建筑照明視覺與顏色

建筑照明視覺與顏色第1頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月第二章視覺與顏色第2頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月1

人眼與視覺一、人眼的構(gòu)造

1－透膜變圓2－視網(wǎng)膜3－鞏膜4－中央凹5－盲點(diǎn)6－視神經(jīng)7－睫狀體8－透膜變平9－虹膜張開10－瞳孔11－虹膜收縮12－角膜圖2-1

眼睛的構(gòu)造第3頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月1

人眼與視覺二、人眼的視覺

錐狀細(xì)胞：錐狀神經(jīng)的功能是在晝間看物體，而且可看到顏色。柱狀細(xì)胞：柱狀神經(jīng)在黃昏下活躍，在夜視起作用，但不能感知顏色。視覺產(chǎn)生：在柱狀細(xì)胞和錐狀細(xì)胞里都含有一種感光物質(zhì)，當(dāng)光線照到視網(wǎng)膜上時(shí)，感光物質(zhì)粉刷化學(xué)變化，刺激神經(jīng)細(xì)胞，最后由神經(jīng)傳到大腦，產(chǎn)生視覺。圖2-2

視網(wǎng)膜第4頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月一、視覺明視覺

亮度超過10cd/m2，錐狀細(xì)胞參與視覺工作，這種視覺狀態(tài)為明視覺。暗視覺

亮度在10-6~10-2cd/m2時(shí)，柱狀細(xì)胞參與視覺工作，這種視覺狀態(tài)為暗視覺。中介視覺亮度在10-2~10cd/m2時(shí)，柱狀細(xì)胞、錐狀細(xì)胞同時(shí)參與視覺工作，這種視覺狀態(tài)為中介視覺。2

視覺特性第5頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月555nm－錐狀細(xì)胞最大靈敏度波長(zhǎng)507nm－柱狀細(xì)胞最大靈敏度波長(zhǎng)V(λ)為明視覺的光譜光視效率曲線

V’(λ)為暗視覺的光譜光視效率曲線圖2-3CIE光度標(biāo)準(zhǔn)觀察者光譜光效率注：CIE為法文縮寫，國際照明委員會(huì)二、光譜靈敏度2

視覺特性第6頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月2

視覺特性三、視覺閾限

能引起光感覺的最低限度的亮度稱為視覺的“絕對(duì)閾限”。對(duì)于在人眼中長(zhǎng)時(shí)間出現(xiàn)的大目標(biāo)，視覺閾限亮度為10-6cd/m2

視覺可以忍受的亮度上限為106cd/m2。絕對(duì)閾限的倒數(shù)稱為視覺的“絕對(duì)感受性”。人眼的絕對(duì)感受性是很大的。第7頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月2

視覺特性

視覺閾限的影響因素①與目標(biāo)物大小有關(guān)

目標(biāo)物大小用目標(biāo)物對(duì)眼睛所張的角度表示，稱為視角。

當(dāng)視角超過30o時(shí)，亮度閾限不再降低。

圖2-4亮度閾限與視角的關(guān)系第8頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月2

視覺特性②與目標(biāo)物發(fā)出的顏色有關(guān)在相同視角下，對(duì)波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光：紅、黃光，其亮度閾限就高；對(duì)波長(zhǎng)較短的光：藍(lán)光，亮度閾限值要低些。在暗視覺條件下，光譜光效率向短波方向偏移。第9頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月2

視覺特性

③與觀察時(shí)間有關(guān)

不超過0.1s，而目標(biāo)物較小，視角不超過1o，則目標(biāo)物呈現(xiàn)時(shí)間越短，亮度閾限就越高；呈現(xiàn)時(shí)間越長(zhǎng)，亮度閾限值就越低。作用時(shí)間超過0.2s時(shí)，視覺閾限就與時(shí)間無關(guān)了。第10頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月四、視覺適應(yīng)明適應(yīng)：視覺系統(tǒng)適應(yīng)高于幾個(gè)cd/m2亮度變化過程及終極狀態(tài)。發(fā)生在由暗處到亮處，需幾十秒。2視覺特性圖2-5明適應(yīng)與暗適應(yīng)第11頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月暗適應(yīng)：視覺系統(tǒng)適應(yīng)低于百分之幾cd/m2亮度變化過程及終極狀態(tài)。從亮處到黑處視覺閾限下降過程，所需過渡時(shí)間較長(zhǎng)，30min。

