С момента существования человечества тьма была препятствием на пути к счастью для всех людей и источником человеческого страха.
Изобретение электрического света стало решающим шагом в преодолении тьмы, полностью освободив человечество от ночи. В этот момент некоторые люди начали размышлять над вопросом: Как нам следует оценивать силу света?
Самый прямой метод — положиться на человеческий глаз, чтобы оценить силу света. Однако это дает нам только кучу прилагательных, таких как тусклый, слабый, тускло освещенный, яркий, ослепительный и так далее.
Эта неоднозначная информация может варьироваться от человека к человеку, что затрудняет для нас сравнение, когда это необходимо. Поэтому нам срочно необходимо предоставить количественное описание силы света, позволяя источникам света иметь свои собственные единицы и определения.
Первоначальное определение интенсивности света
Около двухсот лет назад люди нашли грубый способ измерения силы света, называемый фут-свеча:
Это плотность энергии света, собранная на одном квадратном дюйме поверхности при наблюдении за свечой длиной в один фут (весом около одного фунта), горящей горизонтально.
Этот приблизительный метод измерения заложил основу для “китового масла”, принятого в Великобритании в 1860 году в соответствии с Законом о городском газовом освещении, а также для более поздних стандартных источников света, таких как лампы на растительном масле и пентановые лампы.
Улучшения в световых устройствах
Однако с развитием науки грубый метод измерения не мог адаптироваться к растущему разнообразию светящихся объектов. Поэтому в 1948 году на Девятой международной конференции по мерам и весам было решено принять в качестве эталона силы света черное тело при температуре затвердевания платины, а кандела была установлена новая единица силы света.
В ходе его использования было обнаружено, что предыдущее определение имело существенные ошибки. В конечном итоге на Шестнадцатой международной конференции по мерам и весам в 1979 году было принято решение принять нынешнее новое определение. Новое определение гласит:
Кандела — это сила света источника монохроматического излучения, испускающего свет с частотой 540 x 10^12 Гц в заданном направлении, с интенсивностью излучения 1/683 Вт/ср в этом направлении.
К этому моменту многие из вас, возможно, уже запутались в множестве названий юнитов. Не волнуйтесь, давайте рассмотрим их по порядку.
Что такое кандела?
Внимательные читатели могли заметить, что английское название слова “кандела” совпадает со словом “свеча”. Как упоминалось ранее, в качестве единицы измерения светового потока использовалась кандела (сокращенно cd), а позже была стандартизирована единица измерения – кандела.
Кандела — это световой поток (физическая величина оптической мощности), излучаемый источником света в пределах единичного телесного угла в определенном направлении.
Формула перевода силы свечи, люмена и канделы
1 сила света свечи = 1 люмен = 1 кандела, умноженная на стерадиан, т.е. 1 фк = 1 лм = 1 кд * ср
Мы часто встречаем еще одну единицу оптической физики, которая появляется так же часто, как и кандела, — нит. Какова взаимосвязь между ними?
Что такое гнида?
Нит — это единица измерения яркости. 1 нит = 1 кд/м², поэтому можно считать, что нит — это старый термин для измерения силы света, а кандела на квадратный метр (кд/м²) — это новый термин.
В чем разница между Candela и Nit?
Из приведенной выше формулы видно, что эти две величины эквивалентны. Однако, строго говоря, между ними есть различия. Кандела — это единица силы света, а нит — это единица яркости.
Кроме того, единица измерения интенсивности света — это стандартная измеримая единица, основанная на физических определениях, тогда как единица измерения яркости — это лишь субъективная мера света, воспринимаемая человеческим глазом. Проще говоря, интенсивность света можно измерить научно, тогда как яркость измеряется восприятием света глазом.
Какова связь между Nit и Lumen?
Когда мы упоминаем nit, мы часто упоминаем просвет а также. Так какова связь между ними? Люмен — это единица светового потока, представляющая собой мощность излучения, которую может воспринять глаз. 1 нит приблизительно равен 0,093 люмена на квадратный фут.
Давайте подробнее разберем взаимосвязь между ними на гипотетическом примере.
