Субъективная фотометрия основывается на восприятии световых характеристик человеческим зрительным анализатором. В отличие от объективной фотометрии, где применяются приборы и физические методы измерения световых потоков, субъективная фотометрия использует зрительные ощущения наблюдателя как главный источник данных о яркости и интенсивности света.
Зрительный аппарат человека обладает различной чувствительностью к свету разных длин волн. Максимальная чувствительность фоторецепторов сетчатки (в условиях фотопического зрения, т.е. при дневном свете) приходится на длину волны около 555 нм — это соответствует зелёно-жёлтой области спектра. При мезопическом и особенно скотопическом (ночном) зрении максимум чувствительности смещается в сторону коротких волн — синий и сине-зелёный участки спектра становятся более яркими по субъективной оценке.
Зрительная чувствительность выражается кривыми относительной спектральной чувствительности:
Они стандартизированы Международной комиссией по освещению (CIE) и лежат в основе фотометрических коэффициентов.
Основным методом субъективной фотометрии является визуальное сравнение двух источников света по их кажущейся яркости. Этот метод применяется, например, в так называемой визуальной (субъективной) фотометрии по методу равнения, где наблюдателю предлагается определить момент, когда две светящиеся поверхности кажутся одинаково яркими.
Простейшим прибором здесь служит фотометр Бунзена. В нём используется полупрозрачный экран с бумажным диском, освещаемым с двух сторон. Наблюдатель перемещает экран между источниками света до достижения субъективного равенства яркости на обоих участках диска. Это равенство фиксируется как критерий равенства световых потоков, при этом сравнение проводится на основе субъективного ощущения.
Сложность заключается в том, что такие ощущения сильно зависят от адаптации глаза, угла зрения, фона, времени наблюдения и других факторов.
При субъективной оценке яркости большое значение имеют эффекты контраста и цветовой адаптации. Яркость одного и того же источника может восприниматься по-разному в зависимости от яркости и цвета окружающего фона. Этот эффект хорошо иллюстрируется феноменами зрительных иллюзий и адаптацией к различному уровню освещённости.
Контраст яркости возникает при наблюдении двух смежных участков с разной освещённостью — глаз усиливает различие между ними. Аналогично, контраст цвета влияет на субъективную яркость: синий свет на жёлтом фоне будет казаться интенсивнее, чем на синем фоне.
Адаптация глаза — это изменение чувствительности фоторецепторов в ответ на уровень освещённости. Она делится на:
Субъективные оценки яркости возможны только после стабилизации адаптационных процессов. Особенно важно учитывать этот фактор при измерениях в лабораторных условиях.
Среди методов субъективной фотометрии можно выделить:
Каждый из этих методов требует тщательной калибровки и стандартизации условий, таких как:
Субъективная фотометрия тесно связана с психофизикой — наукой, изучающей соотношения между физическими стимулами и их субъективным восприятием. В области зрения действуют следующие важнейшие законы:
Эти законы используются при интерпретации субъективных измерений и объясняют различия между физическими и ощущаемыми величинами.
Субъективная фотометрия чувствительна к физиологическим и психофизическим особенностям наблюдателя. Индивидуальные различия могут быть вызваны:
Для повышения объективности субъективных методов привлекается статистическая обработка данных от нескольких наблюдателей, использование обученных экспертов и методики «слепого» наблюдения.
Субъективная фотометрия особенно ценна в следующих областях:
Также методы субъективной фотометрии используются в зрительных тестах и экспериментах по психофизиологии зрения.
Среди недостатков субъективной фотометрии:
Тем не менее, она остаётся незаменимым инструментом при оценке визуального комфорта, особенно в эргономике, архитектуре и дизайне световых решений, где важен не столько физический, сколько психологический эффект освещения.