第八章 建筑光学基本知识
混合色的总亮度等于组成混合色的各颜色光亮度的总和。
物体色的颜色光的减法混合(青色、品红、黄色) 颜色定量
CIE1931标准色度系统
在色品图8-32上,光谱轨迹上光谱色彩度最高;一种颜色的坐标点距光谱轨迹愈近,它
的彩度愈高,颜色愈纯;如距E点(白点)愈近,则彩度愈低,颜色愈淡。
CIE1931色品图准确地表示了颜色视觉的基本规律和颜色混合的一般规律,故也可以称
光源显色性指的是与参考标准光源相比较时,光源显现物体颜色的特性。 光源的显色性采用显色指数来度量,并用一般显色指数(符号Ra)和特殊显色指数(符 号Ri)表示。光源对某一选定的标准颜色样品的显色指数称为特殊显色指数,而光源对 CIE规定的8种颜色的特殊显色指数的平均值则称为一般显色指数。
避免眩光
眩光就是在视野中由于亮度的分布或范围不适宜,或在空间或时间上存在着极端的亮度
对比,以致引起不舒适和降低物体可见度的视觉条件。 根据眩光对视觉的影响程度分为
失能眩光 降低视觉功效和可见度的眩光称为失能眩光。 不舒适眩光
从形成眩光的过程分为
反射眩光
反射眩光是由视野中的光泽表面的反射所产生的。反射眩光往往难以避开,故
为“物理亮度(或称亮度)”,后者称为“表观亮度(或称明亮度)”。
照度和亮度的关系
这就是常用的立体角投影定律,它表示某一亮度为Lα的发光表面在被照面上形成的照度值的
大小,等于这一发光表面的亮度Lα与该发光表面在被照点上形成的立体角Ω的投影(Ωcosi) 的乘积。这一定律表明:某一发光表面在被照面上形成的照度,仅和发光表面的亮度及具在被 照面上形成的立体角投影有关。 例题
色温度,简称为光源的色温,并用符号Tc表示,单位是绝对温度(K)。 通常把某一种光源的色品与某一温度的黑体的色品最接近时的黑体温度称为相关色温,
以符号T表示。凡色品坐标点位于黑体轨迹附近,都可以自该色品坐标点起,沿着与最 接近的等温线相平行的方向作一直线,此直线与黑体轨迹相交点指示的温度就是该光源 的相关色温。 光源的显色性
处,即在黄绿光部位最亮,越趋向光谱两端的光显得越暗。V'(λ)曲线表示 暗视觉时的光谱光视效率,它与V(λ)相比,整个曲线向短波方向推移,长 波端的能见范围缩小,短波端的能见范围略有扩大。这种在不同光亮条件下人
眼感受性不同的现象称为“普尔钦效应(Purkinje effect)”。在设计室内颜
色装饰时,根据装饰物色彩所处环境的明暗可能变化程度,充分考虑到上述效 应,选择相应的亮度和色彩对比,从而达到预期的视觉效果。 基本光学单位及应用 光通量
觉。在一定条件下,亮度×时间=常数(邦森-罗斯科定律),也就是说,呈现时间越
少,越需要更高的亮度才能引起视感觉。物体愈亮,察觉它的时间就愈短。 当人们从明亮环境走到黑暗处(或相反),这时,就会产生一个原来看得清,突然变成
看不清,经过一段时间才由看不清东西到逐渐又看得清的变化过程,这叫做“适应”。 从暗到明的适应时间短,称“明适应”。
均匀扩散材料
定向扩散材料 视度及其影响因素
视度
看物体的清楚程度称为视度
影响因素 亮度
物件尺寸
物体尺寸,眼睛至物件的距离均影响人们观看物件的视度。对大而近的物件看得清楚,
反之则视度下降。物件尺寸d、眼睛至物件的距离l形成视角a,其关系如上。物件尺寸d
是指需要辨别的尺寸。 对比
识别时间 眼睛观看物体时,只有当该物体发出足够的光能,形成一定的刺激,才能产生视觉感
彩度(曾称为饱和度)
彩度是用距离等明度无彩点的视知觉特性来表示物体表面颜色的浓淡,并给于
分度,简而言之,彩度指的是彩色的纯洁性。 颜色混合
色度学是研究人的颜色视觉规律、颜色测量的理论与技术的科学。
光源色的颜色光的加法混合(红、绿、蓝) 表观颜色相同的色光,不管它们的光谱组成是否一样,颜色相加混合中具有相同的 效果。如果颜色A=颜色B,颜色C=颜色D,那么只要在颜色光不耀眼的很大范围 内有: 颜色A+颜色C=颜色B+颜色D 上式称为颜色混合的加法定律,常称为格拉斯曼定律(代替律),这是2º视场色度 学的基础。
材料的光学性质
反射、吸收和透射光通量与入射光通量之比,分别称为光反射比(曾称为反光系数)ρ、光吸收 比(曾称为吸收系数)α和光透射比(曾称为透光系数)τ
定向反射和透射