2視覺特性圖2-5明適應(yīng)與暗適應(yīng)錐狀視覺適應(yīng)過程柱狀視覺適應(yīng)過程第12頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月應(yīng)用在照明設(shè)計(jì)中，尤其是隧道的照明設(shè)計(jì)，應(yīng)考慮暗適應(yīng)因素，即在隧道入口的一段距離內(nèi)應(yīng)有過渡照明，也即隧道入口處亮度應(yīng)高些，然后逐漸降低亮度，使司機(jī)有個(gè)適應(yīng)過程。2視覺特性圖2-5明適應(yīng)與暗適應(yīng)錐狀視覺適應(yīng)過程柱狀視覺適應(yīng)過程第13頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月五、視力

視力的定性含義是指眼睛辨認(rèn)物體輪廓和細(xì)節(jié)的能力。視力定量含義是指人眼能夠區(qū)別兩個(gè)相鄰物體最小張角D的倒數(shù)。國際眼科學(xué)會(huì)于1909年規(guī)定用白底黑色蘭道爾環(huán)作為檢查視力的標(biāo)準(zhǔn)視環(huán)。2視覺特性圖2-6蘭道爾環(huán)D=1.5mm，α=1'，視力為1.0。

D=1mm，α=40"，視力為1.5。第14頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月四、對(duì)比靈敏度與可見度(一)亮度對(duì)比

目標(biāo)亮度和背景亮度之差與背景亮度之比。2視覺特性第15頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月(二)對(duì)比敏感度亮度差別閾限ΔLt：人眼剛剛能識(shí)別目標(biāo)與背景的最小亮度差。閾限對(duì)比Ct：亮度差別閾限與背景亮度之比。對(duì)比敏感度Sc：閾限對(duì)比的倒數(shù)。2視覺特性第16頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月(三)可見度－能見度人眼確定物體存在或形狀的難易程度。在室內(nèi)應(yīng)用時(shí)，以目標(biāo)與背景的實(shí)際亮度對(duì)比C與閾限對(duì)比Ct來描述。在室外應(yīng)用時(shí)，以人眼恰可看到標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)的距離定義。2視覺特性第17頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月四、視野頭部不動(dòng)時(shí)，眼睛能看見的范圍。在正常情況下，人兩眼的水平視場(chǎng)為180°，垂直視場(chǎng)為130°，水平面上方60°，水平面下方為70°。2視覺特性圖2-7人眼的正常視野中間白色部分為雙眼都看到部分。左右兩側(cè)陰影部分為左右兩眼分別看到。黑色部分為被眼眉、兩頰和鼻子遮擋部分。第18頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月五、眩光

由于視野中的亮度分布或亮度范圍的不適宜，或存在極端的對(duì)比，以致引起人眼的不舒適感覺或者降低觀察細(xì)部(或目標(biāo))的能力，這種視覺現(xiàn)象稱為眩光。

夜里汽車開著大燈，感到刺眼。因?yàn)橥砩希車馨?，車燈亮度與周圍背景亮度形成大的亮度對(duì)比。夏日晴天的太空，仰望晴空感到刺眼。冬日陽光下的白雪會(huì)刺眼。因?yàn)橐曇皟?nèi)出現(xiàn)了太亮的發(fā)光體。2視覺特性第19頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）眩光的分類①根據(jù)其造成的后果分類：不舒適眩光

產(chǎn)生不舒適感覺，但不一定降低視覺對(duì)象的可見度的眩光。

失能眩光

降低視覺對(duì)象的可見度，但不一定產(chǎn)生不舒適感覺的眩光。2視覺特性第20頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月②根據(jù)其形式分類：直接眩光

由發(fā)光體的直接照射引起的。

反射眩光

由反射面反射發(fā)光體發(fā)出的光而形成的眩光。

反射眩光：當(dāng)反射面光澤度較高時(shí)，能把發(fā)光體的像清楚地反映出來，即由發(fā)光體的像直射引起的。

光幕反射：當(dāng)反射面反射亮度并不高，且不清楚地反映發(fā)光體的像，然而卻使被觀察目標(biāo)的對(duì)比度降低，減小了能見度。黑板發(fā)生光幕。2視覺特性第21頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）影響眩光的因素①周圍環(huán)境較暗時(shí)，眼睛的適應(yīng)亮度很低，即使是亮度較低的光，也會(huì)有明顯的眩光。②光源表面或燈具反射面的亮度越高，眩光越明顯。③光源的大小2視覺特性第22頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月一、光譜能量(功率)分布

