Яркость

Не путать с Luma (видео), Luminescence или Illuminance. Для использования в других целях, см Яркость (значения). Чай света типа свечи, визуализируют с помощью камеры яркости; ложные цвета показывают уровни яркости за панели справа (кд / м ²)

Светимость является фотометрической мерой силы света на единицу площади от света, распространяющегося в заданном направлении. Он описывает количество света, который проходит, испускается или отражается от определенной области и попадает в заданный телесный угол.

Яркость - это термин, обозначающий субъективное впечатление об объективном стандарте измерения яркости (см. Раздел «Объективность (наука) § Объективность измерения, чтобы узнать о важности этого контраста»).

Единица СИ для яркости является нит (кд / м ²), как это определено в Международной системе единиц (СИ от Французской международных d'Объединяет Systeme) стандартной для современной метрической системы. Термин, не относящийся к системе СИ, для обозначения той же единицы - гнида. Единицей в системе единиц сантиметр – грамм – секунда (СГС) (которая предшествовала системе СИ) является стильб, который равен одной канделе на квадратный сантиметр или 10 ккд / м ².

СОДЕРЖАНИЕ

• 1 Описание
• 2 Влияние на здоровье
• 3 измеритель яркости
• 4 Математическое определение
• 5 Отношение к освещенности
• 6 единиц
• 7 См. Также
  • 7.1 Таблица единиц СИ, связанных со светом
• 8 ссылки
• 9 Внешние ссылки

Описание

Яркость часто используется для характеристики излучения или отражения от плоских диффузных поверхностей. Уровни яркости показывают, сколько силы света может быть обнаружено человеческим глазом, смотрящим на конкретную поверхность под определенным углом зрения. Таким образом, яркость является показателем того, насколько яркой будет поверхность. В этом случае интересующий телесный угол - это телесный угол, который образует зрачок глаза.

Яркость используется в видеоиндустрии для характеристики яркости дисплеев. Типичный компьютерный дисплей излучает от 50 до300 кд / м ². Солнце имеет яркость около1,6 × 10 ⁹  кд / м ² в полдень.

В геометрической оптике яркость неизменна. Это означает, что для идеальной оптической системы яркость на выходе такая же, как и на входе.

Для реальных пассивных оптических систем выходная яркость не больше входной. Например, если использовать линзу для формирования изображения меньшего размера, чем исходный объект, сила света концентрируется в меньшей области, а это означает, что освещенность на изображении выше. Однако свет в плоскости изображения заполняет больший телесный угол, поэтому яркость остается такой же, если на линзе нет потерь. Изображение никогда не может быть «ярче» источника.

Воздействие на здоровье

Дополнительная информация: Лазерная безопасность

Повреждение сетчатки может произойти, когда глаз подвергается воздействию высокой яркости. Повреждение может произойти из-за местного нагрева сетчатки. Фотохимические эффекты также могут вызывать повреждение, особенно на коротких волнах.

Измеритель яркости

Измеритель яркости представляет собой устройство, используемое в фотометрии, который может измерять яркость в определенном направлении и с определенным телесным углом. Простейшие устройства измеряют яркость в одном направлении, в то время как измерители яркости изображения измеряют яркость аналогично тому, как цифровая камера записывает цветные изображения.

Математическое определение

Параметры для определения яркости

Яркость указанной точки источника света в указанном направлении определяется производной

${\ Displaystyle L _ {\ mathrm {v}} = {\ frac {\ mathrm {d} ^ {2} \ Phi _ {\ mathrm {v}}} {\ mathrm {d} \ Sigma \, \ mathrm {d } \ Omega _ {\ Sigma} \ cos \ theta _ {\ Sigma}}}}$

куда

• Lv - яркость ( кд / м ² ),
• d ²Φv - световой поток ( лм ), покидающий область d Σ в любом направлении, содержащемся внутри телесного угла d ΩΣ,
• d Σ - бесконечно малая площадь ( м ² ) источника, содержащая указанную точку,
• d ΩΣ - бесконечно малый телесный угол ( sr ), содержащий заданное направление,
• θΣ - угол между нормалью n Σ к поверхности d Σ и заданным направлением.

Если свет проходит через среду без потерь, яркость не изменяется вдоль данного светового луча. Когда луч пересекает произвольную поверхность S, яркость определяется выражением

${\ Displaystyle L _ {\ mathrm {v}} = {\ frac {\ mathrm {d} ^ {2} \ Phi _ {\ mathrm {v}}} {\ mathrm {d} S \, \ mathrm {d} \ Omega _ {S} \ cos \ theta _ {S}}}}$

куда

• d S - бесконечно малая площадь S, видимая из источника внутри телесного угла d ΩΣ,
• d ΩS является бесконечно малой телесный угол, образуемый с помощью д Е, как видно из г S,
• θS - угол между нормалью n S к d S и направлением света.

