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Eigengrau

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各种目标直径（以弧分为单位）下，阈值增量与背景亮度的关系。数据来自布莱克威尔（1946）第4和第8表，绘制于克鲁米（2014）。低光下的平坦曲线表示Eigengrau。
各种目标直径（以弧分为单位）下，阈值增量与背景亮度的关系。数据来自布莱克威尔（1946）第4和第8表，绘制于克鲁米（2014）。低光下的平坦曲线表示Eigengrau[1][2]。
光子噪声模拟，使用样本影像作为来源和每像素泊松过程来模拟完美的相机（量子效率=1，无读取噪声，无热噪声等）。从左到右，整个影像每像素的平均光子数依序为（上行）0.001、0.01、0.1、（中行）1.0、10.0、100.0、（下行）1,000.0、10,000.0和100,000.0。
低光源下影像噪声样本1.6秒，f/4.0，ISO 6400（在Lightroom上+1档）EF50mm f/1.8 II。
在黑暗中观察到的噪声范例

Eigengrau（德语：Eigengrau，直译：“本征灰”，发音：[ˈʔaɪ̯gŋ̍ˌgʁaʊ̯] ⓘ），又称Eigenlicht（德语：Eigenlicht，直译：“本征光”），是许多人在没有可见光的情况下所看到的均匀深灰色背景色。

词源

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“Eigenlicht”一词可追溯至19世纪[3]，但在20世纪科学出版物中鲜少使用。对于此现象，常见的科学术语包括“视觉噪声”或“背景适应”。这些术语的产生，源于人们在此现象中会感知到不断变化的黑白小点场域[4][5]。

特征

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在正常照明条件下，Eigengrau被感知为比黑色物体更亮，因为对比度（英语：Contrast (vision)）对视觉系统而言比绝对亮度更重要。例如，夜空因为星星所提供的对比，看起来比Eigengrau更暗[6]。

由布莱克威尔收集、克鲁米（英语：Andrew Crumey）绘制的对比度（英语：Contrast (vision)）阈值数据，显示Eigengrau出现在适应亮度值低于约10− 5 cd m−2（25.08 mag arcsec−2）时。这是Ricco定律（英语：Ricco's law）的极限情况[1][2]。

成因

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研究人员早在1860年就注意到，强度–敏感度曲线的形状可以用假设视网膜内部存在本征噪声源，产生与真正光子触发事件无法区分的随机事件来解释[7][8]。后来对海蟾蜍（Rhinella marina）视杆细胞的实验显示，这些自发事件的频率与温度高度相关，这意味着它们是由视紫红质的热异构化所引起[9]。在人类视杆细胞中，这些事件平均每100秒发生一次，考虑到视杆细胞内视紫红质分子的数量，这意味着视紫红质分子的半衰期约为420年[10]。这些事件与光子的反应在视觉上无法区分，这一现象支持了“视紫红质的热异构化”解释，因为视紫红质位于转导（英语：Transduction (physiology)）链的输入端。另一方面，像神经传导物质自发释放等过程则无法完全排除[11]。

参见

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参考

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  1. ^ 1.0 1.1 Blackwell HR. H. Richard Blackwell, Contrast Thresholds of the Human Eye. Journal of the Optical Society of America Vol. 36, Issue 11, pp. 624-643 (1946)需要付费订阅. Journal of the Optical Society of America. 1946, 36 (11): 624–643. PMID 20274431. doi:10.1364/JOSA.36.000624. 
  2. ^ 2.0 2.1 Crumey, Andrew. Human contrast threshold and astronomical visibility. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 2014, 442 (3): 2600–2619. arXiv:1405.4209 可免费查阅. doi:10.1093/mnras/stu992 可免费查阅. 
  3. ^ Ladd, Trumbull. Direct control of the retinal field.. Psychological Review. 1894, 1 (4): 351–55. doi:10.1037/h0068980. 
  4. ^ Hansen RM, Fulton AB. Background adaptation in children with a history of mild retinopathy of prematurity. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2000-01, 41 (1): 320–24. PMID 10634637. 
  5. ^ Davis, Ben. There Are So Many Amazing Colors You Don’t Even Know About!. Artnet. 2024-08-20 [2024-08-20]. （原始内容存档于2025-04-19）. 
  6. ^ Wallach, Hans. Brightness Constancy and the Nature of Achromatic Colors. Journal of Experimental Psychology. 1948, 38 (3): 310–24. PMID 18865234. doi:10.1037/h0053804. 
  7. ^ Barlow, H.B. Dark and Light Adaptation: Psychophysics.. Visual Psychophysics. New York: Springer-Verlag. 1972. ISBN 978-0-387-05146-8. 
  8. ^ Barlow, H.B. Retinal and Central Factors in Human Vision Limited by Noise. Vertebrate Photoreception需要免费注册. New York: Academic Press. 1977. ISBN 978-0-12-078950-4. 
  9. ^ Baylor, D.A.; Matthews, G; Yau, K.-W. Two components of electrical dark noise in toad retinal rod outer segments. Journal of Physiology. 1980, 309: 591–621. PMC 1274605 可免费查阅. PMID 6788941. doi:10.1113/jphysiol.1980.sp013529. 
  10. ^ Baylor, Denis A. Photoreceptor Signals and Vision. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 1987-01-01, 28 (1): 34–49. PMID 3026986. 
  11. ^ Shapley, Robert; Enroth-Cugell, Christina. Visual Adaptation and Retinal Gain Controls. Progress in Retinal Research. 1984, 3: 263–346. doi:10.1016/0278-4327(84)90011-7. 
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