明度
明度(brightness)是眼睛对光源和物体表面的明暗程度的感觉,主要是由光线强弱决定的一种视觉经验。一般来说,光线越强,看上去越亮;光线越弱,看上去越暗。
明度也指颜色的明暗程度。色调相同的颜色,明暗可能不同。例如,紫色和粉红色都含有红色,但前者显暗,后者显亮。
明度与波长
在可见光谱范围内,人眼对不同波长的光线的感受性是不同的。这种情况可以用光谱敏感函数(或光谱光效率函数)来说明。从右图可以看出,椎体细胞(明视觉)能吸收可见光谱所以波长的光,但它对光谱的中央部分(约555nm)最敏感,而对低于500nm和高于625nm的波长的敏感性要差得多。棒体细胞(暗视觉)也具有覆盖整个可见光谱的光谱光效率函数,但与椎体细胞相比,它们对较短的波长具有最大的感受性。棒体细胞的整个曲线向光谱较短的一端移动约50nm。它们对短波一端较敏感,而对波长超过620nm的红光,几乎是不敏感的。
明度与视亮度
由于我们看到的大多数光线都是经由物体表面反射后进入眼睛的,而不是直接从光源来的,因此,明度不仅决定于物体照明的强度,而且决定于物体表面的反射系数。光源的照度越高,物体表面的反射系数越大(最大为1),看上去就越明亮。但是,光强与明度并不完全对应,如一个手电筒的亮光,白天显暗,夜晚显亮。可见,光源的强度相同,而引起人们的明暗感觉则是不一样的。
视亮度(lightness)是指从白色表面到黑色表面的感觉连续体。它是由物体表面的反射系数决定的,而与物体的照度无关。物体表面的反射率高,显得白;反射率低,显得黑。
明度的绝对阈限和差别阈限
在正常情况下,人的视觉系统能够对多大范围的光强作出反应,经测定,这个范围大约从10烛光/m到10烛光/m。根据光强对视觉得不同影响,这个范围又可以划分为暗视觉范围(10烛光/m~10烛光/m)、中间视觉范围(10烛光/m)和明视觉范围(10烛光/m~10烛光/m)。超过10烛光/m的光强,对人眼有破坏作用;低于10烛光/m,人眼就不能觉察了。后者成为视觉系统对光强的绝对阈限。
明度的差别阈限在光强为中等强度时,符合韦伯定律,其数值近似于1/100。在刺激极弱时为100/100,在光刺激极强时,韦伯比值K可缩小到1/167。
明度的绝对阈限与差别阈限的大小,都与光刺激作用的网膜位置有关。网膜上棒体细胞分布较密集的地方,对光的感受性较高,因而明度的绝对阈限值较低。相反,在椎体细胞集中的中央窝部位,对明度分辨的阈限值较高。