Характеристика яркости света
Яркостью называется сила света, излученная с определенной площади объекта в заданном направлении (L=I/S).
Обратите внимание! Речь идет не только об излучаемом свете, но и об отраженном.
Яркость солнца
Поверхности с разными отражающими способностями при одинаковой освещенности имеют разные показатели яркости. На это влияют окраска и отражающие свойства объектов.
Этот параметр света, излучаемый поверхностью под углом Ф, равен отношению силы луча (I) к площади его проекции (S).
Яркость
Ни знаменатель, ни числитель этого отношения не зависят от расстояния до объекта, поэтому данная величина им тоже не обусловлена.
Если наблюдаемый объект находится под углом, отличающимся от 90 градусов, при расчетах учитывается также косинус данного угла: L=Ia/(S*cosa).
Вычисляя показатель для обычных ламп накаливания, учитывают, что проекция их поверхности имеет форму круга. А у газоразрядных источников света она представлена прямоугольниками. У объектов неправильной формы при измерениях могут быть захвачены промежутки между участками поверхности, не излучающие свет.
Яркости некоторых объектов
На заметку! Не стоит путать яркость с освещенностью, которая определяется отношением плотности света к площади освещенного объекта.
Яркость-светлота
Напомню основные понятия физической оптики: 1. Сила света. Под силой света понимают величину светового потока, приходящуюся на единицу телесного угла. Источник света предполагается точечный. Сила света измеряется в канделах (кд). 2. Яркость (прямого или отраженного) излучения. Если источник света не точечный, говорят о яркости излучения (или поверхностной яркости). Яркость измеряется в нитах(1нт=1кд/1м2). 3. Освещенность. Освещенностью называется величина светового потока, падающего на единицу поверхности. Освещенность измеряется в люксах (лкс).
В ощущении цвета — яркости соответствует светлота. Яркость падающего или отраженного света — физическая основа светлоты соответствующего цвета. Так же, как и яркость — светлота, освещенность – важное для цветокоррекции понятие физической оптики.
. Освещенность обратно пропорциональна квадрату расстояния до источника света.
Падение яркости на первом метре и падение яркости между первым и вторым метром
Освещенность солнцем предметов, находящихся по отношению к солнечному лучу под одним углом, равна, так как в ограниченном пространстве данного пейзажа предметы находятся практически на одном расстоянии от солнца. Напротив, освещенность предметов в комнате убывает чрезвычайно быстро по мере удаления от окна или лампы.
Вместе с тем освещенность прямо пропорциональна косинусу угла, составленного падающим лучом и нормалью к поверхности предмета. Следует иметь в виду, что, даже зная яркость излучателя, подсчитать освещенность данного предмета не просто, так как приходится суммировать световой поток, падающий на освещенную площадку от разных точек источника света, учитывая как интенсивность излучения по данному направлению, так и расстояние от площадки до данной точки излучателя и, наконец, угол падения светового потока на площадку. Как принято говорить в физике, освещенность – есть величина «интегральная». Никто, конечно, не производит расчеты при проведении коррекции изображения — воспринимаемая освещенность сюжета в изображении достигается визуальным контролем и зависит от квалификации цветокорректора.
Полезно иметь в виду, что глаз человека реагирует на яркость излучения, а не на количество световой энергии, в отличии от матрицы фотоаппарата. Величина эффекта от действия света на глаз (интенсивность ощущения света) не зависит от времени действия света. После того как глаз приспособился к свету, мы сохраняем относительно постоянное впечатление яркости. При проведении коррекции мы должны принимать во внимание, что адаптация глаза зрителя по освещенности не происходит для каждого изображения по отдельности — а в основном зависит от яркости освещения «просмотрового» места, а значит свето-теневые отношения изображения для просмотра в галереи, где освещение достаточно низкое по яркости и рассеянное — глаз адаптирован для восприятия в низкой освещенности, когда самым светлым воспринимается самая светлая точка на изображении и глаз «готов» к восприятию деталей в теневой области и «согласен» с отсутствием деталей в крайних тенях. При подготовке изображения для публикации в книге (журнале) — внешнее освещение просмотра достаточно яркое, а самая светлая точка — белый лист бумаги, на которой напечатано изображение. Из-за этого изображения, подготовленные фотографами, в многостраничном издании выглядят браком — «вуаль» и «чернота». Фотографы сейчас ориентированы на восприятие изображений с экрана монитора (самое светлое — светлая точка изображения и внешнее освещение просмотрового места всегда ниже «излучения» изображения с монитора) — это условия «галереи».
