利用人类视觉感知引导亮度和色度测量

人眼含有可以对光线（电磁波）作出反应的感光细胞，它们会捕捉光线并将其转换为信号，然后，我们的大脑将其解读为周围世界的图像。感光细胞主要有两种类型：视杆细胞和视锥细胞。视杆细胞使我们能够在弱光下看到东西（暗视觉），但不提供色觉或空间视敏度。视锥细胞可以在较高的光线水平下提供视觉（明视觉），并且提供色彩感知和空间视敏度。

视锥细胞共有三种类型，每种视锥细胞对不同波长范围（在一定程度上重叠）的光线敏感。人类可见的整个光谱范围大约在380纳米（nm）到750纳米（nm）之间。人眼中的每个视锥细胞对该波长范围内的一部分光线作出反应（通常，视锥细胞与红光、蓝光和绿光波长范围相关联，分别以S、M和L表示，与短波长、中波长和长波长相对应）。

人眼中含有的视锥细胞负责人类对色彩的感知。“S”视锥细胞通常对较短的波长（例如：蓝光）作出反应，“M”视锥细胞对中波长（绿光）作出反应，而“L”视锥细胞则对较长的波长（红光）作出反应。
 

上面的条形图显示了整个电磁辐射光谱，包括不可见的波长（比如：X射线、微波和无线电波），按波长递增顺序绘制。下面的条形图是可见光谱的放大视图，即人眼可以感知的狭窄电磁光谱范围。

亮度测量学是测量人眼所感知光线的科学，色度测量学则基于人类对色彩的感知将相同的原理应用于测量不同波长的光。（相比之下，辐射测量学是测量所有波长光线的科学，包括人类视觉范围之外波长的光线。）1931年，国际照明委员会（CIE）定义了科学量化色彩物理特性的标准，以确保能够精确地表示和再现这些色彩。色域是显示设备上可获取的（可产生的）所有色彩的集合（整个CIE色彩空间的子集）。¹

CIE 1931色彩空间图示，显示了人眼可见的所有颜色。黑色数字表示可见光谱波长，而感知的颜色则以这些范围内的坐标点（x和y）表示。

亮度和色度测量

亮度测量系统（比如：成像亮度计和色度计）使用与CIE匹配的滤光片和科学级图像传感器来应用这些方法，以采集富有意义的数据，用于指导基于人类视觉感知的设计和现今许多设备的评估。通过采用亮度测量技术，制造商们可以在设计和生产过程中充分利用亮度和色度测量标准原理，从用户实际观看体验的角度可靠地评估显示器、背光组件和光源的视觉质量。这为制造商们提供了实现产品质量目标的方法。

瑞淀ProMetric®成像色度计，内置三色刺激滤色轮（左）。这些滤色片使系统能够根据标准CIE色彩匹配函数（代表人类对可见波长的视觉反应）测量亮度（右）。

过去25年多以来，瑞淀光学系统一直利用这些科学原理测量亮度和色度。瑞淀与照明、消费类电子产品、显示器、汽车、航空航天等众多行业的领先公司密切合作，测量LED、车载前照灯等光源；智能手机显示屏、电视机屏幕、抬头显示（HUD）和头戴式AR/VR设备；以及玻璃和金属等非发光表面（利用光线的细微变化来进行缺陷检测）。

瑞淀提供了许多资源来介绍基于人类视觉反应的测量方法的基本指导原则，无论您是亮度和色度测量领域的初学者还是经验丰富的专业人士，我们相信您都能从中有所收获。在瑞淀近期举行的网络研讨会：“亮度和色度测量原理及应用”上，您可以了解更多有关测量和量化人类视觉、 光之语、亮度测量和色度测量应用以及瑞淀如何应对AR/VR显示设备、MicroLED等独特新型显示技术测量挑战方面的信息。该网络研讨会是在 Photonics Media的协作下举办的，介绍了亮度和色度测量的基本科学原理及应用。主讲人Jessy Hosken（瑞淀产品工程师）对亮度测量和色度测量进行了基本概述，并介绍了利用这些原理来精确量化人类视觉反应以指导照明和显示器产品质量评估的亮度测量技术。该网络研讨会的主题包括：

• 人眼如何对光线和色彩作出反应
• 基于CIE三色刺激曲线量化色度
• 能够复制人类视觉反应的测量技术
• 光学测量系统及其在光源和显示器测量应用中的成像优点

您可以通过Photonics Media免费注册，然后 按需观看 该网络研讨会。

引用文献：

1.    Carter, E., Schanda, J., Hirschler, R., Jost, S., Luo, M., Melgosa, M., … Wold, J. (2018). CIE 015:2018 Colorimetry, 4th Edition. doi: 10.25039/tr.015.2018