Luminous Efficiency -Funktion

Für die Leuchtkraftfunktion in der Astronomie siehe Leuchtkraftfunktion (Astronomie).
Photopisch (Schwarz und schottisch (grüne) Leuchtmittel -Effizienzfunktionen.[c 1] Das Photopic umfasst den CIE 1931 Standard[C 2] (solide), die von Judd -Vos 1978 modifizierten Daten[C 3] (gestrichelt) und die Daten von Sharpe, Stockman, Jagla & Jägle 2005[C 4] (gepunktet). Die horizontale Achse ist Wellenlänge in nm.
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A Luminous Efficiency -Funktion oder Leuchtkraftfunktion repräsentiert den Durchschnitt Spektralempfindlichkeit von Menschen visuelle Wahrnehmung von hell. Es basiert auf subjektiven Urteilen, welche von einem Paar unterschiedlicher Lichter heller sind, um die relative Empfindlichkeit gegenüber dem Licht verschiedener zu beschreiben Wellenlängen. Es ist kein absoluter Hinweis auf ein bestimmtes Individuum, sondern eine Standardbeobachterdarstellung der visuellen Empfindlichkeit der theoretischen menschliches Auge. Es ist als Grundlinie für experimentelle Zwecke und in wertvoll Colorimetrie. Unter unterschiedliche Beleuchtungsbedingungen gelten unterschiedliche Luminous -Effizienzfunktionen photopisch unter hell beleuchteten Bedingungen durch mesotopisch zu schottisch Unter niedrigen Beleuchtungsbedingungen. Wenn nicht angegeben, die leuchtende Effizienzfunktion bezieht sich im Allgemeinen auf die fotopische Funktion der Leuchtdarstellung.

Die CIE -fotopische Leuchteffizienzfunktion y(λ) oder V(λ) ist eine Standardfunktion, die von der festgelegt wurde Kommission Internationale de l'Éclairage (CIE) und kann zum Konvertieren verwendet werden Strahlungsenergie in leuchtende (d. H. sichtbare) Energie. Es bildet auch die Zentral Farbanpassungsfunktion in dem CIE 1931 Farbraum.

Einzelheiten

Es gibt zwei Hilfsfizienzfunktionen im gemeinsamen Gebrauch. Für alltägliche Lichtstufen die photopisch Die Leuchtkraftfunktion nähert sich am besten der Reaktion des menschlichen Auges an. Bei schwachem Licht ändert sich die Reaktion des menschlichen Auges und die schottisch Kurve gilt. Die photopische Kurve ist die CIE -Standardkurve, die im CIE 1931 -Farbraum verwendet wird.

Der leuchtende Fluss (oder die sichtbare Leistung) in einer Lichtquelle wird durch die fotopische Leuchtkraftfunktion definiert. Die folgende Gleichung berechnet den gesamten leuchtenden Fluss in einer Lichtquelle:

wo

  • Φv ist der Lichtstromin Lumen;
  • ΦE, λ ist der Spektraler Strahlungsflussin Watts pro Nanometer;
  • y(λ), auch bekannt als V(λ), ist die Leuchtkraftfunktion, dimensionlos;
  • λ ist die Wellenlänge in Nanometern.

Formal das Integral- ist der Innenprodukt der Leuchtkraftfunktion mit der Spektralstromverteilung.[1] In der Praxis wird das Integral durch eine Summe über diskrete Wellenlängen ersetzt, für die tabellarische Werte der Luminous -Effizienzfunktion verfügbar sind. Das Cie Verteilt Standardtabellen mit Leuchtkraftfunktionswerten bei 5 nm Intervalle von 380 nm zu 780 nm.[CIE 1]

