Мезопическое зрение
Мезопическое зрение , иногда также называемое сумеречным зрением , представляет собой комбинацию фотопического и скотопического зрения в условиях низкой освещенности (но не обязательно темноты). [1] Мезопические уровни колеблются примерно от 0,01 до 3,0 кд/м. 2 по яркости . Большинство условий ночного наружного и уличного освещения находятся в мезопическом диапазоне. [2]
Человеческие глаза по-разному реагируют на определенные уровни освещенности. Это связано с тем, что при высоких уровнях освещенности, типичных для дневного времени (фотопическое зрение), глаз использует колбочки для обработки света. При очень низком уровне освещенности, соответствующем безлунным ночам без искусственного освещения (скотопическое зрение), глаз обрабатывает с помощью палочек свет . На многих ночных уровнях зрение поддерживается сочетанием колбочек и палочек. Фотопическое зрение обеспечивает превосходное цветовосприятие , тогда как цвета едва различимы при скотопическом зрении . Мезопическое зрение находится между этими двумя крайностями. В большинстве ночных условий достаточное окружающее освещение препятствует истинному скотопическому зрению.
По словам Дуко Шрейдера:
Не существует ни одного значения люминесценции, при котором фотопическое и скотопическое зрение совпадают. [Скорее] между ними существует широкая переходная зона. Поскольку она находится между фотопическим и скотопическим зрением, ее обычно называют зоной мезопического зрения. Причина существования зоны мезопического зрения заключается в том, что деятельность ни колбочек, ни палочек просто не включается и не выключается. Есть основания полагать, что и колбочки, и палочки работают во всех условиях люминесценции. [3]
В результате плавного перехода от колбочек к палочкам при обработке света возникает ряд визуальных эффектов: [4]
- Палочки имеют разную чувствительность к длине волны, в результате чего синие объекты кажутся ярче, а красные — темнее. Это называется « сдвиг Пуркинье ». [4] : 7
- Цвет кажется ненасыщенным, оттенки меняются, приближаясь к тускло-фиолетовому. [4] : 8
- Пространственная острота зрения уменьшается линейно с логарифмом яркости. Меняющийся «шум» постепенно становится более заметным. [4] : 8
Кинематографисты намеренно имитируют мезопические эффекты, чтобы сцены выглядели темнее, чем на самом деле может обеспечить дисплей. [4] : 1
Фотометрия
[ редактировать ]Традиционный метод измерения освещенности предполагает фотопическое зрение и часто не позволяет предсказать, как человек видит ночью. Обычно исследования в этой области фокусируются на улучшении уличного и наружного освещения, а также авиационного освещения .
До 1951 года не существовало стандарта скотопической фотометрии (измерение освещенности); все измерения были основаны на функции фотопической спектральной чувствительности V (λ), которая была определена в 1924 году. [5] В 1951 году Международная комиссия по освещению (CIE) установила скотопическую функцию светоотдачи V'(λ). Однако системы мезопной фотометрии еще не существовало. Отсутствие надлежащей системы измерения может привести к трудностям при сопоставлении измерений освещенности при мезопических яркостях. [6] к видимости. Из-за этого недостатка CIE создал специальный технический комитет (TC 1-58) для сбора результатов исследований мезопических зрительных характеристик. [7]
Две очень похожие системы измерения были созданы для объединения скотопической и фотопической функций светоотдачи. [8] [9] [10] создание единой системы фотометрии. Это новое измерение было хорошо воспринято, поскольку использование только V(λ) для характеристики освещенности в ночное время может привести к использованию большего количества электрической энергии, чем могло бы потребоваться в противном случае. Потенциал энергосбережения при использовании нового способа измерения сценариев мезопического освещения значителен; В некоторых случаях превосходная производительность может быть достигнута за счет снижения энергопотребления на 30–50 % по сравнению с натриевыми лампами высокого давления. [11]
