stringtranslate.com

Функция светоотдачи

Фотопическая (черная) и скотопическая (зеленая) функции световой эффективности. [c 1] Фотопическая включает стандарт CIE 1931 [c 2] (сплошная), модифицированные данные Джадда–Воса 1978 [c 3] (пунктирная) и данные Шарпа, Стокмана, Яглы и Ягле 2005 [c 4] (пунктирная). Горизонтальная ось — длина волны в нм .

Функция световой эффективности или функция светимости представляет собой среднюю спектральную чувствительность зрительного восприятия света человеком . Она основана на субъективных суждениях о том, какой из пары разноцветных огней ярче, для описания относительной чувствительности к свету с разной длиной волны . Это не абсолютная ссылка на какого-либо конкретного человека, а стандартное представление наблюдателем зрительной чувствительности теоретического человеческого глаза . Она ценна в качестве базовой линии для экспериментальных целей и в колориметрии . Различные функции световой эффективности применяются в различных условиях освещения, варьируясь от фотопических в условиях яркого освещения через мезопические до скотопических в условиях слабого освещения. Если не указано иное, функция световой эффективности обычно относится к фотопической функции световой эффективности.

Функция фотопической световой эффективности CIE y (λ) или V (λ) является стандартной функцией, установленной Commission Internationale de l'Eclairage (CIE) и стандартизированной в сотрудничестве с ISO , [1] и может использоваться для преобразования лучистой энергии в световую (т. е. видимую) энергию. Она также образует центральную функцию цветового соответствия в цветовом пространстве CIE 1931 .

Подробности

Флуоресценция в пиве. Одноваттный лазер кажется намного тусклее, чем флуоресценция, которую он производит, потому что камера, как и человеческий глаз, гораздо более чувствительна в диапазоне от 500 до 600 нм, чем при длине волны лазера 450 нм.

Обычно используются две функции световой эффективности. Для повседневных уровней освещенности функция фотопической светимости лучше всего аппроксимирует 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 светимости. Следующее уравнение вычисляет общий световой поток в источнике света:

где

Формально интеграл является внутренним произведением функции светимости на спектральное распределение мощности . [2] На практике интеграл заменяется суммой по дискретным длинам волн, для которых доступны табличные значения функции световой эффективности. CIE распространяет стандартные таблицы со значениями функции светимости с интервалом в 5 нм от 380 нм до 780 нм . [cie 1]

Стандартная функция световой эффективности нормируется к пиковому значению единицы при 555 нм (см. световой коэффициент ). Значение константы перед интегралом обычно округляется до683 лм/Вт . Небольшое избыточное дробное значение возникает из-за небольшого несоответствия между определением люмена и пиком функции светимости. Люмен определяется как единица для энергии излучения 1/683 Вт на частоте 540 ТГц , что соответствует стандартной длине волны воздуха 555,016 нм, а не555 нм , что является пиком кривой светимости. Значение y ( λ ) равно0,999 997 в555,016 нм , так что значение 683/0,999 997 = 683,002 — это мультипликативная константа. [3]

Число 683 связано с современным (1979) определением канделы , единицы силы света . [CIE 2] Это произвольное число привело к тому, что новое определение дало числа, эквивалентные числам из старого определения канделы.

Улучшения стандарта

Функция светимости CIE 1924 фотопическая V ( λ ), [cie 3] , которая включена в функции сопоставления цветов CIE 1931 как функция y ( λ ), давно признана недооценивающей вклад синего конца спектра в воспринимаемую яркость. Было предпринято множество попыток улучшить стандартную функцию, чтобы сделать ее более репрезентативной для человеческого зрения. Джадд в 1951 году [4] усовершенствовал ее Вос в 1978 году [5], что привело к функции, известной как CIE V M ( λ ). [6] Совсем недавно Шарп, Стокман, Ягла и Ягле (2005) разработали функцию, согласующуюся с основами конуса Стокмана и Шарпа ; [7] их кривые изображены на рисунке выше.

В 2011 году Стокман и Шарп впоследствии разработали улучшенную функцию, учитывающую эффекты хроматической адаптации при дневном свете . [8] Их работа в 2008 году [9] показала, что «световая эффективность или функции V(l) резко меняются при хроматической адаптации». [10]

стандарт ИСО

Стандарт ISO — ISO/CIE FDIS 11664-1. Стандарт предоставляет инкрементную таблицу по нм каждого значения в видимом диапазоне для функции CIE 1924. [11] [12]

Скотопическая светимость

При очень низких уровнях интенсивности ( скотопическое зрение ) чувствительность глаза опосредуется палочками, а не колбочками, и смещается в сторону фиолетового , достигая пика около 507 нм для молодых глаз; чувствительность эквивалентна1699 лм/Вт [13] или1700 лм/Вт [14] на этом пике. Стандартная скотопическая функция световой эффективности или V ′ ( λ ) была принята CIE в 1951 году на основе измерений Вальда (1945) и Кроуфорда (1949). [15]

Светимость для мезопического зрения , широкого переходного диапазона между скотопическим и фототическим зрением, стандартизирована хуже. Общее мнение таково, что эта световая эффективность может быть записана как средневзвешенное значение скотопической и мезопической светимости, но разные организации предоставляют разные весовые коэффициенты. [16]

Цветовая слепота

Протанопическая (красная, пунктирная) и дейтеранопическая (зеленая, штриховая) функции светимости. [17] Для сравнения показана стандартная фотопическая кривая (черная, сплошная).

