Una función de eficiencia luminosa o función de luminosidad describe la sensibilidad espectral promedio de la percepción visual humana del brillo . Se basa en juicios subjetivos sobre cuál de un par de luces de diferentes colores es más brillante, para describir la sensibilidad relativa a la luz de diferentes longitudes de onda . No debe considerarse perfectamente exacto, pero es una buena representación de la sensibilidad visual del ojo humano y es valiosa como referencia para fines experimentales. Se aplican diferentes funciones de luminosidad bajo diferentes condiciones de iluminación, que varían de fotópicaen condiciones de mucha luz, pasando de mesotópico a escotópico en condiciones de poca luz. Sin salvedades, la función de luminosidad generalmente se refiere a la función de luminosidad fotópica.
La función de luminosidad fotópica CIE y (λ) o V (λ) es una función estándar establecida por la Commission Internationale de l'Éclairage (CIE) y puede usarse para convertir energía radiante en energía luminosa (es decir, visible). También forma la función central de coincidencia de colores en el espacio de color CIE 1931 .
Detalles
Hay dos funciones de luminosidad de uso común. Para los niveles de luz cotidianos, la función de luminosidad fotópica se aproxima mejor a la respuesta del ojo humano. Para niveles de luz bajos, la respuesta del ojo humano cambia y se aplica la curva escotópica . La curva fotópica es la curva estándar CIE utilizada en el espacio de color CIE 1931.
El flujo luminoso (o potencia visible) en una fuente de luz está definido por la función de luminosidad fotópica. La siguiente ecuación calcula el flujo luminoso total en una fuente de luz:
dónde
- Φ v es el flujo luminoso , en lúmenes;
- Φ e, λ es el flujo radiante espectral , en vatios por nanómetro;
- y ( λ ), también conocida como V ( λ ), es la función de luminosidad, adimensional;
- λ es la longitud de onda, en nanómetros.
Formalmente, la integral es el producto interno de la función de luminosidad con la distribución de potencia espectral . [1] En la práctica, la integral se reemplaza por una suma sobre longitudes de onda discretas para las que se encuentran disponibles valores tabulados de la función de luminosidad. El CIE distribuye tablas estándar con valores de función de luminosidad a intervalos de 5 nm de 380 nm a 780 nm . [cie 1]
La función de luminosidad estándar se normaliza a un valor máximo de unidad a 555 nm (ver coeficiente luminoso ). El valor de la constante delante de la integral generalmente se redondea a683 lm / W . El pequeño valor fraccionario en exceso proviene del ligero desajuste entre la definición del lumen y el pico de la función de luminosidad. El lumen se define como la unidad para una energía radiante de 1/683 W a una frecuencia de 540 THz , que corresponde a una longitud de onda de aire estándar de 555.016 nm en lugar de555 nm , que es el pico de la curva de luminosidad. El valor de y ( λ ) es0,999 997 en555.016 nm , por lo que un valor de 683 /0.999 997 = 683.002 es la constante multiplicativa. [2]
El número 683 está relacionado con la definición moderna (1979) de la candela , la unidad de intensidad luminosa . [cie 2] Este número arbitrario hizo que la nueva definición diera números equivalentes a los de la antigua definición de candela.
Mejoras al estándar
La función de luminosidad fotópica V ( λ ) de CIE 1924 , [cie 3] que se incluye en las funciones de concordancia de color CIE 1931 como la función y ( λ ), se ha reconocido desde hace mucho tiempo que subestima la contribución del extremo azul del espectro a luminancia percibida. Ha habido numerosos intentos de mejorar la función estándar, para hacerla más representativa de la visión humana. Judd en 1951, [3] mejorado por Vos en 1978, [4] resultó en una función conocida como CIE V M ( λ ). [5] Más recientemente, Sharpe, Stockman, Jagla & Jägle (2005) desarrollaron una función consistente con los fundamentos del cono de Stockman & Sharpe ; [6] sus curvas se trazan en la figura anterior.
Norma ISO
La norma ISO es ISO 11664-1: 2007, que pronto será reemplazada por ISO / CIE FDIS 11664-1. El estándar proporciona una tabla incremental por nm de cada valor en el rango visible. [7] [8]
Luminosidad escotópica
Para niveles de intensidad muy bajos ( visión escotópica ), la sensibilidad del ojo está mediada por bastones, no conos, y se desplaza hacia el violeta , alcanzando un máximo de 507 nm para ojos jóvenes; la sensibilidad es equivalente a1699 lm / W [9] o1700 lm / W [10] en este pico.
La función de luminosidad escotópica estándar o V ′ ( λ ) fue adoptada por la CIE en 1951, basada en mediciones de Wald (1945) y Crawford (1949). [11]
Daltonismo
El daltonismo cambia la sensibilidad del ojo en función de la longitud de onda. Para las personas con protanopía , el pico de la respuesta del ojo se desplaza hacia la parte de onda corta del espectro (aproximadamente 540 nm), mientras que para las personas que sufren deuteranopía , hay un ligero cambio en el pico del espectro, a aproximadamente 560 nm. . [12] Las personas con protanopía esencialmente no tienen sensibilidad a la luz de longitudes de onda superiores a 670 nm.
