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