Предположим, что имеется экран размером 2 метра на 1,5 метра, с коэффициентом усиления экрана 1,2, а измеренный световой поток составляет 2000 люмен. Тогда, используя формулу для перевода нит в люмен:
Нит = Люмен × Коэффициент усиления экрана / (Коэффициент × Размер экрана)
Мы можем подсчитать, что окончательное проецируемое изображение будет 2000 * 1,2 / (0,635 * 2 * 3,1415926 * 2 * 1,5) = 200,51 нит.
Как понимание гнид помогает в повседневной жизни?
Мы обсудили множество преобразований, связанных с различными фотометрическими единицами измерения, чтобы помочь нам выбрать продукты с лучшими характеристиками, которые при этом будут более энергоэффективными и экологичными. Поскольку рынок переполнен разнообразными предложениями, некоторые продавцы могут заявлять о яркости в 8000, 12000 или даже 20000 нит, чтобы привлечь клиентов, в то время как в реальности они могут даже не достигать 5000 нит.
Чем выше нит, тем лучше?
Торговцы продолжают настаивать на более высоких нитах, но всегда ли более высокие ниты лучше? Ответ — нет.
Действительно, более высокая яркость экрана больше подходит для использования на открытом воздухе, но, очевидно, чрезмерно высокая яркость может повлиять на теплоотвод. Рассмотрим распространенный сценарий, с которым мы сталкиваемся в повседневной жизни: при использовании телефона на ярком солнечном свете нам часто приходится выкручивать яркость экрана на максимум, чтобы четко видеть входящие сообщения.
Однако вскоре после этого телефон начнет нагреваться, заставляя нас либо искать более прохладное место, либо быстро заканчивать разговор.
Таким образом, чрезмерно высокая яркость экрана приводит лишь к повышению цен, а в реальности мы не используем устройства с такой высокой яркостью в течение длительного времени. Это не только значительно сокращает срок службы устройства, но и может потребовать снижения уровня яркости из-за таких проблем, как перегрев и слишком яркие экраны.
Каков идеальный уровень нит?
Смартфоны: 200 нит в помещении, 400 нит на улице
При использовании смартфона в помещении типичная яркость составляет 200–300 нит, но на улице обычно необходимо увеличить её до 400–500 нит; в противном случае, для четкого просмотра экрана может потребоваться найти затененное место.
Конечно, если вы часто читаете на открытом воздухе, рекомендуется перейти на устройство с дисплеем на основе электронных чернил. Такие устройства исключительно хорошо работают при ярком свете и очень энергоэффективны.
Компьютеры/ноутбуки: 200–500 нит
Компьютеры и ноутбуки обычно используются в помещении, поэтому им не требуется очень высокая яркость экрана, за исключением игр. Согласно оценкам разработчиков игр, в больших 3D-играх компьютеры или ноутбуки с высокой яркостью экрана или поддержкой HDR (расширенный динамический диапазон) обеспечивают более качественный игровой процесс.
Телевизоры: 200–2000+ нит
Большинство телевизоров на рынке сегодня ЖК-дисплей или плазменные телевизоры, которые варьируются от 200 до 500 нит. Однако некоторые телевизоры сверхвысокой четкости 4K и 8K могут достигать 4000 нит и более.
Крупная наружная реклама: 4000–10000 нит
В отличие от рекламы, размещаемой внутри помещений, крупные наружные рекламные конструкции используются под ярким солнечным светом в течение длительного времени. Если уровень яркости слишком низкий, текст может стать совершенно нечитаемым. Например, большинство наружные светодиодные дисплеи представленные на рынке имеют яркость более 4000 нит, а некоторые наружные светодиодные дисплеи с большим шагом (например, P10, P16) могут достигать даже 7000 или 10000 нит.
Чтобы помочь каждому лучше понять различные фотометрические единицы, вот несколько физических формул, помогающих объяснить взаимосвязь между единицами, люменами и яркостью:
Соотношение между нитами, люменами и яркостью:
Перевод нит в люмены:
Люмены = нит × площадь дисплея (в м2)
Перевод люменов в ниты:
Ниты=Ниты×Площадь отображения (в ㎡)
Расчет яркости (в нитах):
Яркость (в нитах)=Яркость (в нитах)/π×(Расстояние от дисплея)²
Расчет яркости (в канделах на квадратный метр):
Яркость = Яркость (в кд/м2)×Отражательная способность
Я полагаю, что с помощью приведенного выше преобразования формул вы сможете глубже понять различные фотометрические единицы.