La mayoría de los mamíferos no primates tienen la misma función de luminosidad que las personas con protanopía. Su insensibilidad a la luz roja de longitud de onda larga hace posible utilizar dicha iluminación mientras se estudia la vida nocturna de los animales. [13]
Para las personas mayores con visión de color normal, el cristalino puede volverse ligeramente amarillo debido a las cataratas , lo que mueve el máximo de sensibilidad a la parte roja del espectro y reduce el rango de longitudes de onda percibidas. [ cita requerida ]
Ver también
- Magnitud aparente
- La visión del color
- Eficiencia cuántica , el equivalente del sensor de imagen
- Contorno de ponderación A e igual volumen , conceptos de sonido relacionados
Referencias
- ^ Charles A. Poynton (2003). Vídeo digital y HDTV: algoritmos e interfaces . Morgan Kaufmann. ISBN 1-55860-792-7.
- ^ Wyszecki, Günter y Stiles, WS (2000). Ciencia del color: conceptos y métodos, datos cuantitativos y fórmulas (2ª ed.). Wiley-Interscience. ISBN 0-471-39918-3.
- ^ Judd, Deane B. y Wyszecki, Günter (1975). El color en los negocios, la ciencia y la industria (3ª ed.). John Wiley. ISBN 0-471-45212-2.
- ^ Vos, JJ (1978). "Propiedades colorimétricas y fotométricas de un observador fundamental de 2 °". Investigación y aplicación del color . 3 (3): 125-128. doi : 10.1002 / col.5080030309 .
- ^ Stiles, WS; Burch, JM (1955). "Informe provisional a la Commission Internationale de l'Eclairage Zurich 1955, sobre la investigación del Laboratorio Nacional de Física de la coincidencia de colores". Optica Acta . 2 (4): 168-181. Código Bibliográfico : 1955AcOpt ... 2..168S . doi : 10.1080 / 713821039 .
- ^ Sharpe, LT; Stockman, A .; Jagla, W .; Jägle, H. (2005). "Una función de eficiencia luminosa, V * (λ), para la adaptación a la luz del día" (PDF) . Revista de visión . 5 (11): 948–968. doi : 10.1167 / 5.11.3 . Archivado desde el original (PDF) el 26 de abril de 2012.
- ^ "Colorimetría - Parte 1: Observadores colorimétricos estándar CIE" . Consultado el 9 de diciembre de 2018 .
- ^ "Kay & Laby; tablas de constantes físicas y químicas; Física general; Subsección: 2.5.3 Fotometría" . Laboratorio Nacional de Física; Reino Unido . Consultado el 9 de diciembre de 2018 .
- ^ Kohei Narisada; Duco Schreuder (2004). Manual de contaminación lumínica . Saltador. ISBN 1-4020-2665-X.
- ^ Casimer DeCusatis (1998). Manual de fotometría aplicada . Saltador. ISBN 1-56396-416-3.
- ^ [1]
- ^ a b Judd, Deane B. (1979). Contribuciones a la ciencia del color . Washington DC 20234: NBS. pag. 316.Mantenimiento de CS1: ubicación ( enlace )
- ^ ES McLennan y J. Taylor-Jeffs (2004). "El uso de lámparas de sodio para iluminar brillantemente las casas de los ratones durante sus fases oscuras" (PDF) . Animales de laboratorio . 38 : 384–392. doi : 10.1258 / 0023677041958927 . PMID 15479553 .[ enlace muerto permanente ]
Documentos CIE
- ^ "Tablas colorimétricas seleccionadas CIE" . Archivado desde el original el 31 de enero de 2017.
- ↑ 16ª Conférence générale des poids et mesures Resolución 3, CR, 100 (1979) y Metrologia , 16 , 56 (1980).
- ^ CIE (1926). Procedimientos de la Commission internationale de l'Eclairage, 1924 . Prensa de la Universidad de Cambridge, Cambridge.
Datos de curva
- ^ "Curva de luminosidad escotópica CIE (1951)" . Archivado desde el original el 28 de diciembre de 2008.
- ^ "Funciones de concordancia de color de 2 grados CIE (1931)" . Archivado desde el original el 28 de diciembre de 2008.
- ^ "Judd-Vos modificó la curva de luminosidad fotópica CIE de 2 grados (1978)" . Archivado desde el original el 28 de diciembre de 2008.
- ^ "Sharpe, Stockman, Jagla & Jägle (2005) 2-deg V * (l) función de eficiencia luminosa" . Archivado desde el original el 27 de septiembre de 2007.
enlaces externos
- Laboratorio de visión de investigación y color: tablas de datos de eficiencia luminosa