CIE 200-2011 CIE SUPPLEMENTARY SYSTEM OF PHOTOMETRY《CIE光度测定补充系统》.pdf

1、 CIE SUPPLEMENTARY SYSTEM OF PHOTOMETRY CIE 200:2011 UDC: 535.24 Descriptor: Photometry 535.241.44 Luminance (brightness) ISBN 978 3 902842 37 4 THE INTERNATIONAL COMMISSION ON ILLUMINATION The International Commission on Illumination (CIE) is an organisation devoted to international co-operation an

2、d exchange of information among its member countries on all matters relating to the art and science of lighting. Its membership consists of the National Committees in about 40 countries. The objectives of the CIE are: 1. To provide an international forum for the discussion of all matters relating to

3、 the science, technology and art in the fields of light and lighting and for the interchange of information in these fields between countries. 2. To develop basic standards and procedures of metrology in the fields of light and lighting. 3. To provide guidance in the application of principles and pr

4、ocedures in the development of international and national standards in the fields of light and lighting. 4. To prepare and publish standards, reports and other publications concerned with all matters relating to the science, technology and art in the fields of light and lighting. 5. To maintain liai

5、son and technical interaction with other international organisations concerned with matters related to the science, technology, standardisation and art in the fields of light and lighting. The work of the CIE is carried on by seven Divisions each with about 20 Technical Committees. This work covers

6、subjects ranging from fundamental matters to all types of lighting applications. The standards and technical reports developed by these international Divisions of the CIE are accepted throughout the world. A plenary session is held every four years at which the work of the Divisions and Technical Co

7、mmittees is reviewed, reported and plans are made for the future. The CIE is recognised as the authority on all aspects of light and lighting. As such it occupies an important position among international organisations. LA COMMISSION INTERNATIONALE DE LECLAIRAGE La Commission Internationale de lEcla

8、irage (CIE) est une organisation qui se donne pour but la coopration internationale et lchange dinformations entre les Pays membres sur toutes les questions relatives lart et la science de lclairage. Elle est compose de Comits Nationaux reprsentant environ 40 pays. Les objectifs de la CIE sont : 1.

9、De constituer un centre dtude international pour toute matire relevant de la science, de la technologie et de lart de la lumire et de lclairage et pour lchange entre pays dinformations dans ces domaines. 2. Dlaborer des normes et des mthodes de base pour la mtrologie dans les domaines de la lumire e

10、t de lclairage. 3. De donner des directives pour lapplication des principes et des mthodes dlaboration de normes internationales et nationales dans les domaines de la lumire et de lclairage. 4. De prparer et publier des normes, rapports et autres textes, concernant toutes matires relatives la scienc

11、e, la technologie et lart dans les domaines de la lumire et de lclairage. 5. De maintenir une liaison et une collaboration technique avec les autres organisations internationales concernes par des sujets relatifs la science, la technologie, la normalisation et lart dans les domaines de la lumire et

12、de lclairage. Les travaux de la CIE sont effectus par 7 Divisions, ayant chacune environ 20 Comits Techniques. Les sujets dtudes stendent des questions fondamentales, tous les types dapplications de lclairage. Les normes et les rapports techniques labors par ces Divisions Internationales de la CIE s

13、ont reconnus dans le monde entier. Tous les quatre ans, une Session plnire passe en revue le travail des Divisions et des Comits Techniques, en fait rapport et tablit les projets de travaux pour lavenir. La CIE est reconnue comme la plus haute autorit en ce qui concerne tous les aspects de la lumire

14、 et de lclairage. Elle occupe comme telle une position importante parmi les organisations internationales. DIE INTERNATIONALE BELEUCHTUNGSKOMMISSION Die Internationale Beleuchtungskommission (CIE) ist eine Organisation, die sich der internationalen Zusammenarbeit und dem Austausch von Informationen

15、zwischen ihren Mitgliedslndern bezglich der Kunst und Wissenschaft der Lichttechnik widmet. Die Mitgliedschaft besteht aus den Nationalen Komitees in rund 40 Lndern. Die Ziele der CIE sind : 1. Ein internationaler Mittelpunkt fr Diskussionen aller Fragen auf dem Gebiet der Wissenschaft, Technik und

16、Kunst der Lichttechnik und fr den Informationsaustausch auf diesen Gebieten zwischen den einzelnen Lndern zu sein. 2. Grundnormen und Verfahren der Messtechnik auf dem Gebiet der Lichttechnik zu entwickeln. 3. Richtlinien fr die Anwendung von Prinzipien und Vorgngen in der Entwicklung internationale

17、r und nationaler Normen auf dem Gebiet der Lichttechnik zu erstellen. 4. Normen, Berichte und andere Publikationen zu erstellen und zu verffentlichen, die alle Fragen auf dem Gebiet der Wissenschaft, Technik und Kunst der Lichttechnik betreffen. 5. Liaison und technische Zusammenarbeit mit anderen i