Изображение, подготовленное для комфортного восприятия с монитора или для принта в «галерею».
Изображение в галерее
Изображение подготовленное для печати в издании, альбоме
Свет и цвет — одно и то же? Свет – излучение. Он принадлежит пространству. Цвет принадлежит предмету. Солнце излучает свет. Небо на заре светится, светятся диск луны, лампа. Предметы обычно не светятся, они не источники света. С другой стороны впечатление цвета вызывается именно поступающими в глаз излучениями, и, если отрешиться от эффектов последействия цветового раздражителя, только ими.
Мы противопоставляем свету цвет, не отдавая себе отчета в том, что цвет в конечном итоге также излучение, но менее яркое. Если лист белой бумаги освещен ярким снопом света, охватывающим также и окружающие предметы, мы видим белый цвет. Но если точечно осветить тем же светом один только лист бумаги, вырвав его снопом света из окружения, лист будет казаться светящимся, излучающим белый свет. На самом деле лист бумаги и в первом и во втором случае излучает один и тот же отраженный от него поток световых волн. Относительно слабое излучение мы воспринимаем как цвет, сильное – как свет. Свет, падающий на окружающие нас предметы, вызывает множество градаций тона (светлоты). Первая причина различий тона ослабление светового потока в пространстве, вторая – в разнообразии окраски предметов, то есть в способности вещества сильнее или слабее поглощать световой поток.
Отраженное излучение будет тем ярче и предмет тем светлее, чем менее сильно вещество поглощает падающий на него свет. Отношение между освещенностью предмета и яркостью отраженного от него излучения называют «альбедо»(от album – белое). Идеально белое отражает и рассеивает весь падающий на него световой поток. Альбело идеально белого равно таким образом единице. Альбедо черного приближается к нулю. Альбедо белой бумаги составляет примерно 0,8. Альбедо порошка титановых белил – около 0,9. Альбедо не меняется при изменении освещения и составляет физическую основу того, что можно было бы назвать светлотой предметного цвета. Предметную светлоту мы видим, а не только помним или знаем. Этому учит весь наш предметный опыт, повседневная практика человека. Если из двух предметов светлый находится в тени, а темный на свету, мы все же можем во многих случаях верно ответить на вопрос, окраска какого из них светлее.
Но мы видим, ожидаем также различия тона, вызванные объективной разницей в яркости отраженного излучения, а эта последняя связана не только с окраской предметов, но и с различной освещенностью. Одни предметы освещены, на другие падает тень. Пространство расчленяется светом и тенью. Разные плоскости предмета освещены сильнее или слабее в зависимости от положения их относительно источника света. Свет и тень формируют на изображении форму предмета. И в то же время окраска (цвет) завязана на освещенность сцены — цвет должен соответствовать освещенности и освещенность не должна входить в противоречие с цветом (ожидаемым цветом предметов сцены).
Мы видим и непрерывные переходы тона от света к тени и скачки тона. Во всех этих случаях речь идет уже не о предметной светлоте, а о тоне как видимой яркости отраженного излучения. Сюда же относятся и градации тона, связанные с пространством, пространственными планами. Вспомним ряд уходящих вдаль фонарей.
Дальние фонари не светятся. Вспомним сглаживание тональных различий в дальних планах по сравнению с ближним. Всюду здесь имеется в виду тон как видимая яркость излучения. Освещение не только вызывает градации силы тона, вступая в сложное взаимодействие с предметной светлотой, но и объединяет краски по тону, подчиняет их общему тону. Общий тон – прямое следствие общей освещенности. Общий тон и освещенность меняются в очень больших пределах не только в зависимости от того, что изображено на изображении- открытое поле, на узкая улица или помещение, не только в зависимости от погоды, времени дня, но и от ряда других причин, например от времени года, от географической широты. Фактическая освещенность рассеянным светом неба на широте Петербурга в час дня в январе в 5 раз меньше освещенности в то же время дня в июне и равна освещенности рассеянным светом неба июньским вечером (в 7 часов вечера). Прямой солнечный свет увеличивает освещенность в июньский полдень еще в 5-6 раз. Несомненно, мы замечаем разницу в общей освещенности. Налетела грозовая туча, и мы говорим: «как потемнело». Но глаз быстро привыкает к изменившейся освещенности. Ее специфика сглаживается.
