人眼的色彩知識(shí)

文章來(lái)源:恒光電器

發(fā)布時(shí)間:2016-09-29

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前面講過(guò)了光源、物體色的基本知識(shí),，這篇的主題為人眼的色彩知識(shí),，家用照明，也就是色彩三要素中的人眼,。

視網(wǎng)膜上的感光細(xì)胞

人眼的結(jié)構(gòu)如下,，包含角膜、虹膜,、瞳孔,、晶狀體、玻璃體,、視網(wǎng)膜等,。視覺(jué)正常者眼球中有3種錐體細(xì)胞和1種桿狀細(xì)胞。錐狀細(xì)胞主要位于視網(wǎng)膜（Retina）的中央凹（Fovea），3種錐體（Cone）細(xì)胞分別感應(yīng)短波（藍(lán)）,、中波（綠）和長(zhǎng)波（紅）部分,，對(duì)應(yīng)于400nm-700nm可見(jiàn)光譜范圍，道路照明,，主要負(fù)責(zé)光亮條件下的顏色和細(xì)節(jié)感知,，技術(shù)資訊， led商業(yè)照明,，即明視覺(jué)（Photopic vision）,，恒光，口碑,，其細(xì)胞個(gè)數(shù)分布比例大致為1:16:32,，這也是藍(lán)光人眼感知亮度較低的原因之一；桿狀（Rod）細(xì)胞僅在低亮度條件下感應(yīng)亮度信息,，廠房照明,，不能分辨顏色和細(xì)節(jié)，商業(yè)照明燈具,，故為暗視覺(jué)（Scotopic vision）,；介于明視覺(jué)和暗視覺(jué)中間稱為中間視覺(jué)（Mesopic vision）是目前研究的熱點(diǎn)，恒光電器,，因?yàn)殄F狀細(xì)胞和桿狀細(xì)胞同時(shí)起作用,，一般該亮度范圍為0.001-5cd/m2；中間視覺(jué)的研究對(duì)于路燈設(shè)計(jì),、戶外照明等均具有重要的指導(dǎo)作用,。我們色彩工業(yè)中所述的色彩感知和色彩判斷通常指的是明視覺(jué)條件下，也就是說(shuō)主要是三類錐體細(xì)胞起作用,。

2002年時(shí),，美國(guó)布朗大學(xué)Bersons等人發(fā)現(xiàn)了新的一種感光細(xì)胞，LED筒燈,，即為自主感光神經(jīng)節(jié)細(xì)胞（ipRGC,， intrinsically photosensitiveretinal ganglion cells），但此細(xì)胞不參與色彩視覺(jué),。ipRGC可控制褪黑激素（Melanopsin）分泌,，從而參與人體晝夜節(jié)律及睡眠質(zhì)量。具體可以參閱本公眾號(hào)文章“光亞展之行,，說(shuō)說(shuō)跟光譜相關(guān)的光源們”,。

人眼的結(jié)構(gòu)圖

視網(wǎng)膜上的紅綠藍(lán)三種感光細(xì)胞分布圖

短波（420）、中波（534）,、長(zhǎng)波（564）錐狀細(xì)胞光譜響應(yīng)曲線和桿狀細(xì)胞（Rod）光譜響應(yīng)曲線

當(dāng)人的某種錐體細(xì)胞感應(yīng)不靈敏或出問(wèn)題的時(shí)候,，即為所謂的色弱或色盲的現(xiàn)象,。通過(guò)用Ishihara Test色盲測(cè)試本進(jìn)行測(cè)試。

IshiharaTest 色盲測(cè)試圖

正常視覺(jué)觀察者

缺少長(zhǎng)波錐體細(xì)胞感應(yīng)的視覺(jué)觀察者

光譜光視效率表示人眼對(duì)不同波長(zhǎng)的光的亮度感受特性,。由圖可知,，明視覺(jué)和暗視覺(jué)下的光譜光視效率函數(shù)V(λ)和V’(λ)是不同的，明視覺(jué)情況下人眼對(duì)555nm的黃綠光視最為敏感,。目前所有的照度或亮度測(cè)量設(shè)備均采用V(λ)用于計(jì)算,。需要指出的是， led亮化工程,，針對(duì)于每一個(gè)人的感光細(xì)胞和光譜光視效率函數(shù)均是不一樣,，個(gè)體是有差異的,。

明視覺(jué)和暗視覺(jué)光譜光視效率函數(shù)

除了人類,，其他動(dòng)物也有相應(yīng)的感光細(xì)胞，超市照明,，且與人類的感光細(xì)胞響應(yīng)曲線不同,，LED筒燈，如鯨魚(yú)僅有一種感光細(xì)胞,、狗貓有兩種感光細(xì)胞,、蜜蜂有三種感光細(xì)胞、鳥(niǎo)類有四種感光細(xì)胞,、蝦姑居然有12種感光細(xì)胞,。

不同動(dòng)物感光細(xì)胞種類

人和蜜蜂感光細(xì)胞光譜響應(yīng)曲線

鳥(niǎo)類和蝦姑感光細(xì)胞光譜響應(yīng)曲線

色適應(yīng)和色彩恒常性

首先看下面色彩科學(xué)中非常經(jīng)典的三幅圖，第一幅是正常的完整的圖,；第二幅僅僅在黃色枕頭部分用青色濾光片遮住,，明顯感覺(jué)黃色枕頭偏色；第三幅圖將整體圖片用青色濾光片遮住,，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的適應(yīng),，整體感覺(jué)黃色枕頭還是黃色枕頭。類似的,，一張白紙從日光下拿到白熾燈下觀看,，剛開(kāi)始感覺(jué)白紙偏黃偏紅，過(guò)了一段色適應(yīng)后,，LED照明工程,，白紙感覺(jué)還是白紙。上述這些現(xiàn)象就是人眼的色適應(yīng)和色彩恒常性,。色彩恒常性為當(dāng)照明條件發(fā)生變化是,，雖然整體的色彩感知總會(huì)有些差別，但是人眼視覺(jué)系統(tǒng)有一種盡量使感知色的差別趨于最小的傾向,。目前,，口碑,，CIE推出了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型精確描述這一過(guò)程，即CAT02色適應(yīng)轉(zhuǎn)換和CIECAM02色貌模型,，這以后再細(xì)講,。色彩恒常性的本質(zhì)與相機(jī)的白平衡一致，白平衡算法本質(zhì)上算是一種色彩補(bǔ)償算法補(bǔ)償相機(jī)無(wú)法自動(dòng)適應(yīng)各種場(chǎng)景照明進(jìn)行色彩調(diào)節(jié)的缺陷,。

正常的完整的圖