|

Расчетные методики визуальной фотометрии

Авторы: Пясецкий В.Б., Хорохоров А.М., Ширанков А.Ф. Опубликовано: 08.01.2025
Опубликовано в выпуске: #6(117)/2024  
DOI:

 
Раздел: Физика | Рубрика: Оптика  
Ключевые слова: визуальная фотометрия, функция световой эффективности, яркость излучения

Аннотация

Проведен анализ современных методик расчета визуального восприятия яркости излучений. Рассмотрены стандартные методики Международной комиссии по освещению (МКО) для ахроматических излучений, основанные на определении функций световой эффективности для фотопического, скотопического и мезопического уровней яркости адаптации наблюдателя и хроматических излучений на основе определения эквивалентной яркости. Проведено сравнение функций световой эффективности стандартных наблюдателей МКО с 2- и 10-градусным полем с функциями световой эффективности, основанными на фундаментальных характеристиках чувствительности фоторецепторов сетчатки. Расчет значений коэффициента использования глазом излучения абсолютно черного тела показал, что различие значений этих коэффициентов для 2- и 10-градусного наблюдателей достигает 13 %. На примере показано, что для 10-градусного наблюдателя есть совпадение стандартной функции световой эффективности МКО и рассчитанной на основе фундаментальных характеристик чувствительности с погрешностью, допустимой для инженерных расчетов (3...5 %). Сформулированы рекомендации о применимости различных методик при решении практических задач визуальной и объективной фотометрии, в частности, основанных на характеристиках световой эффективности для 2- и 10-градусного наблюдателей как ахроматических, так и хроматических излучений

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Пясецкий В.Б., Хорохоров А.М., Ширанков А.Ф. Расчетные методики визуальной фотометрии. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки, 2024, № 6 (117), с. 15--35. EDN: FGEIWX

Литература

[1] Ylinen A.-M., Tahkamo L., Puolakka M., et al. Road lighting quality, energy efficiency, and mesopic design. LED street lighting case study. URL: http://lib.tkk.fi/Diss/2011/isbn9789526044101/article5.pdf (дата обращения: 21.02.2024).

[2] Bullough J.D., Radetsky L.C. Analysis of new highway lighting technologies. URL: http://onlinepubs.trb.org/onlinepubs/nchrp/docs/NCHRP20-07(305)_FR.pdf (дата обращения: 21.02.2024).

[3] Diakite-Kortlever A.K., Knoop M. Non-image forming potential in urban settings --- an approach considering orientation-dependent spectral properties of daylight. Energy Build., 2022, vol. 265, art. 112080. DOI: https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2022.112080

[4] Wong K.-L., Bunzli J.-C.G., Tanner P.A. Quantum yield and brightness. J. Lumin., 2020, vol. 224, art. 117256. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2020.117256

[5] Tang L., Chen T., Zhang X., et al. Experimental study on brightness perception changing effect of pulsed light in short wavelengths. Optik, 2020, vol. 217, art. 164817. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2020.164817

[6] Ren H., Yang F., Wu Y. The Li3LaMg2TiO7:Mn4+ fluorescent ceramics with significant spatial distribution of luminous efficiency. Ceram. Int., 2024, vol. 50, iss. 10, pp. 17513--17519. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2024.02.239

[7] Dey A., Zele A.J., Feigl B., et al. Threshold vision under full-field stimulation: Revisiting the minimum number of quanta necessary to evoke a visual sensation. Vision Res., 2021, vol. 180, pp. 1--10. DOI: https://doi.org/10.1016/j.visres.2020.11.010

[8] Noor M.C., Saradj F.M., Yazdanfar S.-A. Analytical evolution of measurement methods for light’s non-visual effects. Results Eng., 2023, vol. 17, art. 100922. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rineng.2023.100922

[9] Mao Y., Lee C.H., Bachmann C.M., et al. High resolution imaging spectroscopy of the sky. Sol. Energy, 2023, vol. 262, art. 111821. DOI: https://doi.org/10.1016/j.solener.2023.111821

[10] Jain S., Wienold J., Lagier M., et al. Perceived glare from the sun behind tinted glazing: сomparing blue vs. color-neutral tints. Build. Environ., 2023, vol. 234, art. 110146. DOI: https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2023.110146

[11] Mahmoudzadeh P., Hu W., Davis W., et al. Spatial efficiency: an outset of lighting application efficacy for indoor lighting. Build. Environ., 2024, vol. 255, art. 111409. DOI: https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2024.111409

[12] Pu J.-H., Yu X., Zhao Y., et al. Dynamic aerogel window with switchable solar transmittance and low haze. Energy, 2023, vol. 285, art. 129437. DOI: https://doi.org/10.1016/j.energy.2023.129437

[13] Хань Б., Юй Ц., Би М. Комплексная модель оценки яркости наружного экрана в городском общественном пространстве. Светотехника, 2024, № 1, с. 73--80. EDN: CWWISK

[14] Пясецкий В.Б. Расчетные методики современной визуальной фотометрии. Необратимые процессы в природе и технике. Тр. Всерос. конф. Т. 2. М., Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2023, с. 212--216. EDN: GDLUFE

[15] Abney W., Festing E.R. Colour photometry. Philos. Trans. R. Soc. Lond. A, 1886, vol. 177, pp. 423--456.