Die Standard -Luminous -Effizienzfunktion wird auf einen Spitzenwert der Einheit bei normalisiert 555 nm (sehen leuchtender Koeffizient). Der Wert der Konstante vor dem Integral wird normalerweise abgerundet zu 683 lm/w. Der kleine überschüssige fraktionale Wert ergibt sich aus der leichten Missverhältnis zwischen der Definition des Lumen und dem Peak der Leuchtkraftfunktion. Das Lumen wird als Einheit für eine strahlende Energie von definiert 1/683 w bei einer Häufigkeit von 540 thz, was einer Standardluftwellenlänge von entspricht 555.016 nm statt 555 nm, das ist der Peak der Leuchtkraftkurve. Der Wert von y(λ) ist 0,999997 bei 555.016 nm, damit ein Wert von 683/0,999997 = 683,002 ist die multiplikative Konstante.[2]

Die Zahl 683 ist mit der modernen Definition der modernen (1979) verbunden Candela, die Einheit von Lichtintensität.[CIE 2] Diese willkürliche Zahl machte die neue Definition, die Zahlen geben, die denen aus der alten Definition der Candela entsprechen.

Verbesserungen des Standards

Der CIE 1924 Photopic V(λ) Leuchtkraftfunktion,[CIE 3] die in den CIE 1931-Farbanpassungsfunktionen als die enthalten ist y(λ) Funktion, die seit langem anerkannt wurde, um den Beitrag des blauen Ende des Spektrums zur wahrgenommenen Leuchtdichte zu unterschätzen. Es gab zahlreiche Versuche, die Standardfunktion zu verbessern, um sie für das menschliche Sehen repräsentativer zu machen. Judd im Jahr 1951,[3] verbessert durch VOS im Jahr 1978,[4] führte zu einer Funktion, die als CIE bekannt ist VM(λ).[5] In jüngerer Zeit entwickelten Sharpe, Stockman, Jagla & Jägle (2005) eine Funktion, die mit dem übereinstimmt Fundamentals der Stockman & Sharpe Cone;[6] Ihre Kurven sind in der obigen Abbildung aufgetragen.

ISO -Standard

Der ISO-Standard ist ISO 11664-1: 2007, der bald durch ISO/CIE FDIS 11664-1 ersetzt wird. Der Standard liefert eine inkrementelle Tabelle nach NM jedes Wertes im sichtbaren Bereich.[7][8]

Scotopische Leuchtkraft

Für sehr geringe Intensitätsniveaus (Scotopic Vision) Die Empfindlichkeit des Auges wird durch Stäbe vermittelt, nicht durch Zapfen und verschiebt sich in Richtung der violettwach herum 507 nm für junge Augen; Die Empfindlichkeit ist gleichbedeutend mit 1699 lm/w[9] oder 1700 lm/w[10] auf diesem Höhepunkt.

Die Standardfunktion der scotopischen Leuchtmitteleffizienz oder V′(λ) wurde 1951 vom CIE verabschiedet, basierend auf den Messungen von Wald (1945) und von Crawford (1949).[11]

Farbenblindheit

Protanopische (grüne) und deuteranopische (rote) Leuchtkraftfunktionen.[12] Zum Vergleich wird die Standardfotop -Kurve gelb gezeigt.

Farbenblindheit Verändert die Empfindlichkeit des Auges als Funktion der Wellenlänge. Für Menschen mit ProtanopieDie Reaktion des Auges wird in Richtung kurzwelliger Teil des Spektrums (ungefähr 540 nm) verschoben, während für Menschen leiden DeuteranopiaEs gibt eine leichte Verschiebung im Spitzen des Spektrums auf etwa 560 nm.[12] Menschen mit Protanopie haben im Wesentlichen keine Empfindlichkeit gegenüber dem Licht der Wellenlängen von mehr als 670 nm.

Am meisten nichtPrimas Säugetiere haben die gleiche leuchtende Effizienzfunktion wie Menschen mit Protanopie. Ihre Unempfindlichkeit gegenüber langwelligem rotem Licht ermöglicht es, eine solche Beleuchtung bei der Untersuchung des nächtlichen Lebens von Tieren zu verwenden.[13]

Für ältere Menschen mit normalem Farbsehen die Krystalllinse kann aufgrund von leicht gelb werden Katarakte, was das Maximum der Empfindlichkeit gegenüber dem roten Teil des Spektrums bewegt und den Bereich der wahrgenommenen Wellenlängen verengt.

