비시감도

3. 표준 분광 시감 효율

사람의 눈은 파장에 따라 빛을 다르게 감지한다. 이러한 감도의 차이를 나타내는 값을 비시감도라고 한다. 사람이 최대 감도를 갖는 파장에서 느끼는 세기를 "1"로 하고, 다른 파장의 밝기를 느끼는 정도를 그 비율(1 이하의 수)로 나타낸다.

국제조명위원회(CIE)와 국제도량형총회는 사람들의 평균적인 분광 시감 효율을 바탕으로 세계 표준이 되는 '''표준 분광 시감 효율'''(또는 '''표준 비시감도''')을 규정했다. 밝은 곳에서는 555nm(나노미터) 부근의 빛을, 어두운 곳에서는 507nm 부근의 빛을 가장 강하게 느낀다. 표준 분광 시감 효율에는 '''명소시 표준 분광 시감 효율'''()과 '''암소시 표준 분광 시감 효율'''()이 있다.

3. 1. 명소시 (Photopic Vision)

• Φ_v는 광속이며, 루멘 단위이다.
• Φ_e,λ는 스펙트럼 복사속이며, 나노미터당 와트 단위이다.
• (''λ'')는 ''V''(''λ'')라고도 하며, 휘도 함수로, 무차원이다.
• ''λ''는 파장으로, 나노미터 단위이다.

3. 2. 암소시 (Scotopic Vision)

3. 3. 중간시 (Mesopic Vision)

4. 최대 시감도

최대 시감도란 시감도가 최대가 되는 빛의 파장이다. 밝은 장소에서는 많은 사람이 파장 555nm에서 시감도가 최대가 되므로 명소 최대 시감도는 파장 555nm로 여겨진다. 555nm에서의 시감도는 683lm/W로 여겨진다.

매우 낮은 조도 수준에서는 눈의 감도가 원추 세포가 아닌 간상 세포에 의해 매개되며, 젊은 눈의 경우 자주색 쪽으로 이동하여 507nm 부근에서 최고조에 달한다.

5. 표준의 개선

CIE 1924 광시야 ''V''(''λ'') 광도 함수는 CIE 1931 색상 일치 함수의 y(''λ'') 함수로 포함되어 있는데, 파란색 스펙트럼에서 느껴지는 밝기(휘도)를 실제보다 낮게 평가한다는 문제가 오랫동안 지적되어 왔다. 이러한 표준 함수를 개선하여 인간의 시각을 더 잘 반영하려는 여러 시도가 있었다.

1951년 딘 B. 저드가 개선하고, 1978년 보스가 개선한 결과 CIE ''V''_M(''λ'')로 알려진 함수가 개발되었다. 더 최근에는 Sharpe, Stockman, Jagla & Jägle (2005)가 Stockman & Sharpe 원추 기본색과 일치하는 함수를 개발했다.

Stockman & Sharpe는 이후 2011년에 색채 적응의 영향을 ''주간광''(밝은 환경)에서 고려하여 개선된 함수를 제작했다.^[2] 2008년 그들의 연구^[3]는 "발광 효율 또는 V(λ) 함수는 색채 적응에 따라 극적으로 변화한다"는 것을 밝혀냈다.^[4]

6. 색각 이상과 시감도

색각 이상은 파장에 따른 눈의 감도에 변화를 준다. 적색약을 가진 사람의 경우, 눈의 반응 최고점이 스펙트럼의 단파장 부분(약 540nm)으로 이동하며, 녹색약을 가진 사람의 경우, 스펙트럼의 최고점이 약 560nm로 약간 이동한다.^[9] 적색약 환자는 670nm 이상의 파장의 빛에 대한 감도가 거의 없다.

7. 순물리량과 심리물리량

'''방사량'''은 빛의 강도를 나타내는 수량의 총칭이다. 방사량은 사람의 지각이나 명암 감각 등과는 직접 대응하지 않는다. 예를 들어 적외선이나 자외선은 방사 에너지를 가지지만 사람에게는 전혀 밝기로 보이지 않는다. 그래서 방사량은 순수한 물리량이라는 의미로 '''순물리량'''이라고 불린다. 이에 반해 '''측광량'''은 사람이 느끼는 밝기를 나타내는 수량의 총칭이다. 이것은 방사량에 사람의 분광 감도를 고려하여 계산한 것으로, 물리량이지만 사람의 느낌이 가미되어 있다는 의미에서 '''심리물리량'''이라고 불린다.^[16]

국제 단위계에서는 파장 555nm에서의 시감도 683lm/W를 최대 시감도로 하는 "명소시 분광 시감 효율"을 순물리량에 곱하여 광속, 광도, 조도, 휘도, 광량과 같은 심리물리량으로 하고 있다.

^[16]

8. 관련 단위 (국제단위계)

참조

_[1] 서적 ISO/CIE 23539:2023 CIE TC 2-93 Photometry — The CIE system of physical photometry https://www.iso.org/[...] ISO/CIE 2023-01-01
_[2] 논문 A Luminous Efficiency Function, V*D65(λ), for Daylight Adaptation: A Correction 2011-02-01
_[3] 논문 The dependence of luminous efficiency on chromatic adaptation. 2008-12-15
_[4] 논문 Cone fundamentals and CIE standards http://www.cvrl.org/[...] 2023-10-27
_[5] 웹사이트 Colorimetry -- Part 1: CIE standard colorimetric observers https://www.iso.org/[...] 2018-12-09
_[6] 웹사이트 Kay & Laby;tables of physical & chemical constants;General physics;SubSection: 2.5.3 Photometry http://www.kayelaby.[...] National Physical Laboratory; UK 2018-12-09
_[7] 웹사이트 Scotopic luminosity function http://www.cvrl.org/[...]
_[8] 문서 Photopic and Scotopic lumens - 4: When the photopic lumen fails us http://www.visual-3d[...]
_[9] 서적 Contributions to Color Science https://books.google[...] NBS
_[10] 논문 The use of sodium lamps to brightly illuminate mouse houses during their dark phases http://la.rsmjournal[...]
_[11] 서적 色彩学の基礎 文化書房博文社
_[12] 서적 色彩工学入門 定量的な色の理解と活用 森北出版株式会社
_[13] 서적 改訂版 わかる! 色彩検定2・3級問題集 신성출판사
_[14] 웹사이트 基礎事項解説 https://www.ieij.or.[...] 2024-11-01
_[15] 논문 Cone fundamentals and CIE standards http://www.cvrl.org/[...] 2023-10-27
_[16] 서적 有機ELの本 日刊工業新聞社 2008-04-26