暗视觉亮度在10

发布者:admin 发布时间:2019-10-26 18:48 浏览次数:

  第二章 视觉与颜色 1、人眼与视觉 2、视觉特性 3、颜色 4、颜色显色 第二章 视觉与颜色 1 人眼与视觉 一、人眼的构造 1-透膜变圆 2-视网膜 3-巩膜 4-中央凹 5-盲点 6-视神经 7-睫状体 8-透膜变平 9-虹膜张开 10-瞳孔 11-虹膜收缩 12-角膜 图2-1 眼睛的构造 1 人眼与视觉 二、人眼的视觉 ? 锥状细胞:锥状神经的功 图2-2 视网膜 能是在昼间看物体,而且可 看到颜色。 ? 柱状细胞:柱状神经在黄 昏下活跃,在夜视起作用, 但不能感知颜色。 ? 视觉产生:在柱状细胞和 锥状细胞里都含有一种感光 物质,当光线照到视网膜上 时,感光物质粉刷化学变化, 刺激神经细胞,最后由神经 传到大脑,产生视觉。 2 视觉特性 一、视觉 ? 明视觉 亮度超过10cd/m2,锥状细胞参与视觉工作, 这种视觉状态为明视觉。 ? 暗视觉 亮度在10-6~10-2cd/m2时,柱状细胞参与视觉 工作,这种视觉状态为暗视觉。 ? 中介视觉 亮度在10-2~10cd/m2时,柱状细胞、锥状细胞 同时参与视觉工作,这种视觉状态为中介视觉。 2 视觉特性 二、光谱灵敏度 555nm-锥状细胞最大灵敏度波长 507nm-柱状细胞最大灵敏度波长 V(λ)为明视觉的光 谱光视效率曲线 V’(λ)为暗视觉的 光谱光视效率曲线 CIE光度标准观察者光谱光效率 注:CIE为法文缩写,国际照明委员会 2 视觉特性 三、视觉阈限 能引起光感觉的最低限度的亮度称为视觉 的“绝对阈限”。 ? 对于在人眼中长时间出现的大目标,视觉 阈限亮度为10-6cd/m2 ? 视觉可以忍受的亮度上限为106cd/m2。 ? 绝对阈限的倒数称为视觉的“绝对感受 性”。人眼的绝对感受性是很大的。 2 视觉特性 ? 视觉阈限的影响因素 ①与目标物大小有关 目标物大小用目标物 对眼睛所张的角度表示, 称为视角。 当视角超过30o时,亮度 阈限不再降低。 图2-4 亮度阈限与视角的关系 2 视觉特性 ②与目标物发出的颜色有关 在相同视角下,对波长较长的光:红、 黄光,其亮度阈限就高; 对波长较短的光:蓝光,亮度阈限值要 低些。 在暗视觉条件下,光谱光效率向短波方 向偏移。 2 视觉特性 ③与观察时间有关 不超过0.1s,而目标物较小,视角不超 过1o,则目标物呈现时间越短,亮度阈限就 越高;呈现时间 越长,亮度阈限值就越 低。 作用时间超过0.2s时,视觉阈限就与时 间无关了。 2 视觉特性 四、视觉适应 @ 明适应:视觉系统适应高于几个cd/m2亮度变 化过程及终极状态。 发生在由暗处到亮处,需几十秒。 图2-5 明适应与暗适应 2 视觉特性 @ 暗适应:视觉系统适应低于百分之几cd/m2亮 度变化过程及终极状态。 从亮处到黑处视觉阈限下降过程,所需过渡 时间较长,30min。 锥状视觉适应过程 柱状视觉 适应过程 图2-5 明适应与暗适应 2 视觉特性 @ 应用 在照明设计中,尤其是隧道的照明设计,应考虑暗适 应因素,即在隧道入口的一段距离内应有过渡照明, 也即隧道入口处亮度应高些,然后逐渐降低亮度,使 司机有个适应过程。 锥状视觉适应过 程 柱状视觉 适应过程 图2-5 明适应与暗适应 2 视觉特性 五、视力 视力的定性含义是指眼睛辨认物体轮廓和 细节的能力。 视力定量含义是指人眼能够区别两个相邻 物体最小张角D的倒数。 国际眼科学会于1909年规定用白底黑色兰 道尔环作为检查视力的标准视环。 D=1.5mm,α=1, 视力为1.0。 D=1mm, α=40, 视力为1.5。 图2-6 兰道尔环 2 视觉特性 四、对比灵敏度与可见度 (一) 亮度对比 目标亮度和背景亮度之差与背景亮度之 比。 C ? ( L0 ? Lb ) / Lb ? ?L / Lb L0-目标亮度,cd / m 2 Lb -背景亮度,lm / m 2 2 视觉特性 (二) 对比敏感度 ? 