2、视觉适应：从黑暗到光明的奥秘

视觉适应：从黑暗到光明的奥秘

1. 视觉适应的定义与概述

视觉适应是视觉系统对光刺激的一种响应调整过程。根据国际照明词汇（CIE ILV）的定义，适应是指视觉系统的状态因先前和当前暴露于具有不同亮度值、光谱分布和视角的刺激而发生改变的过程。这里的适应不仅包括对特定空间频率、方向、大小等的适应。

适应过程可分为适应过程本身和完全适应后的状态。适应状态又分为明适应和暗适应，明适应通常发生在刺激亮度至少为 10 cd/m² 时，而暗适应则发生在亮度小于百分之几 cd/m² 时。人类视觉系统（HVS）在适应明亮光线后，可能需要半小时以上才能完全适应黑暗；而在适应黑暗后，只需几分钟就能完全适应日光。这两个过程并不对称，需分别考虑。

暗适应基于二元理论，该理论认为存在两种与不同感光细胞（视杆细胞和视锥细胞）相关的转导机制。每个视网膜中大约有 7500 万到 1.5 亿个视杆细胞和 600 万到 700 万个视锥细胞。视杆细胞对光极为敏感，含有视紫红质作为负责转导的吸光色素，提供无色视觉；视锥细胞分为三类（L 视锥细胞、M 视锥细胞、S 视锥细胞），含有三种不同的吸光色素，负责转导，对光的敏感度低于视杆细胞，提供彩色视觉。视锥细胞和视杆细胞在视网膜上的分布差异很大且不均匀。

根据响应光的感光细胞类型，可区分三种不同的视觉模式：
|视觉模式|定义|亮度范围|特点|
| ---- | ---- | ---- | ---- |
|明视觉|正常眼睛中视锥细胞为主要活跃感光受体的视觉|至少 10 cd/m²|典型的彩色视觉|
|暗视觉|正常眼睛中视杆细胞为主要活跃感光受体的视觉|小于 10⁻³ cd/m²|缺乏彩色感知，视觉敏感度向较短波长偏移|