В комнате при дневном свете освещенность, достаточная для чтения книги, приблизительно в 50 раз меньше освещенности «рассеянным» светом неба в январе в час дня. И действительно, снег с первых минут слепит нас, когда мы выходим из комнаты на улицу. Однако мы так привыкаем к комнатному освещению, что натюрморт, поставленный в комнате на столе, художник, может быть, напишет почти такими же светлыми красками, как и натюрморт, поставленный в саду при рассеянном свете неба. Что же сказать о темных интерьерах, изображенных в совсем не темных картинах Адрианом ван Остаде, об освещенности свечей в «Снятии с креста» Рембрандта? Освещенность – могучий источник тонального объединения. Она создает диапазон светлот данного куска и состояния природы. Она увеличивает и уменьшает число видимых светлот, вызывая то множество резких различий, то уводя предметы в цветовую неразличимость. Тональное решение изображения должно быть целиком и полностью поставлено в зависимость от содержимого изображения, его сюжета — от контекста.
В свое время физик Гельмгольц, писавший о живописи, пытался дать простое правило для трансформации тонового диапазона реальной сцены в тоновый диапазон изображения, основываясь на том факте, что чувствительность глаза обратно пропорциональна общей освещенности. Гельмгольц рекомендовал художникам брать каждое пятно картины во столько раз темнее природного пятна, во сколько освещенность картины меньше общей освещенности в изображаемом природном мотиве. Отношения на картине должны казаться при этом тождественными природным отношениям. В распоряжении художников тоновый диапазон больше, чем тоновый диапазон офсетной печати, с которым имеет дело цветокорректор.
Работая с изображением важно выстроить баланс свето-теневых соотношений отношений, что бы зритель «поверил». И тут присоединяется еще один фактор — подготовленность аудитории к восприятию условностей и символизма изображения. Неискушенный зритель не поймет импресионистских по стилю изображений — увиденное войдет в противоречии с его опытом восприятия изображения, как «кальки» действительности. То, что прощается в семейном фотоальбоме, то чем восторгаются на фото выставках и фото сайтах в печатном многостраничном издании вызывает обычно отторжение и неприятие, но это уже из области психологии..
Читайте книгу Н. Волкова Цвет в живописи.
Какими приборами измерять яркость света
При инспекции охраны труда и соблюдения техники безопасности применяются яркомеры. В их число входят экспонометры и специальные датчики.
Конструкция устройств отличается наличием ограничителя угла обзора (обычно тубус, решетка или линза). Если область светоприема у них прямоугольной формы, то угла охвата сразу два – один расположен по горизонтали, другой – по вертикали.
Углы охватов приборов
Дополнительно! У профессиональных аппаратов в базовой комплектации установлены прицельные визиры.
Чувствительность прибора находится в прямой зависимости от квадрата угла его охвата. Максимальное расстояние от яркомера до точки измерения также зависит от его технических характеристик.
Расстояние от яркомера до объекта измерения
Обратите внимание! При превышении предельно допустимого расстояния в поле измерения прибора попадают посторонние предметы, расположенные по соседству с источником света.
Яркость объекта можно измерить двумя способами – прямым и косвенным. В первом случае прибором напрямую измеряются максимальный и минимальный параметры, во втором – оцениваются контрасты светлот и освещения.
Как правильно измерять яркость света
При тестировании лампочек и других осветительных приборов досконально выяснить уровень их яркости затруднительно, в виду округлости их поверхности. Чаще всего этот показатель определяют у мониторов, дисплеев и ТВ экранов.
Для того, чтобы получить верные показатели, необходимо соблюсти следующие условия:
- Экранировать объектив от посторонних источников света. В помещении можно производить замеры в условиях полной темноты.
- На объект измерения не должна падать тень (в том числе от прибора и человека, снимающего показания яркомера).
Тень на объекте измерения яркости
- В поле зрения датчика не должно находиться ничего, кроме измеряемого источника света.
- В начале и конце измерений проверяют уровень напряжения в сети.
- При наличии естественного источника света, отношение его освещенности к этому параметру не может превышать 0,1.
- Измерения производятся при нормальных погодных условиях.
Вам это будет интересно Формулировка и определение закона Ома
Порядок измерения
Необходимый порядок действий для измерения уровня яркости:
- Включить яркомер и установить на нем режим измерения.
- Расположить его как можно ближе к источнику света, перпендикулярно лучам (параллельно поверхности).
Обратите внимание! Если поверхность горячая, расстояние до объекта измерения должно быть не меньше 1 см.
- Во время снятия показаний прибор должен находиться в статическом положении.
- Произвести замеры в нескольких точках, затем рассчитать среднее значение.
