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明度是中国科技名词。

世界上所有的国家中,只有我们中国的文化[1]是始终没有间断过的传承下来,也只有 “汉字”是世界上唯一的古代一直演变过来没有间断过的文字形式[2]

名词解释

明度(brightness)是眼睛对光源和物体表面的明暗程度的感觉,主要是由光线强弱决定的一种视觉经验。一般来说,光线越强,看上去越亮;光线越弱,看上去越暗。

明度也指颜色的明暗程度。色调相同的颜色,明暗可能不同。例如,绛红色和粉红色都含有红色,但前者显暗,后者显亮。

RGB明度计算公式:L=(2.2次)√[(R/255)^2.2+(1.5G/255)^2.2+(0.6B/255)^2.2]/(1+1.5^2.2+0.6^2.2)]。L取值范围为0~1。

注意这里的2.2次方和2.2次方根,RGB颜色值不能简单直接相加,而是必须用2.2次方换算成物理光功率。因为RGB值与功率并非简单的线性关系,而是幂函数关系,这个函数的指数称为Gamma值,一般为2.2,而这个换算过程,称为Gamma校正。

明度与频率

在可见光谱范围内,人眼对不同频率的光线的感受性是不同的。这种情况可以用光谱敏感函数(或光谱光效率函数)来说明。从图1可以看出,椎体细胞(明视觉)能吸收可见光谱所以频率的光,但它对光谱的中央部分(约520nm)最敏感,而对短于420nm和长于620nm的波长的敏感性要差得多。棒体细胞(暗视觉)也具有覆盖整个可见光谱的光谱光效率函数,但与椎体细胞相比,它们对较高的频率具有最大的感受性。棒体细胞的整个曲线向光谱较短的一端移动约50nm。它们对高频一端较敏感,而对波长超过620nm的红光,几乎是不敏感的。

明度与视亮度

由于我们看到的大多数光线都是经由物体表面反射后进入眼睛的,而不是直接从光源来的,因此,明度不仅决定于物体照明的强度,而且决定于物体表面的反射系数。光源的照度越高,物体表面的反射系数越大(最大为1),看上去就越明亮。但是,光强与明度并不完全对应,如一个手电筒的亮光,白天显暗,夜晚显亮。可见,光源的强度相同,而引起人们的明暗感觉则是不一样的。

视亮度(lightness)是指从白色表面到黑色表面的感觉连续体。它是由物体表面的反射系数决定的,而与物体的照度无关。物体表面的反射率高,显得白;反射率低,显得黑。

差别阈限

在正常情况下,人的视觉系统能够对多大范围的光强作出反应,经测定,这个范围大约从10-6烛光/m2到107烛光/m2。根据光强对视觉得不同影响,这个范围又可以划分为暗视觉范围(10-6烛光/m2~10-1烛光/m2)、中间视觉范围(100烛光/m2)和明视觉范围(101烛光/m2~107烛光/m2)。超过107烛光/m2的光强,对人眼有破坏作用;低于10-6烛光/m2,人眼就不能觉察了。后者成为视觉系统对光强的绝对阈限。

明度的差别阈限在光强为中等强度时,符合韦伯定律,其数值近似于1/100。在刺激极弱时为100/100,在光刺激极强时,韦伯比值K可缩小到1/167。

明度的绝对阈限与差别阈限的大小,都与光刺激作用的网膜位置有关。网膜上棒体细胞分布较密集的地方,对光的感受性较高,因而明度的绝对阈限值较低。相反,在椎体细胞集中的中央窝部位,对明度分辨的阈限值较高。

参考文献