[16] Vos J.J. Colorimetric and photometric properties of a 2° fundamental observer. Color Res. Appl., 1978, vol. 3, iss. 3, pp. 125--128. DOI: https://doi.org/10.1002/col.5080030309

[17] Sharpe L.T., Stockman A., Jagla W., et al. A luminous efficiency function, VD65*(λ), for daylight adaptation: a correction. Color Res. Appl., 2011, vol. 36, iss. 1, pp. 42--46. DOI: https://doi.org/10.1002/col.20602

[18] Tsujimura Si., Takahashi Y. Melanopsin contributions to human brightness perception. In: Shamey R. (eds). Encyclopedia of Color Science and Technology. Berlin, Heidelberg, Springer, 2020, pp. 1--8. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-642-27851-8_422-1

[19] Poelman D., Smet P.F. Photometry in the dark: time dependent visibility of low intensity light sources. Opt. Express, 2010, vol. 18, iss. 25, pp. 26293--26299. DOI: https://doi.org/10.1364/OE.18.026293

[20] Пясецкий В.Б. Расчет визуального восприятия яркости в условиях низкой освещенности. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение, 2020, № 1 (130), с. 33--49. DOI: http://dx.doi.org/10.18698/0236-3933-2020-1-33-49

[21] Judd D.B. Report of U.S. secretariat committee on colorimetry and artificial daylight. Proc. 12th Session of the CIE, 1951, vol. 1, p. 11.

[22] Sanders C.L., Wyszecki G. Correlate for brightness in terms of CIE color matching data. Proc. 15th Session CIE, 1963, vol. B, pp. 221--230.

[23] Berman S.M. Energy efficiency consequences of scotopic sensitivity. J. Illum. Eng. Soc., 1991, vol. 21, iss. 1, pp. 3--14. DOI: https://doi.org/10.1080/00994480.1992.10747980

[24] Judd D.B., Wyszecki G.W. Color in business, science, and industry. Wiley, 1975.

[25] Foster R.G., Provencio I., Hudson D., et al. Circadian photoreception in the retinally degenerate mouse (rd/rd). J. Comp. Physiol. A, 1991, vol. 169, no. 1, pp. 39--50. DOI: https://doi.org/10.1007/BF00198171

[26] He S., Dong W., Deng Q., et al. Seeing more clearly: recent advances in understanding retinal circuitry. Science, 2003, vol. 302, iss. 5644, pp. 408--411. DOI: https://doi.org/10.1126/science.1085457

[27] Zaidi F.H., Hull J.T., Peirson S.N., et al. Short-wavelength light sensitivity of circadian, pupillary, and visual awareness in humans lacking an outer retina. Curr. Biol., 2007, vol. 17, iss. 24, pp. 2122--2128. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cub.2007.11.034

[28] Kohlrausch V.A. Zur photometrie farbiger lichtern. Das Licht., 1935, no. 6, pp. 259--279.

[29] Sharpe L.T., Stockman A., Jagla W., et al. A luminous efficiency function V*(λ), for daylight adaptation. J. Vis., 2005, no. 5, iss. 11, pp. 948--968. DOI: https://doi.org/10.1167/5.11.3

[30] Stockman A., Rider A.T. Formulae for generating standard and individual human cone spectral sensitivities. Color Res. Appl., 2023, vol. 48, iss. 6, pp. 818--840. DOI: https://doi.org/10.1002/col.22879

[31] Stockman A., Sharpe L.T. The spectral sensitivities of the middle- and long-wavelength-sensitive cones derived from measurements in observers of known genotype. Vision Res., 2000, vol. 40, iss. 13, pp. 1711--1737. DOI: https://doi.org/10.1016/s0042-6989(00)00021-3

[32] Ohno Y., Kawashima Y., Oh S., et al. Visual evaluation of CIE 2015 cone fundamental-based 10° colour matching functions for lighting applications. Proc. 29th CIE Session, 2019, pp. 505--514. DOI: https://doi.org/10.25039/x46.2019.OP69