Функция светоотдачи - Luminous efficiency function
Световая функция эффективности или светимость функция (архаичная) описывает среднюю спектральную чувствительность человеческого зрительного восприятия от света . Он основан 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-то конкретного человека, а стандартное представление наблюдателем визуальной чувствительности теоретического человеческого глаза . Он ценен как базовый уровень для экспериментальных целей и в колориметрии . Различные функции светоотдачи применяются в разных условиях освещения, от фотопических при ярком освещении до мезотопических до скотопических при слабом освещении. Если не указано иное, функция световой отдачи обычно относится к фотопической функции световой отдачи.
Фотопическая функция световой отдачи 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
Обычно используются две функции светоотдачи. 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:
куда
- 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 . На практике интеграл заменяется суммой по дискретным длинам волн, для которых доступны табличные значения функции световой эффективности. МКО распределяет стандартные таблицы со значениями функции светимости при 5 нм с интервалом от 380 нм до 780 нм .
Стандартная функция световой отдачи нормирована на пиковое значение, равное 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.
Число 683 связано с современным (1979 г.) определением канделы , единицы силы света . Это произвольное число заставило новое определение дать числа, эквивалентные числам из старого определения канделы.
Улучшения стандарта
Функция светимости V ( λ ) фотопического изображения CIE 1924 , которая включена в функции согласования цветов CIE 1931 как функция y ( λ ), давно признана недооценивающей вклад синего конца спектра в воспринимаемую яркость. Были предприняты многочисленные попытки улучшить стандартную функцию, чтобы сделать ее более репрезентативной для человеческого зрения. Джадд в 1951 году, усовершенствованный Восом в 1978 году, привел к появлению функции, известной как CIE V M ( λ ). Совсем недавно Sharpe, Stockman, Jagla & Jägle (2005) разработали функцию, совместимую с основами конуса Стокмана и Шарпа ; их кривые показаны на рисунке выше.
Стандарт ISO
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.
Скотопическая светимость
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 или1700 лм / Вт на этом пике.
Стандартная функция скотопической световой отдачи или V ' ( λ ) была принята CIE в 1951 году на основе измерений Уолда (1945) и Кроуфорда (1949).
Дальтоник
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. . Люди с протанопией практически не чувствительны к свету с длинами волн более 670 нм.
Большинство млекопитающих , кроме приматов, обладают той же функцией световой отдачи, что и люди с протанопией. Их нечувствительность к длинноволновому красному свету позволяет использовать такое освещение при изучении ночного образа жизни животных.
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.
Смотрите также
- Видимая величина
- Цветовое зрение
- Квантовая эффективность , эквивалент датчика изображения
- Контур A-взвешивания и равной громкости , связанные концепции звука