Цветовая слепота изменяет чувствительность глаза в зависимости от длины волны. У людей с протанопией пик реакции глаза смещен в сторону коротковолновой части спектра (примерно 540 нм), тогда как у людей с дейтеранопией наблюдается небольшой сдвиг пика спектра, примерно до 560 нм. [17] Люди с протанопией по сути нечувствительны к свету с длиной волны более 670 нм.

Большинство млекопитающих, не являющихся приматами, имеют ту же функцию световой эффективности, что и люди с протанопией. Их нечувствительность к длинноволновому красному свету позволяет использовать такое освещение при изучении ночной жизни животных. [18]

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

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ISO/CIE 23539:2023 CIE TC 2-93 Фотометрия — Система физической фотометрии CIE. ISO/CIE. 2023. doi :10.25039/IS0.CIE.23539.2023.
  2. ^ Чарльз А. Пойнтон (2003). Цифровое видео и HDTV: алгоритмы и интерфейсы. Морган Кауфманн. ISBN 1-55860-792-7.
  3. ^ Вышецкий, Гюнтер и Стайлз, WS (2000). Наука о цвете — концепции и методы, количественные данные и формулы (2-е изд.). Wiley-Interscience. ISBN 0-471-39918-3.
  4. ^ Джадд, Дин Б. и Вышецкий, Гюнтер (1975). Цвет в бизнесе, науке и промышленности (3-е изд.). John Wiley. ISBN 0-471-45212-2.
  5. ^ Вос, Дж. Дж. (1978). «Колориметрические и фотометрические свойства 2° фундаментального наблюдателя». Color Research and Application . 3 (3): 125–128. doi :10.1002/col.5080030309.
  6. ^ Stiles, WS; Burch, JM (1955). «Промежуточный отчет для Международной комиссии по освещению Цюриха 1955 г. об исследовании Национальной физической лаборатории сопоставления цветов». Optica Acta . 2 (4): 168–181. Bibcode : 1955AcOpt...2..168S. doi : 10.1080/713821039.
  7. ^ Sharpe, LT; Stockman, A.; Jagla, W.; Jägle, H. (2005). "Функция световой эффективности, V*(λ), для адаптации к дневному свету" (PDF) . Journal of Vision . 5 (11): 948–968. doi : 10.1167/5.11.3 . PMID  16441195. Архивировано из оригинала (PDF) 26 апреля 2012 г.
  8. ^ Sharpe, LT; Stockman, A.; et al. (Февраль 2011). "Функция световой эффективности, V*D65(λ), для адаптации к дневному свету: исправление". COLOR Research and Application . 36 (1): 42–46. doi : 10.1002/col.20602 .
  9. ^ Стокман, А.; Йегле, Х.; Пирцер, М.; Шарп, Л. Т. (15 декабря 2008 г.). «Зависимость световой эффективности от хроматической адаптации». Journal of Vision . 8 (16): 1.1–26. doi : 10.1167/8.16.1 . PMID  19146268.
  10. ^ Стокман, Эндрю (декабрь 2019 г.). «Основы конуса и стандарты CIE» (PDF) . Current Opinion in Behavioral Sciences . 30 : 87–93. doi :10.1016/j.cobeha.2019.06.005. S2CID  199544026 . Получено 27 октября 2023 г. .
  11. ^ "Колориметрия -- Часть 1: Стандартные колориметрические наблюдатели CIE" . Получено 9 декабря 2018 г. .
  12. ^ "Kay & Laby;таблицы физических и химических констант;Общая физика;Подраздел: 2.5.3 Фотометрия". Национальная физическая лаборатория; Великобритания. Архивировано из оригинала 1 мая 2019 г. Получено 9 декабря 2018 г.
  13. ^ Кохей Нарисада; Дуко Шрёдер (2004). Справочник по световому загрязнению . Springer. ISBN 1-4020-2665-X.
  14. ^ Казимер ДеКусатис (1998). Справочник по прикладной фотометрии . Springer. ISBN 1-56396-416-3.
  15. ^ "Функция скотопической светимости".
  16. ^ Фотопические и скотопические просветы - 4: Когда фотопический просвет нас подводит
  17. ^ ab Джадд, Дин Б. (1979). Вклад в науку о цвете. Вашингтон, округ Колумбия, 20234: NBS. стр. 316.{{cite book}}: CS1 maint: местоположение ( ссылка )
  18. ^ IS McLennan & J. Taylor-Jeffs (2004). «Использование натриевых ламп для яркого освещения домиков для мышей во время их темных фаз» (PDF) . Laboratory Animals . 38 (4): 384–392. doi :10.1258/0023677041958927. PMID  15479553. S2CID  710605.[ постоянная мертвая ссылка ]

документы МКО

  1. ^ "CIE Selected Colorimetric Tables". Архивировано из оригинала 2017-01-31.
  2. ^ 16-я Генеральная конференция по весам и мерам, Резолюция 3, CR, 100 (1979 г.) и Metrologia , 16 , 56 (1980 г.).
  3. ^ CIE (1926). Протоколы Международной комиссии по освещению, 1924 год . Издательство Кембриджского университета, Кембридж.

Кривые данных

  1. ^ "CIE Scotopic lightosity curve (1951)". Архивировано из оригинала 28.12.2008.
  2. ^ "CIE (1931) 2-градусные функции цветового соответствия". Архивировано из оригинала 2008-12-28.
  3. ^ "Модифицированная кривая светимости CIE 2-градусной фотопической освещенности Джадда–Воса (1978)". Архивировано из оригинала 28.12.2008.
  4. ^ "Sharpe, Stockman, Jagla & Jägle (2005) 2-deg V*(l) функция световой эффективности". Архивировано из оригинала 2007-09-27.

Внешние ссылки