Siehe auch

Verweise

  1. ^ Charles A. Poynton (2003). Digitales Video und HDTV: Algorithmen und Schnittstellen. Morgan Kaufmann. ISBN 1-55860-792-7.
  2. ^ Wyszecki, Günter & Stiles, W.S.(2000). Farbwissenschaft - Konzepte und Methoden, quantitative Daten und Formeln (2. Aufl.). Wiley-Interscience. ISBN 0-471-39918-3.
  3. ^ Judd, Deane B. & Wyzecki, Günter (1975). Farbe in Wirtschaft, Wissenschaft und Industrie (3. Aufl.). John Wiley. ISBN 0-471-45212-2.
  4. ^ Vos, J. J. (1978). "Colorimetrische und photometrische Eigenschaften eines 2 ° -Bereichs". Farbforschung und Anwendung. 3 (3): 125–128. doi:10.1002/col.5080030309.
  5. ^ Stiles, W. S.; Burch, J. M. (1955). "Interimsbericht an die Kommission Internationale de l'Eclairage Zürich 1955 über die Untersuchung des Nationalen physischen Labors durch die Farbanpassung". Optica Acta. 2 (4): 168–181. Bibcode:1955ACOPT ... 2..168S. doi:10.1080/713821039.
  6. ^ Sharpe, L. T.; Stockman, A.; Jagla, W.; Jägle, H. (2005). "Eine leuchtende Effizienzfunktion, v*(λ), für die Tageslichtanpassung" (PDF). Journal of Vision. 5 (11): 948–968. doi:10.1167/5.11.3. PMID 16441195. Archiviert von das Original (PDF) am 26. April 2012.
  7. ^ "Colorimetry - Teil 1: CIE -Standard -Colorimetric -Beobachter". Abgerufen 9. Dezember, 2018.
  8. ^ "Kay & Laby; Tabellen physikalischer & chemischer Konstanten; Allgemeine Physik; Unterabschnitt: 2.5.3 Photometrie". Nationales physisches Labor; Vereinigtes Königreich. Abgerufen 9. Dezember, 2018.
  9. ^ Kohei Narisada; Duco Schreier (2004). Lichtverschmutzung Handbuch. Springer. ISBN 1-4020-2665-x.
  10. ^ CASIMER DECUSATIS (1998). Handbuch der angewandten Photometrie. Springer. ISBN 1-56396-416-3.
  11. ^ "Scotopic Luminosity -Funktion".
  12. ^ a b Judd, Deane B. (1979). Beiträge zur Farbwissenschaft. Washington D. C. 20234: NBS. p. 316.{{}}: CS1 Wartung: Standort (Link)
  13. ^ I. S. McLennan & J. Taylor-Jeffs (2004). "Die Verwendung von Natriumlampen, um Maushäuser in ihren dunklen Phasen hell zu beleuchten" (PDF). Labortiere. 38 (4): 384–392. doi:10.1258/0023677041958927. PMID 15479553. S2CID 710605.[Permanent Dead Link]

CIE -Dokumente

  1. ^ "CIE Ausgewählte kolorimetrische Tische". Archiviert von das Original Am 2017-01-31.
  2. ^ 16. Konférence Générale des Poids et Mesures Resolution 3, Cr, 100 (1979) und Metrologia, 16, 56 (1980).
  3. ^ CIE (1926). Kommission Internationale de l'Eclairage Proceedings, 1924. Cambridge University Press, Cambridge.

Kurvendaten

  1. ^ "Cie Scotopic Luminosity Curve (1951)". Archiviert von das Original am 2008-12-28.
  2. ^ "CIE (1931) 2-Grad-Farbanpassungsfunktionen". Archiviert von das Original am 2008-12-28.
  3. ^ "Judd-vos modifiziertes CIE 2-Grad Photopic Luminosity Curve (1978)". Archiviert von das Original am 2008-12-28.
  4. ^ "Sharpe, Stockman, Jagla & Jägle (2005) 2-Grad V*(l) Luminous Efficiency-Funktion". Archiviert von das Original am 2007-09-27.

Externe Links