В более общем смысле яркость вдоль светового луча может быть определена как

${\ displaystyle L _ {\ mathrm {v}} = n ^ {2} {\ frac {\ mathrm {d} \ Phi _ {\ mathrm {v}}} {\ mathrm {d} G}}}$

куда

• d G - длина бесконечно узкого луча, содержащего указанный луч,
• d Φv - световой поток, переносимый этим лучом,
• n - показатель преломления среды.

Отношение к освещенности

Яркость отражающей поверхности зависит от получаемой ею освещенности :

${\ displaystyle {\ begin {align} \ int _ {\ Omega _ {\ Sigma}} L _ {\ mathrm {v}} \ mathrm {d} \ Omega _ {\ Sigma} \ cos \ theta _ {\ Sigma} amp; = M _ {\ mathrm {v}} \\ amp; = E _ {\ mathrm {v}} R \ end {align}}}$

где интеграл охватывает все направления излучения Ω Σ, а

• Mv - выходная светимость поверхности
• Ev - полученная освещенность, а
• R - коэффициент отражения.

В случае идеально рассеянного отражателя (также называемого отражателем Ламберта ) яркость изотропна в соответствии с законом косинуса Ламберта. Тогда отношения просто

${\ Displaystyle L _ {\ mathrm {v}} = E _ {\ mathrm {v}} R / \ pi}$

Единицы

Для яркости использовались различные единицы, помимо канделы на квадратный метр.

Одна кандела на квадратный метр равна:

• 10 ⁻⁴ стилябс ( единица яркости СГС )
• π апостиль
• π × 10 ⁻⁴ ламберта
• 0,292 фут-ламберта

Смотрите также

• Относительная яркость
• Порядки величины (яркости)
• Диффузное отражение
• Etendue
• Значение экспозиции § EV как мера яркости и освещенности
• Ламбертовская отражательная способность
• Легкость (цвет)
• Яркость, представление яркости на видеомониторе
• Люмен (единица)
• Сияние, радиометрическая величина, аналогичная яркости
• Яркость, субъективное впечатление от яркости
• Блики (видение)

Таблица световых единиц СИ

SI фотометрические величины

• v
• т
• е

Количество		Ед. изм		Измерение	Примечания
Имя	Условное обозначение	Имя	Условное обозначение	Условное обозначение
Световая энергия	Q v	люмен второй	lm ⋅s	Т Дж	Секунду просвета иногда называют талботом.
Световой поток, сила света	Φ v	люмен (= кандела стерадиан )	lm (= cd⋅sr)	J	Световая энергия в единицу времени
Интенсивность света	Я в	кандела (= люмен на стерадиан)	кд (= лм / ср)	J	Световой поток на единицу телесного угла
Яркость	L v	кандела на квадратный метр	кд / м 2 (= лм / (ср⋅м 2))	Л −2Дж	Световой поток на единицу телесного угла на единицу площади проекции источника. Канделу на квадратный метр иногда называют гнидой.
Освещенность	E v	люкс (= люмен на квадратный метр)	лк (= лм / м 2)	Л −2Дж	Световой поток, падающий на поверхность
Световой поток, световой поток	M v	люмен на квадратный метр	лм / м 2	Л −2Дж	Световой поток, излучаемый с поверхности
Световая экспозиция	H v	люкс второй	люкс	L −2Т Дж	Интегрированная по времени освещенность
Плотность световой энергии	ω v	люмен-секунда на кубический метр	лм⋅с / м 3	Л −3т Дж
Световая отдача (излучения)	K	люмен на ватт	лм / Вт	M −1L −2T 3Дж	Отношение светового потока к лучистому потоку
Световая отдача (источника)	η	люмен на ватт	лм / Вт	M −1L −2T 3Дж	Отношение светового потока к потребляемой мощности
Светоотдача, световой коэффициент	V			1	Световая отдача нормализована максимально возможной световой отдачей.
См. Также: SI   Фотометрия   Радиометрия.

использованная литература

1. ^ «Яркость». Глоссарий по световому дизайну. Проверено 13 апреля 2009 года.
2. ^ Дёрбанд, Бернд; Гросс, Герберт; Мюллер, Генриетта (2012). Гросс, Герберт (ред.). Справочник по оптическим системам. 5, Метрология оптических компонентов и систем. Вайли. п. 326. ISBN.   978-3-527-40381-3.
3. ^ "e-ILV: измеритель яркости". CIE. Проверено 20 февраля 2013 года.
4. ^ Чавес, Хулио (2015). Введение в оптику без изображений, второе издание. CRC Press. п. 679. ISBN   978-1482206739. Архивировано 18 февраля 2016 года.

внешние ссылки

• Руководство Kodak по оценке яркости и освещенности с помощью экспонометра камеры. Также доступно в формате PDF.
• Autodesk Design Academy Измерение уровня освещенности