光源的光譜輻射能量(功率)按波長(zhǎng)的分布稱為光譜能量(功率)分布，以光譜能量的任意值來表示光譜能量分布，稱為相對(duì)光譜能量分布。

物體的顏色是物體對(duì)光源的光譜輻射有選擇性地反射或透射對(duì)人眼所產(chǎn)生的感覺。3顏色第23頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月3顏色圖2-8常用照明電光源的相對(duì)光譜功率分布(a)白熾燈、鹵鎢燈(b)熒光燈(c)熒光高壓汞燈(d)高壓鈉燈第24頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月3顏色圖2-8常用照明電光源的相對(duì)光譜功率分布(e)鈉鉈銦燈(f)管形鏑燈(g)管形氙燈、日光第25頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月二、顏色視覺人的視覺器官不但能反映光的強(qiáng)度－亮度感覺，還能反映光的波長(zhǎng)特性－顏色感覺。(一)顏色對(duì)比

相鄰的不同顏色，在觀看時(shí)存在著相互影響，這種現(xiàn)象稱為顏色對(duì)比。

例如：在一塊黃色背景上放張白紙，用眼睛注視白紙中心幾分鐘，白紙會(huì)出現(xiàn)藍(lán)色。黃色和藍(lán)色為互補(bǔ)色，即每種顏色都在其周圍誘導(dǎo)出一種確定的顏色，這種顏色稱為被誘導(dǎo)色(原來誘導(dǎo)顏色的互補(bǔ)色或相似顏色)。3顏色第26頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月(二)顏色適應(yīng)

人眼在顏色刺激下所造成的顏色視覺變化，稱為顏色視覺。如：先在日光下看物體的顏色，然后突然改在室內(nèi)白熾燈先看物體的顏色，開始時(shí)，室內(nèi)照明看起來帶有白熾燈的黃色，物體的顏色也帶有一些黃色，幾分鐘后，視覺適應(yīng)了白熾燈光的顏色，室內(nèi)照明趨向變白，物體的顏色趨向恢復(fù)到日光下的原來的顏色。如：在暗色背景上照射一小塊黃光，當(dāng)眼睛先看過強(qiáng)烈紅光之后，再看這黃光，此時(shí)呈現(xiàn)綠色，經(jīng)過一段時(shí)間，眼睛會(huì)從紅光的適應(yīng)中逐漸恢復(fù)，綠色漸淡，幾分鐘后又成為原理的黃色。3顏色第27頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月圖2-9顏色適應(yīng)3顏色第28頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月(三)彩色對(duì)人的生理、心理作用生理方面

藍(lán)、紫色最易引起疲勞，紅、橙色次之，黃綠、藍(lán)綠、淡青等顏色最小。設(shè)備外殼顏色宜采用黃綠、藍(lán)綠等顏色眼睛對(duì)黃色較為敏感，常用黃與黑與藍(lán)相間的色彩作為危險(xiǎn)部位的警告色標(biāo)。心理方面

紅、橙、黃等顏色有種溫暖的感覺－暖色青、藍(lán)、紫等顏色有冷、涼的感覺－冷色3顏色第29頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月一、光源的顏色(一)光源的色表與色溫

①光源的色表指的是人眼觀看光源所發(fā)出光的顏色(燈光的表觀顏色)。

②常用色溫來定量描述光源色表。

當(dāng)一個(gè)光源的顏色與黑體(完全輻射體)在某一溫度時(shí)發(fā)出的光色相同時(shí)，黑體的溫度就稱為該光源的色溫。符號(hào)Tc，單位為開爾文(K)。4顏色顯色第30頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月4顏色顯色第31頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月黑體在任何溫度下某物體能把投射到它表面的任何波長(zhǎng)的能量全部吸收，該物體稱之為黑體。

800～900K溫度下，黑體輻射呈紅色

3000K呈黃白色

5000K左右呈白色

8000～10000K呈淡藍(lán)色4顏色顯色第32頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月熱輻射光源的光色光譜能量分布與黑體的光譜能量分布近似，色溫與白熾體的實(shí)際溫度有一定的內(nèi)在聯(lián)系。白熾燈泡的色溫為2878K燈絲的真實(shí)溫度為2800K熱輻射光源以外的其他光源的光色

光譜功率分布形式與黑體輻射有一定的差距，用黑體在某一溫度輻射最接近的顏色來近似地確定這類光源的色溫，因此稱作相關(guān)色溫。

符號(hào)Tcp紅色光的色溫低藍(lán)色光的色溫高4顏色顯色第33頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月4顏色顯色各種光源的色溫第34頁，課件共37頁，創(chuàng)作于2023年2月(二)光源的顯色性照明光源顯現(xiàn)被照物體顏色的性能稱為顯色性。

標(biāo)準(zhǔn)光源

CIE規(guī)定了四種，常以標(biāo)準(zhǔn)光源A作為低色溫光源的參照標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)光源A：溫度約為2856K的完全輻射體(黑體