亮度差别阈限ΔLt:人眼刚刚能识别目标 与背景的最小亮度差。 ?Lt ? ( L0 ? Lb )t ?阈限对比Ct:亮度差别阈限与背景亮度之 比。 Ct ? ( L0 ? Lb )t / Lb ? ?Lt / Lb ?对比敏感度Sc:阈限对比的倒数。 Sc ? 1 / Ct ? Lb / ?Lt 2 视觉特性 (三) 可见度 -能见度 人眼确定物体存在或形状的难易程度。 在室内应用时,以目标与背景的实际亮度 对比C与阈限对比Ct来描述。 V ? C / Ct ? ?L / ?Lt 在室外应用时,以人眼恰可看到标准目标 的距离定义。 2 视觉特性 四、视野 头部不动时,眼睛能看见的范围。 在正常情况下,人两眼的水平视场为 180°,垂直视场为130°,水平面上方60°, 水平面下方为70°。 ? 中间白色部分为双眼都看 到部分。 ? 左右两侧阴影部分为左右 两眼分别看到。 ? 黑色部分为被眼眉、两颊 和鼻子遮挡部分。 图2-7 人眼的正常视野 2 视觉特性 五、眩光 由于视野中的亮度分布或亮度范围的不适 宜,或存在极端的对比,以致引起人眼的不舒 适感觉或者降低观察细部(或目标)的能力,这种 视觉现象称为眩光。 ? 夜里汽车开着大灯,感到刺眼。因为晚上,周围很 暗,车灯亮度与周围背景亮度形成大的亮度对比。 ? 夏日晴天的太空,仰望晴空感到刺眼。冬日阳光下 的白雪会刺眼。因为视野内出现了太亮的发光体。 2 视觉特性 (一)眩光的分类 ① 根据其造成的后果分类: ? 不舒适眩光 产生不舒适感觉,但不一定降低视觉对象的 可见度的眩光。 ? 失能眩光 降低视觉对象的可见度,但不一定产生不 舒适感觉的眩光。 2 视觉特性 ② 根据其形式分类: ? 直接眩光 由发光体的直接照射引起的。 ? 反射眩光 由反射面反射发光体发出的光而形成的眩光。 反射眩光:当反射面光泽度较高时,能把发光体 的像清楚地反映出来,即由发光体的像直射引起的。 光幕反射:当反射面反射亮度并不高,且不清楚 地反映发光体的像,然而却使被观察目标的对比度降 低,减小了能见度。黑板发生光幕。 2 视觉特性 (二)影响眩光的因素 ① 周围环境较暗时,眼睛的适应亮度很 低,即使是亮度较低的光,也会有明显的眩 光。 ② 光源表面或灯具反射面的亮度越高, 眩光越明显。 ③ 光源的大小 3 颜色 一、光谱能量(功率)分布 光源的光谱辐射能量(功率)按波长的分布 称为光谱能量 (功率)分布,以光谱能量的任意 值来表示光谱能量分布,称为相对光谱能量分 布。 物体的颜色是物体对光源的光谱辐射有选 择性地反射或透射对人眼所产生的感觉。 3 颜色 (a)白炽灯、卤 钨灯 (b)荧光灯 (c)荧光高压汞 灯 (d)高压钠灯 图2-8 常用照明电光源的相对光谱功率分布 3 颜色 (e)钠铊铟灯 (f )管形镝灯 (g)管形氙灯、 日光 图2-8 常用照明电光源的相对光谱功率分布 3 颜色 二、颜色视觉 人的视觉器官不但能反映光的强度-亮度 感觉,还能反映光的波长特性-颜色感觉。 (一) 颜色对比 相邻的不同颜色,在观看时存在着相互影 响,这种现象称为颜色对比。 例如:在一块黄色背景上放张白纸,用眼睛注视 白纸中心几分钟,白纸会出现蓝色。黄色和蓝色为互 补色,即每种颜色都在其周围诱导出一种确定的颜 色,这种颜色称为被诱导色(原来诱导颜色的互补色或 相似颜色)。 3 颜色 (二) 颜色适应 人眼在颜色刺激下所造成的颜色视觉变 化,称为颜色视觉。 如:先在日光下看物体的颜色,然后突然改在室 内白炽灯先看物体的颜色,开始时,室内照明看起来 带有白炽灯的黄色,物体的颜色也带有一些黄色,几 分钟后,视觉适应了白炽灯光的颜色,室内照明趋向 变白,物体的颜色趋向恢复到日光下的原来的颜色。 如:在暗色背景上照射一小块黄光,当眼睛先看 过强烈红光之后,再看这黄光,此时呈现绿色,经过 一段时间,眼睛会从红光的适应中逐渐恢复,绿色渐 淡,几分钟后又成为原理的黄色。 