人眼的视觉基于四种不同的感光细胞:视杆细胞和三种视锥细胞(L、M和S视锥细胞)。取决于可用的光水平(更准确地说,入射光光
亮度),大脑使用不同的感光细胞来确定所见物体的亮度。
`(gQw~|z f$9|qfW'$ 暗视觉
kr@!j@j$ ;(jL`L F 在夜里,看到的所有的猫都是灰色的。
fJ0V|o 8aC=k@YE 这是因为视杆细胞含有“视黄醛的感光细胞”,它比视锥细胞而言对光敏感得多,因此用于低光照水平下的视觉,例如在夜间,
光线很微弱,视锥细胞几乎不传递任何有用的信号。
}_F:]lI*R iz)r.TJ 因为眼睛只有一种类型的视杆细胞,所以它无法获得任何
光谱信息:它无法“知道”哪些
光源是由绿光产生的(视杆细胞对绿光最敏感),哪些光源是由红光或蓝光光谱区产生的(例如,视杆细胞的敏感度相对较低,但可接受光强相应较高)。因此,在这种视觉模式下,叫做暗视觉,所有物体都被感知为灰色,一种中性色的感觉。
oO`a {n- 23Dld+E& )Vrp<"v /I1n${{5 图1:根据国际
照明委员会CIE(1951年)的暗视响应
函数。数据来源:伦敦
大学学院色彩与视觉研究实验室,发光效率函数。
4 P=1)t?tX GmE`YW 如果接收的光亮度低于 10-3 cd/m2 ,就会出现纯暗视觉。在突然看到更亮的光线后,眼睛需要一些时间来适应新的光线条件——完全适应可能需要大约 30 分钟。因此,只有在这段时间之后,人才能开始在黑暗中看到一些东西。"
mP/#hwzB&q PIXqd, 明视觉
zg@i7T m @lUJY 视锥细胞在较高的光照水平下起作用,它们主要负责色觉的识别,也用于测定对光源和物体表面的亮度。这种模式被称为明视觉。
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Ewq$ P-$ , 纯明视觉的亮度可以接受至少几 cd/m2 的值的情况。还有一种中间状态,称为中视觉,它是一种暗视觉和明视觉的结合。
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Pd;% xK)<763q> c~ vql4 $Ff6nc= 图2:根据国际照明委员会CIE的光视反应函数。数据来源:伦敦大学学院的色彩与视觉研究实验室,发光效率函数。
y\(xYB>T n~BQq-1 动物的不同视角
_Pa@%/ ,3c25.,* 很多动物的眼睛与人类的眼睛有很大不同。例如,猫眼的视网膜含有更大比例的视杆细胞受体,从而提高了在低光照条件下的敏感度——但代价是大大降低了敏感度色觉,即它是双色的而不是三色的。
Oo-4WqRJ u8<[Q]5 光度函数
7E#h(bt j u^B! 6Sj8 对于暗视觉和明视觉,都有描述眼睛的对光谱敏感度的光度函数。暗视觉响应的峰值大约在 500nm 的
波长范围处,而最大明视觉响应在 555nm 左右。它两的最大值都在绿色光谱区。