18、nternationalen Organisationen zu unterhalten, die mit Fragen der Wissenschaft, Technik, Normung und Kunst auf dem Gebiet der Lichttechnik zu tun haben. Die Arbeit der CIE wird in 7 Divisionen, jede mit etwa 20 Technischen Komitees, geleistet. Diese Arbeit betrifft Gebiete mit grundlegendem Inhalt bi

19、s zu allen Arten der Lichtanwendung. Die Normen und Technischen Berichte, die von diesen international zusammengesetzten Divisionen ausgearbeitet werden, sind auf der ganzen Welt anerkannt. Alle vier Jahre findet eine Session statt, in der die Arbeiten der Divisionen berprft, berichtet und neue Plne

20、 fr die Zukunft ausgearbeitet werden. Die CIE wird als hchste Autoritt fr alle Aspekte des Lichtes und der Beleuchtung angesehen. Auf diese Weise unterhlt sie eine bedeutende Stellung unter den internationalen Organisationen. Published by the COMMISSION INTERNATIONALE DE LECLAIRAGE CIE Central Burea

21、u Kegelgasse 27, A-1030 Vienna, AUSTRIA Tel: +43(1)714 31 87 0, Fax: +43(1)714 31 87 18 e-mail: ciecbcie.co.at WWW: http:/www.cie.co.at/ CIE 2011 - All rights reserved CIE SUPPLEMENTARY SYSTEM OF PHOTOMETRY CIE 200:2011 UDC: 535.24 Descriptor: Photometry 535.241.44 Luminance (brightness) ISBN 978 3

22、902842 37 4 CIE 200:2011 II This Technical Report has been prepared by CIE Technical Committee 1-37 of Division 1 “Vision and Colour“ and has been approved by the Board of Administration of the Commission Internationale de lEclairage for study and application. The document reports on current knowled

23、ge and experience within the specific field of light and lighting described, and is intended to be used by the CIE membership and other interested parties. It should be noted, however, that the status of this document is advisory and not mandatory. Ce rapport technique a t labor par le Comit Techniq

24、ue CIE 1-37 de la Division 1 “Vision et Couleur“ et a t approuv par le Bureau de la Commission Internationale de lEclairage, pour tude et emploi. Le document expose les connaissances et lexprience actuelles dans le domaine particulier de la lumire et de lclairage dcrit ici. Il est destin tre utilis

25、par les membres de la CIE et par tous les intresss. Il faut cependant noter que ce document est indicatif et non obligatoire. Dieser Technische Bericht ist vom Technischen Komitee CIE 1-37 der Division 1 “Sehen und Farbe“ ausgearbeitet und vom Vorstand der Commission Internationale de lEclairage geb

26、illigt worden. Das Dokument berichtet ber den derzeitigen Stand des Wissens und Erfahrung in dem behandelten Gebiet von Licht und Beleuchtung; es ist zur Verwendung durch CIE-Mitglieder und durch andere Interessierte bestimmt. Es sollte jedoch beachtet werden, dass das Dokument eine Empfehlung und k

27、eine Vorschrift ist. Any mention of organisations or products does not imply endorsement by the CIE. Whilst every care has been taken in the compilation of any lists, up to the time of going to press, these may not be comprehensive. Toute mention dorganisme ou de produit nimplique pas une prfrence d

28、e la CIE. Malgr le soin apport la compilation de tous les documents jusqu la mise sous presse, ce travail ne saurait tre exhaustif. Die Erwhnung von Organisationen oder Erzeugnissen bedeutet keine Billigung durch die CIE. Obgleich groe Sorgfalt bei der Erstellung von Verzeichnissen bis zum Zeitpunkt

29、 der Drucklegung angewendet wurde, besteht die Mglichkeit, dass diese nicht vollstndig sind. CIE 2011 - All rights reserved CIE 200:2011 III The following members of TC 1-37 “Supplementary System of Photometry” took part in the preparation of this Technical Report. The committee comes under Division

30、 1 “Vision and Colour”. Members: Ashizawa, S. Japan Howard, C. M. United States Ikeda, M. Japan Kokoschka, S. Germany Nakano, Y. Japan Sagawa, K. Japan (Chair) Takeuchi, T. Japan Taylor, J United Kingdom Trezona, P. United Kingdom Vinot, F. France Yaguchi, H. Japan Yujiri, A. Japan CIE 200:2011 IV C

31、ONTENTS Summary . V Rsum . V Zusammenfassung . V 1 Introduction 1 2 Principle . 1 2.1 Equivalent Luminance . 1 2.2 Photometric System of Brightness Using Existing CIE Quantities 2 3 Supplementary System of Photometry 2 3.1 Prerequisite Photometric Conditions 2 3.2 Estimation of Equivalent Luminance

32、2 4 Using Equivalent Luminance 4 4.1 Evaluation of Brightness 4 4.2 Validity of Photometric Principles 5 5 Calculation Example of Equivalent Luminance 5 Annex A Testing the System with Brightness Matching Data . 7 A.1 Spectral Lights 7 A.2 Non-Spectral Lights (in Luminous Mode) . 8 A.3 Non-Spectral

