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Eigengrau

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各種目標直徑（以弧分為單位）下，閾值增量與背景亮度的關係。數據來自布萊克威爾（1946）第4和第8表，繪製於克魯米（2014）。低光下的平坦曲線表示Eigengrau。
各種目標直徑（以弧分為單位）下，閾值增量與背景亮度的關係。數據來自布萊克威爾（1946）第4和第8表，繪製於克魯米（2014）。低光下的平坦曲線表示Eigengrau[1][2]。
光子雜訊模擬，使用樣本影像作為來源和每像素泊松過程來模擬完美的相機（量子效率=1，無讀取噪聲，無熱噪聲等）。從左到右，整個影像每像素的平均光子數依序為（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。
低光源下影像雜訊樣本1.6秒，f/4.0，ISO 6400（在Lightroom上+1檔）EF50mm f/1.8 II。
在黑暗中觀察到的雜訊範例

Eigengrau（德語：Eigengrau，直译：「本征灰」，發音：[ˈʔaɪ̯gŋ̍ˌgʁaʊ̯] ⓘ），又稱Eigenlicht（德語：Eigenlicht，直译：「本征光」），是許多人在沒有可見光的情況下所看到的均勻深灰色背景色。

詞源

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「Eigenlicht」一詞可追溯至19世紀[3]，但在20世紀科學出版物中鮮少使用。對於此現象，常見的科學術語包括「視覺雜訊」或「背景適應」。這些術語的產生，源於人們在此現象中會感知到不斷變化的黑白小點場域[4][5]。

特徵

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在正常照明條件下，Eigengrau被感知為比黑色物體更亮，因為對比度（英语：Contrast (vision)）對視覺系統而言比絕對亮度更重要。例如，夜空因為星星所提供的對比，看起來比Eigengrau更暗[6]。

由布萊克威爾收集、克魯米（英语：Andrew Crumey）繪製的對比度（英语：Contrast (vision)）閾值數據，顯示Eigengrau出現在適應亮度值低於約10− 5 cd m−2（25.08 mag arcsec−2）時。這是Ricco定律（英语：Ricco's law）的極限情況[1][2]。

成因

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研究人員早在1860年就注意到，強度–敏感度曲線的形狀可以用假設視網膜內部存在本征雜訊源，產生與真正光子觸發事件無法區分的隨機事件來解釋[7][8]。後來對海蟾蜍（Rhinella marina）視桿細胞的實驗顯示，這些自發事件的頻率與溫度高度相關，這意味著它們是由視紫紅質的熱異構化所引起[9]。在人類視桿細胞中，這些事件平均每100秒發生一次，考慮到視桿細胞內視紫紅質分子的數量，這意味著視紫紅質分子的半衰期約為420年[10]。這些事件與光子的反應在視覺上無法區分，這一現象支持了「視紫紅質的熱異構化」解釋，因為視紫紅質位於轉導（英语：Transduction (physiology)）鏈的輸入端。另一方面，像神經傳導物質自發釋放等過程則無法完全排除[11]。

參見

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參考

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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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