光线射到表面很光滑的不透明材料上,就出现定向反射现象。 光线射到透明材料上则产生定向透射。
扩散反射和透射
半透明材料使入射光线发生扩散透射,表面粗糙的不透明材料使入射光线发生扩散反射。
直接眩光
直接眩光是由视野中的高亮度的或未曾充分遮蔽的光源所产生的。
直接眩光可用下述措施使其减轻或消除: (1)限制光源亮度。 (2)增加眩光源的背景亮度,减少两者之间的亮度对比。 (3)减小形成眩光的光源视看面积,即减小眩光源对观测者眼睛形成的立体 角。 (4)尽可能增大眩光源的仰角。
颜色
颜色是光作用于人眼引起的除形象以外的视觉特性。
人眼观看同样功率的辐射,在不同波长时感觉到的明亮程度不一样。人眼的这种特
性常用光谱光视效率(V(λ))曲线来表示。它表示获得相同视觉感觉时,波长入
m和波长入的单色光辐射通量的比。 普尔钦效应 因为在明、暗环境中分别是由锥体和杆体细胞起主要作用,所以明、暗视觉 具有不同的光谱光视效率曲线。如图8-4,这二条曲线代表等能光谱波长入的 单色辐射所引起的明亮感觉程度。明视觉曲线V(λ)的最大值在波长555mm
比直接眩光更为讨厌。 反射眩光可用下述方法使其减少至最小程度: (1)尽量使视觉作业的表面为无光泽表面,以减弱镜面反射而形成的反射眩 光; (2)应使视觉作业避开和远离照明光源同人眼形成的镜面反射区域; (3)使用发光表面面积大、亮度低的光源; (4)使引起镜面反射的光源形成的照度在总照度中所占比例减少,从而减少 反射眩光的影响。
为混色图。
孟赛尔表色系统
孟塞尔于1905年创立了采用颜色图册的表色系统,它就是用孟塞尔颜色立体模型(图833)所规定的色调、明度和彩度来表示物体色的表色系统。在孟塞尔颜色立体模型中,
每一部位均代表一个特定颜色,并给予一定的标号,称为孟塞尔标号。
任何一种物体色都可以用孟塞尔表色系统来标定,即先写出色调H,然后写明度值V,再 在斜线后面写出彩度C: HV/C=色调明度/彩度 色差
色差ΔE就是以定量表示的色知觉差异,它表示色空间中两个颜色点之间的距离,并可用相应
的色差公式计算得。 光源的色温和显色性
光源的色温和相关色温
在不同温度下,对应的光色变化在CIE1931色品图上形成弧形轨迹,叫做黑体轨迹或称 为普朗克轨迹。
通常把某一种光源的色品与某一温度下的黑体的色品相同时黑体的温度称作为光源的颜
颜色颜色的基本特性
颜色形成 物体色
光被物体反射或透射后的颜色称为物体色。
表面色
通常把漫反射(均匀扩散反射)、不透明物体表面的颜色称为表面色。
颜色的分类和属性 无彩色
无彩色是指从白到黑的一系列中性灰色。
有彩色
有彩色是指除无彩色以外的各种颜色。
色调(色相)
色调是各彩色彼此相互区分的视感觉特性。
明度
明度是颜色相对明暗的视感觉特性。
光通量是指某一光源向四周空间发射出的总光能量
发光强度
光通量的空间密度,称为发光强度
照度
常用落在被照面单位面积上Байду номын сангаас光通量多少来衡量它被照射的程度,这就是常用的照度
发光强度和照度的关系
某表面的照度E与点光源在这方向的发光强度I成正比,与距光源的距离r的平方成反比。这就
是计算点光源产生照度的基本公式,称为距离平方反比定律。
亮度
视网膜上物像的照度是和发光体在视线方向的投影面积 Acosα成反比,与发光体朝视线方向
的发光强度Iα成正比。我们把这一概念称为亮度 。
亮度反映了物体表面的物理特性;而我们主观所感受到的物体明亮程度,除了与物体表面亮 度有关外,还与我们所处环境的明暗程度有关。为了区别这两种不同的亮度概念常将前者称
锥体细胞起作用的视觉。明视觉能够辨认很小的细节,此时人眼具有颜色感觉,而
且对外界亮度变化的适应能力强。暗视觉是指在黑暗环境中(低于百分之几cd/m2
的亮度水平),主要由视网膜杆体细胞起作用的视觉。暗视觉只有明暗感觉而无颜 色感觉,也无法分辨物件的细节,对外部变化的适应能力低。 有颜色感觉 光谱光视效率
第八章 建筑光学基本知识
眼睛与视觉 瞳孔-光圈 水晶体-透镜 视网膜-胶卷 感官细胞 锥体细胞 杆体细胞 人的视觉活动的特点 视看范围有一定的局限性
人的头部不动时人眼的视看范围为:水平面180°;垂直面130°,上方为60°,下方
为70°。 形成明、暗视觉
明视觉是指在明亮环境中(低于几个cd/m2以上的亮度水平),主要由视网膜的