밝기는 빛이나 시각 자극이 얼마나 강한지를 가리키지만, 물리적으로 측정한 값과 사람이 눈으로 느끼는 정도는 서로 구분된다. 빛을 내는 면의 밝기를 나타내는 휘도는 시각적 밝기와 비교적 잘 대응하도록 정해진 양이며, 표준 단위는 칸델라/제곱미터(cd/m²)이다.[6][7]
1. 개요
2. 밝기의 측정과 관련 물리량
휘도는 면광원이나 반사면·투과면에서 관측 방향으로 나오는 빛을 단위 면적과 관련해 나타낸다. 디스플레이 화면의 성능을 나타낼 때 주로 쓰이며, 표준 단위는 cd/m² 또는 니트(nit)이다.[6][7]
광도는 점광원에서 특정 방향으로 나오는 가시광선의 세기를 나타내며 단위는 cd이다. 조도는 빛을 받는 면에 비치는 정도로, 생활공간의 조명 성능을 나타낼 때 쓰이고 단위는 lx이다.[7][8]
이 세 양은 서로 다른 대상을 다룬다. 광도는 광원에서 나오는 빛, 조도는 빛을 받는 면에 도달한 빛, 휘도는 관측 방향에서 본 면의 빛을 나타내므로, 일상적으로 말하는 밝기를 비교할 때도 어떤 양을 측정했는지 구별할 필요가 있다.[7][8]
3. 사람이 느끼는 밝기와 시각
사람이 밝기 차이를 구별하는 능력은 대비 감도로 설명할 수 있다. 대비 감도는 어두운 환경에서 낮고 조명이 밝아지면 높아지지만, 일반적인 조건에서는 조명을 더 밝게 해도 계속 높아지지는 않는 것으로 알려져 있다.[2]
나고야시립대 연구진은 조명의 휘도나 색도를 바꾸지 않은 채 망막의 멜라놉신 세포 자극을 늘렸을 때 사람의 대비 감도가 높아지는 결과를 보고했다. 이는 밝기나 색을 바꾸는 것과 다른 방식으로 시각 자극의 효과가 달라질 수 있음을 보여 준다.[2]
동시 밝기 대비 착시에서는 밝기 구배가 있는 배경 위의 같은 회색 점들이 서로 다른 밝기로 보인다. 소개된 연구는 밝기 추정이 시각 정보가 시각 피질에 도달하기 전 단계, 어쩌면 망막에서 이뤄질 가능성을 제시했다.[3]
4. 밝기 관측과 주변 조건
가시위성영상은 구름과 지표면에서 반사된 태양광의 강약을 나타낸다. 반사광이 강할수록 영상에서 밝게 보이며, 일반적으로 바다는 어둡고 육지는 그보다 약간 밝으며 구름은 매우 밝게 나타난다.[1]
영상의 밝기는 태양의 고도와 빛이 들어오는 각도에도 영향을 받는다. 아침과 저녁, 고위도에서는 태양광이 비스듬히 들어와 반사광이 줄어들 수 있고, 야간에는 태양광을 받지 못하므로 가시영상을 이용할 수 없다.[1]
적외영상은 물체가 방출하는 적외선 에너지량을 나타내며, 에너지량은 물체의 온도가 높을수록 많다. 이에 따라 적외영상에서는 온도가 높은 구름이 어둡게, 낮은 구름이 밝게 보이며, 가시영상과는 명암의 해석이 다르다.[1]
5. 휘도와 관측 장치
6. 디스플레이와 광원의 밝기 제어
디스플레이의 휘도는 주변 환경에 따라 달라진다. 실외에서 쓰는 휴대전화나 디지털 사이니지는 밝은 주변에서도 화면이 보이도록 높은 휘도가 필요하다고 설명된다.[7]
UNIST 연구팀이 개발한 메타표면 소자에서는 전압을 조절해 출력 빛의 세기를 바꾸고, 빛이 들어오는 각도를 조절해 파장을 바꾼다. 연구팀은 세기와 파장을 서로 간섭 없이 독립적으로 제어하는 방식의 실험 결과를 보고했다.[5]
포스텍 연구팀은 금 탐침을 원자 결함 가까이 이동시켜 상온 단일양자광원의 밝기를 조절했다. 탐침과 결함 사이를 가장 좁혔을 때 기존보다 밝기가 10배 이상 증가했고, 탐침을 멀리하면 밝기가 원래 수준으로 낮아졌다.[9]
7. 관련 문서
- 휘도
- 광도와 조도
- 대비 감도와 동시 밝기 대비