Мезопическая функция светимости
[ редактировать ]Мезоскопическая функция светимости на длине волны можно записать как взвешенную сумму, [12]
- ,
где — стандартная функция фотопической светимости (с максимумом 683 лм/Вт при длине волны 555 нм) и — это функция скотопической освещенности (с максимумом около 1700 лм/Вт при длине волны 507 нм), стандартизированная CIE и ISO . [13] Параметр является функцией фотопической яркости . Используются различные весовые функции для источников интенсивного синего и насыщенного красного света, предложенные двумя организациями: MOVE и Центром исследований освещения (LRC). [12]
| Л п | Синий-тяжелый | Красный-тяжелый | ||
|---|---|---|---|---|
| (кд/м 2 ) | ДВИГАТЬСЯ | ЦУР | ДВИГАТЬСЯ | ЦУР |
| 0.01 | 0.13 | 0.04 | 0.00 | 0.01 |
| 0.1 | 0.42 | 0.28 | 0.34 | 0.11 |
| 1.0 | 0.70 | 1.00 | 0.68 | 1.00 |
| 10 | 0.98 | 1.00 | 0.98 | 1.00 |
Обратите внимание, что кривые L p – x , определенные двумя организациями, имеют очень разную форму. Взвешенная функция предназначена для определения «визуальной эффективности», то есть того, насколько полезен источник света, помогая человеку обнаружить объект, а не какого-либо воспринимаемого уровня яркости. Разница в том, как оценивается эта «эффективность», приводит к изменению весов. [12]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Стокман, А.; Шарп, LT (2006). «В сумеречную зону: сложности мезопического зрения и светосилы». Офтальмологическая физиол. Опц . 26 (3): 225–39. дои : 10.1111/j.1475-1313.2006.00325.x . ПМИД 16684149 . S2CID 6184209 .
- ^ Публикация CIE № 41. Свет как истинная визуальная величина: принципы измерения. 1978.
- ^ Шредер, Д. (2008). Наружное освещение: физика, видение и восприятие . Берлин и Нью-Йорк: Springer . п. 237. ИСБН 9781402086021 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и Джейкобс, Дэвид Э.; Галло, Орацио; А. Купер, Эмили; Пулли, Кари; Левой, Марк (8 мая 2015 г.). «Имитация визуального восприятия очень ярких и очень темных сцен» (PDF) . Транзакции ACM с графикой . 34 (3): 1–15. дои : 10.1145/2714573 .
- ^ «Мезопическое зрение и фотометрия» (PDF) . Проверено 9 июня 2011 г.
- ^ Публикация CIE № 81. Мезопическая фотометрия: история, особые проблемы и практические решения. 1989.
- ^ Яндан Линь, Дахуа Чен, Вэньчэн Чен. «Значение мезопических зрительных характеристик и их использование при разработке системы мезопической фотометрии», Строительство и окружающая среда , том 41, выпуск 2, февраль 2006 г., страницы 117–125.
- ^ Ри М., Буллоу Дж., Фрейсинье-Нова Дж., Бирман А. Предлагаемая единая система фотометрии. Исследования и технологии освещения, 2004 г.; 36(2):85.
- ^ Гудман Т., Форбс А., Уокки Х., Элохольма М., Халонен Л., Альфердинк Дж., Фрейдинг А., Бодроги П., Варади Г. Салмас А. Мезопическая визуальная эффективность IV: модель, имеющая отношение к вождению в ночное время и другим приложениям. Световые исследования и технологии 2007; 39(4):365.
- ^ «Реакция водителя на периферийные движущиеся цели при мезопическом уровне освещенности» (PDF) . Проверено 9 июня 2011 г.
- ^ Моранте, Питер. «Заключительный отчет по демонстрации и оценке уличного освещения Mesopic для компании Groton Utilities, Гротон, Коннектикут» (PDF) . Центр исследования освещения Политехнический институт Ренсселера.
- ^ Перейти обратно: а б с Фотопический и скотопический просвет – 4: Когда фотопический просвет нас подводит
- ^ ISO/CIE 23539:2023 CIE TC 2-93 Фотометрия. Система физической фотометрии CIE . ИСО/МКО. 2023.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Зеле, Эндрю Дж.; Цао, Динцай (22 января 2015 г.). «Зрение при мезопическом и скотопическом освещении» . Границы в психологии . 5 : 1594. doi : 10.3389/fpsyg.2014.01594 . ПМК 4302711 . ПМИД 25657632 . (Обзор)
- Аллен, Аннет Э. (23 ноября 2022 г.). «Циркадная регуляция вклада палочек в мезопическое зрение у мышей» . Журнал неврологии . 42 (47): 8795–8806. doi : 10.1523/JNEUROSCI.0486-22.2022 . ПМЦ 9698662 . ПМИД 36216501 .