33、Lights (in Reflected Mode) . 10 References . 11 CIE 200:2011 V CIE SUPPLEMENTARY SYSTEM OF PHOTOMETRY Summary The CIE Supplementary System of Photometry, which evaluates lights in terms of comparative brightness relationship at any level, is described. The system introduces the concept of equivalent

34、 luminance to describe brightness of a light or an object at any level including mesopic levels. The system develops a photometric model to calculate brightness-related equivalent luminance by using three components of existing photometric and colorimetric quantities (photopic luminance, L, scotopic

35、 luminance, L, and chromatic contribution to brightness, c, i.e. brightness-to-luminance ratio (B/L) with some weighting factors in their combinations that depend on the adaptation level. The use of the system and an example of calculation are also described. Results of testing the system with exper

36、imental brightness matching data are given in an appendix. SYSTEME SUPPLEMENTAIRE DE PHOTOMETRIE DE LA CIE Rsum Ce rapport dcrit le systme supplmentaire de photomtrie de la CIE, qui value les lumires en termes de luminosit relative obtenue par comparaison directe, valable tout niveau lumineux. Le sy

37、stme introduit le concept de luminance quivalente pour dcrire la luminosit dune lumire ou dun objet tout niveau, y compris aux niveaux msopiques. Le systme dveloppe un modle de photomtrie pour calculer la luminance quivalente lie la luminosit en utilisant trois grandeurs parmi celles existant en pho

38、tomtrie et en colorimtrie (la luminance photopique L, la luminance scotopique L, et la contribution chromatique la luminosit c, cest-dire le rapport luminosit vs luminance (B/L), ainsi que des facteurs de pondration combins selon le niveau dadaptation. Le rapport dcrit comment utiliser le systme et

39、donne un exemple de calcul. Les rsultats des tests du systme sur des donnes exprimentales dgalisation de luminosit sont donns en annexe. CIE SUPPLEMENTR-PHOTOMETRIESYSTEM Zusammenfassung Dieser Bericht beschreibt das CIE Supplementr-Photometriesystem, welches Lichter hinsichtlich vergleichbaren Hell

40、igkeitsverhltnisses bei beliebigem Niveau bewertet. Das System fhrt das Konzept der quivalenten Leuchtdichte ein, um die Helligkeit eines Lichts oder eines Objekts bei beliebigem Niveau, einschlielich mesopischen Niveaus, zu beschreiben. Das System entwickelt ein photometrisches Modell zur Berechnun

41、g Helligkeits-bezogener quivalenter Leuchtdichte durch Nutzung von drei Komponenten bestehender photometrischer und farbmetrischer Gren (photopische Leuchtdichte, L, skotopische Leuchtdichte, L, und chromatischer Beitrag zur Helligkeit, c, d.h. das Helligkeits/Leuchdichte- Verhltnis (B/L) mit einige

42、n vom Adaptationsniveau abhngigen Kombinationen von Wichtungsfaktoren. Die Nutzung des Systems und ein Berechnungsbeispiel werden ebenfalls beschrieben. Ergebnisse von Systemberprfungen mit experimentellen Helligkeitsabgleichs-daten werden im Anhang gezeigt. CIE 200:2011 VI CIE 200:2011 1 1 Introduc

43、tion One of the most important basic factors we use in our assessment of the visual environment is the brightness of objects and light sources. This is particularly true when the level of illumination is in the mesopic range such that the spatial resolution of the human visual system is decreased an

44、d the brightness of a relatively large field becomes more important than that of the fine detail of discrete objects in the scene. Despite this importance, the current CIE photometric system is not able to assess lights in terms of their brightness, probably because the property termed “brightness”

45、is relatively complex. In other words, the results of measurements of objects or light sources made using the CIE standard photopic spectral luminous efficiency function, V(), do not provide a good correlation with the perceived brightnesses of those objects or sources. The discrepancy between lumin

46、ance, as defined by the V() function, and brightness, as a visual perception, has often been termed the brightness-luminance discrepancy or the brightness-to-luminance ratio (B/L). This discrepancy means that when an observer sees two lights of different colour but with the same measured luminance v

47、alue, they do not necessarily look equally bright. The reason for this is twofold. First there is the chromatic contribution to brightness, the so called Helmholtz-Kohlraush effect, that makes higher-saturated lights appear brighter than lower-saturated lights, even when they are equal in luminance

48、(Yaguchi and Ikeda, 1983; Ware and Cowan, 1983; Nakano et al., 1988, Nakano, 1992). The second reason is that the rod receptors have an increasing influence on the visual response as the light level is reduced through the mesopic region, so that the spectral sensitivity function of the visual system

49、 is different from the sensitivity function for photopic levels of vision. This effect is referred as the Purkinje effect - the change in relative brightness of bluish lights in comparison with reddish lights as the luminance level decreases (Palmer, 1968; Kokoschka and Bodmann, 1975; Sagawa and Takeichi, 1986, 1987; Trezona, 1991; Sagawa, 1992). To evaluate the brightness of col