Точки измерения яркости монитора
Нормы яркости света
Показатель свыше 160 000 кандел на м2 вызывает неприятные ощущения в глазах и слезоточивость. Поэтому производители ламп увеличивают площадь источников света (нить накаливания лампочки) за счет крупных матовых плафонов. Такой свет приятней и безопасней для органов зрения человека, не оказывает негативного воздействия на концентрацию внимания.
Нормы яркости по ГОСТ Р 52870-2007
Измеряя этот показатель, учитывают:
- При адаптации к свету данная величина должна быть ≥ 10 кд/м2, к тени – не более 0,01 кд/м2.
- На экранах этот параметр для монохромного изображения в норме должен составлять свыше 3 000 кд/м2, цветного – 10 000 кд/м2 (при этом, для каждого цвета более 1 500 кд/м2).
- При определении этого светового показателя в разных точках экрана разница между максимальным и минимальным числами определяется отношением первого значения ко второму, и величина должна быть в пределах от 0 до 0,7.
- Ночные показатели яркости должны быть в 2–100 раз меньше дневных.
Обратите внимание! Яркость мониторов при наличии внешнего освещения не нормируется.
Монитор при внешнем освещении
Яркость света – это очень важный параметр, влияющий на зрение и работоспособность человека, и им не стоит пренебрегать. Таким образом, для безвредной работы с монитором внутри помещения, можно установить на устройство регулятор яркости, который будет менять ее показатели в 10–100 раз, в зависимости от времени суток и наличия естественного освещения.
Вам это будет интересно Определение плюса и минуса в электротехнике
В чем измеряется яркость экрана монитора и телевизора
Что такое яркость экрана это один из важных параметров по которым выбирают монитор, ноутбук и телевизор. Единицы измерения яркости характеризуют отображение в экране белого цвета при наружном освещение. Чем больше будет яркость у монитора тем лучше будет видно изображение при сильном солнечном свете вот что такое яркость монитора. Единица измерения яркости экрана зависит от отражающей способности покрытия монитора так как при одной и той же освещённости яркость у разных экранов может отличаться. Многих интересует вопрос в чем измеряется яркость монитора, ноутбука, телевизора? Так вот любая яркость измеряется в канделах с 1 квадратного метра экрана. Яркость кд/м2 что это такое? Раньше кандел приравнивали к яркости свечения обычной парафиновой свечи. Просто в канделах производить измерение яркости экрана нельзя так, как чем больше будет экран тем ярче он будет освещать тёмную комнату. Поэтому если яркость у мониторов измерять только в канделах взятых со всей площади экрана, то у экранов с большей диагональю всегда будет больше яркость чем у экранов с меньшей диагональю. Чтобы избежать этого неправильного измерения, начали измерять яркость монитора из расчёта 1 квадратного метра. Пример.
- Экран с диагональю 90 см будет иметь площадь примерно 0,32 м2.
- Экран с диагональю 45 см будет иметь площадь примерно 0,08 м2.
- При этом у обоих мониторов будет указана одинаковая яркость всего экрана например 10 кандел.
Тогда у экрана с диагональю 90 см будет яркость 31,25 кд/м2, а у экрана с диагональю 45 см будет яркость 125 кд,м2. Поэтому по яркости точно брать нужно экран с диаметром 45 см так как днём на нём всё прекрасно будет видно, а на экране с диагональю 90 см всё изображение будет блекнуть от попадающего на него света. Раньше производили только ЭЛТ мониторы. В чем измеряется яркость экрана ЭЛТ монитора, тоже в канделах с квадратного метра. Причём у ЭЛТ мониторов даже у самых дорогих моделей яркость едва достигала 250 кд/м2. В каких единицах измеряется яркость у современных ЖК, тоже в канделах с квадратного метра. У таких современных мониторов яркость намного выше и может достигать 500 кд/м2.
Узнать яркость монитора по модели можно на market.yandex.ru
У ЖК мониторов имеется подсветка с помощью которой регулируется яркость. Так как яркость экрана регулируется поэтому она и имеет максимальную и минимальную величину. Для работы с текстом нужно выбирать мониторы с яркостью от 70 до 130 кд/м2. Для просмотра фильмов и для игр рекомендуется выбирать мониторы с яркостью свыше 250 кд/м2. При выборе монитора посмотрите как будет выглядеть на нём темноватая картинка при максимальной и минимальной яркости. Если вы собираетесь сидеть с ноутбуком или планшетом на улице, то нужно выбирать такой гаджет у которого большая яркость. Если установить на устройстве сильную яркость, то вы будете всё прекрасно видеть на экране даже в самую солнечную погоду. Теперь вы знаете в чем измеряется яркость дисплея.
