнце имеет яркость около1,6 × 10 9 кд/м 2 в полдень. [3]
Яркость инвариантна в геометрической оптике . [4] Это означает, что для идеальной оптической системы яркость на выходе такая же, как яркость на входе.
Для реальных пассивных оптических систем выходная яркость максимально равна входной. Например, если использовать линзу для формирования изображения меньшего размера, чем исходный объект, световая мощность концентрируется на меньшей площади, а это означает, что освещенность изображения выше. Однако свет в плоскости изображения заполняет больший телесный угол, поэтому яркость оказывается одинаковой при условии отсутствия потерь на линзе. Изображение никогда не может быть «ярче» источника.
Повреждение сетчатки может произойти, когда глаз подвергается воздействию высокой яркости. Повреждение может произойти из-за местного нагрева сетчатки. Фотохимические эффекты также могут вызывать повреждения, особенно на коротких длинах волн. [5]
Серия стандартов IEC 60825 содержит рекомендации по безопасности при воздействии на глаза лазеров, которые являются источниками высокой яркости. Серия стандартов IEC 62471 дает рекомендации по оценке фотобиологической безопасности ламп и ламповых систем, включая светильники. В частности, он определяет пределы воздействия, эталонную технику измерения и схему классификации для оценки и контроля фотобиологических опасностей, исходящих от всех некогерентных широкополосных источников оптического излучения с электрическим приводом, включая светодиоды, за исключением лазеров, в диапазоне длин волн от200 нм насквозь3000 нм . Этот стандарт был разработан Международной комиссией по освещению как стандарт CIE S 009:2002.
Измеритель яркости — это устройство, используемое в фотометрии , которое может измерять яркость в определенном направлении и под определенным телесным углом . Простейшие устройства измеряют яркость в одном направлении, тогда как измерители яркости изображения измеряют яркость аналогично тому, как цифровая камера записывает цветные изображения. [6]
Яркость указанной точки источника света в заданном направлении определяется смешанной частной производной
Если свет проходит через среду без потерь, яркость не меняется вдоль данного светового луча . Когда луч пересекает произвольную поверхность S , яркость определяется выражением
В более общем смысле яркость вдоль светового луча можно определить как
Яркость отражающей поверхности связана с получаемой ею освещенностью :
В случае идеально диффузного отражателя (также называемого ламбертовским отражателем ) яркость изотропна согласно закону косинуса Ламберта . Тогда отношения просто
Для измерения яркости использовались различные единицы, помимо канделы на квадратный метр.