3 颜色 图2-9 颜色适应 3 颜色 (三) 彩色对人的生理、心理作用 ? 生理方面 蓝、紫色最易引起疲劳,红、橙色次之, 黄绿、蓝绿、淡青等颜色最小。设备外壳颜色 宜采用黄绿、蓝绿等颜色 眼睛对黄色较为敏感,常用黄与黑与蓝相 间的色彩作为危险部位的警告色标。 ? 心理方面 红、橙、黄等颜色有种温暖的感觉-暖色 青、蓝、紫等颜色有冷、凉的感觉-冷色 4 颜色显色 一、光源的颜色 (一) 光源的色表与色温 ① 光源的色表指的是人眼观看光源所发出光 的颜色(灯光的表观颜色)。 ② 常用色温来定量描述光源色表。 当一个光源的颜色与黑体(完全辐射体)在 某一温度时发出的光色相同时,黑体的温度就 称为该光源的色温。 符号Tc,单位为开尔文(K)。 4 颜色显色 4 颜色显色 ?黑体 在任何温度下某物体能把投射到它表面的任 何波长的能量全部吸收,该物体称之为黑体。 800~900K温度下,黑体辐射呈红色 3000K呈黄白色 5000K左右呈白色 8000~10000K呈淡蓝色 4 颜色显色 ?热辐射光源的光色 光谱能量分布与黑体的光谱能量分布近似, 色温与白炽体的实际温度有一定的内在联系。 白炽灯泡的色温为2878K 灯丝的线K ?热辐射光源以外的其他光源的光色 光谱功率分布形式与黑体辐射有一定的差 距,用黑体在某一温度辐射最接近的颜色来近 似地确定这类光源的色温,因此称作相关色 温。 符号 Tcp 红色光的色温低 蓝色光的色温高 4 颜色显色 各种光源的色温 光源 太阳(大气外) 太阳(在地表面) 蓝色天空 月亮 蜡烛 煤油灯 钨丝白炽灯(10W) 钨丝白炽灯(100W) 弧光灯 色温/K 6500 4000~5000 18000~22000 4125 1925 1920 2400 2740 3780 光源 钨丝白炽灯(1000W) 荧光灯(日光色) 荧光灯(冷白色) 荧光灯(暖白色) 金属卤化物灯 钠铊铟灯 镝钬灯 钪钠灯 高压钠灯 色温/K 2920 6500 4300 2900 4200~5000 6000 3800~4200 2100 4 颜色显色 (二) 光源的显色性 照明光源显现被照物体颜色的性能称为显 色性。 ? 标准光源 CIE规定了四种,常以标准光源A作为低色 温光源的参照标准。 标准光源A:温度约为2856K的完全辐射体 (黑体)发出的光,现实的标准光源A是色温为 2856K的充气钨丝灯泡。 4 颜色显色 ? 显色指数 定量表征光源显色的优劣。 用被测光源下物体的颜色与参照光源 下物体的颜色相符程度来衡量。 一般显色指数Ra 特殊显色指数Ri ? 显色指数等级 Ra=100~80,显色性优良 Ra=79~50,显色性一般 Ra50,显色性较差 4 颜色显色 4 颜色显色 二、物体的颜色 物体表面的颜色是它对照射光线中某一种 波长的光反射(或透射),比其他波长的光要强 得多,反射(或透射)得最强的波长的光,即为 该物体的色彩。 ? 黑色物体对各种彩色的光都吸收,不能反射 光,无论什么彩色光或日光照射都显黑色。 ? 白色物体能将所有的彩色光都反射出来,日 光照射时显白色,红光照射时显红色,其他彩 色光照射时就显现与光源相同的彩色。 4 颜色显色 ? 荧光高压汞灯的光谱中青、蓝、绿光多,红 光很少,照射在白黄色的人脸上反射的青、 蓝、绿光较多,脸显青灰色。 照射在蓝布上,蓝布的光谱反射比以蓝光最 强。蓝布吸收了其他颜色光而反射蓝光,蓝布 呈蓝色 ? 钠灯照射蓝布。钠灯的发射光谱中无蓝色 光,绝大多数光线被蓝布吸收,几乎无反射 光,蓝布呈黑色。 4 颜色显色 ﹡光源发出各种波 长的光,如果光中所包 含的各种可见光的波长 之间相对平衡的话,这 种光称作白光。 图2-10 物体的颜色


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