２０１１年１Ｏ月 照明工程学报 ＺＨＡ０ＭＩＮＧ Ｇ０ＮＧＣＨＥＮＧ ＸＵＥＢＡ０ Ｏｃｔ． ２０１１ 第２２卷第５期 Ｖｏ１．２２ Ｎｏ．５ 中间视觉条件下汽车玻璃贴膜对视力 清晰度影响的实验研究 关雪峰 邝志斌 赵海天 （深圳大学建筑与城市规划学院，深圳５１８０００） 摘要：本文通过结合视力表这一视觉评价尺度，在中间视觉环境中，研究贴膜的汽车玻璃在不同人工光源下的 视觉可见度以及穿透性。分析在背景亮度改变的情况下，视力清晰度的变化规律，以及透光度与清晰度的关系。 关键词：中间视觉；人工光源；车膜；视力表；透光度；视力清晰度 Ｔｈｅ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｆｏｒ Ｖｉｓｕａｌ Ｃｌａｒｉｔｙ ｏｆ Ｆｉｌｍｅｄ Ｇｌａｓｓｅｓ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ Ｍｅｓｏｐｉｃ Ｖｉｓｉｏｎ Ｇｕａｎ Ｘｕｅｆｅｎｇ Ｋｕａｎｇ Ｚｈｉｂｉｎ Ｚｈａｏ Ｈａｉｔｉａｎ （Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｓｈｅｎｚｈｅｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ ５ １ ８０００） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ，ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｍｅｓｏｐｔｉｃ ｖｉｓｕａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｐｒｉｍａｒｉｌｙ ｃａｒｒｉｅｓ ｏｕｔ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ａｂｏｕｔ ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｐｅｎｅｔｒａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｆｉｌｍｅｄ ｇｌａｓｓ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｌｉｇｈｔｓ，ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅ ｏｆ ｖｉｓｕａｌ ｔｅｓｔｉｎｇ ｃｈａｔ． Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｉｔ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｖｉｓｕａｌ ｃｌａｒｉｔｙ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ ａｎｄ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ ａｎｄ ｃｌａｒｉｔｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍｅｓｏｐｔｉｃ ｖｉｓｉｏｎ；ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｌｉｇｈｔｓ；ｆｉｌｍｅｄ ｇｌａｓｓｅｓ；ｖｉｓｕａｌ ｔｅｓｔｉｎｇ ｃｈａｔ；ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ； ｖｉｓｕａ１ ｃｌａｒｉｔｙ 觉）太阳光，对于夜晚处在中间视觉条件下的道路 １ 引言 现如今车膜已成为汽车装饰消费的必需品。但 由于其种类繁多以及消费者认识不足，不少车主盲 目的将美观、私密等因素作为首选标准，完全忽略 了车膜关乎行车安全最重要的性能指标——透光度。 照明，光源不是太阳，取而代之的是不同种类的人 工光源（如高压钠灯、金属卤化物灯、ＬＥＤ灯等）， 其透光度参数值是否还具有指导意义，便有待于验 证；而且透光度并不等于清晰度，真正清晰度高的 膜，即使透光率只有５％～６％的深色膜，其单向透 视性也极佳 。因此，本文的实验便是在模拟的中 间视觉环境中，在人工光源下研究汽车玻璃贴膜的 视觉可见度和穿透性。 因此，国家强制性标准ＧＢ７２５８－－１９９７的第一号修 改单（２０００年７月１日起实施）中规定 ：“机动 车驾驶室必须保证驾驶员的前方视野和侧方视野， 前风窗玻璃驾驶员视区部位的透射比必须大于或等 于７０％，驾驶员座位两侧的窗玻璃的透射比必须大 于或等于５０％。” ２．１ 实验目的 ２实验装置与准备 在中间视觉条件下，研究不同种类车膜在人工 光源下的视觉可见度，建立透光度与可见度的关系， 目前商家给出车膜的各种参数指标（如透光 度、隔热率、紫外线阻隔率）都是针对白天（明视 ５２ 照明工程学报 ２０１１年１０月 以及不同种类车膜在不同人工光源下的穿透力。 ２．２ 实验条件 光学实验室； 佳能４５０Ｄ单反相机：１２００万像素，国家标准 对数视力表； 接触式单向调压器：动态范围０～２５０Ｖ，高精 度全自动交流稳压器； ＸＹＩ．ＩＩＩ照度计：动态范围０．１一ｌＯＯｋｌｘ，仪器精 度±４％； ＸＹＬ．Ｖ全数字亮度计：动态范围０．１—１００ｋｃｄ／ ｍ ，仪器精度±５％。 福耀玻璃——微型捷达前挡风玻璃； 车膜０１＃～１４＃，共１４种，详细参数见附表一； 光源：白炽灯、高压钠灯、金卤灯、ＬＥＤ灯、 日光灯，其光谱参数见附表二。 ２．３ 实验准备 为防止外界光对实验结果产生影响，整个实验 在暗室中进行。实验室的墙面均被刷成蓝黑颜色 （尽量减少光线通过墙面反射对物体造成的影响， 同时也可模拟夜晚的天空），如图１所示。观察者 与目标物——视力表分别置于实验室的两端，相距 图１实验室的墙面 ５米，目标物中心高度１．５米；采用双向布灯（使 ３．１实验误差校正 目标物表面受光更加均匀），灯具安装高度２．５米， 此实验误差主要来自目标显示误差。目标显示 光源与目标物水平距离为４米；亮度计对准目标并 误差是由目标物亮度和其周围临界的背景亮度的分 与光源同侧（避免光线对亮度计造成影响）；相机 布均匀性决定的。为了技术上便于计算，在小视角 与光源同侧，距离目标物５米，高度１．５米（使镜 情况下通常假设背景亮度是紧邻目标物上下边界的 头，人眼睛与目标物处在同一水平线上且垂直与目 中点的亮度平均值 。因此在实验准备阶段需要对 标物）。在相机正前方一定的距离放置预先制作好 目标背景亮度分布均匀性进行校对实验：选取目标 的木盒，将贴有膜的小型风窗玻璃插进去。 物的中点和四周的角点，测量并记录其亮度值（如 图３）。然后继续调节光源亮度，重复以上操作５ ３ 实验方案 次。为了计算亮度测量误差的大小，采用样本标准 差Ｓ来衡量 ： 此实验方案示意图如图２所示。 ———１ 兰 ｒ＿＿—一 ——匝圃一 光源的透膜性研究卜——＿［ 国 Ｉ金属卤化物灯ｌ 圈 ——恒 Ｉ车膜对视觉可见度影响 图２实验方案示意图 第２２卷第５期 关雪峰等：中间视觉条件下汽车玻璃贴膜对视力清晰度影响的实验研究 ５３ ——・＾ Ｆ● 入射到介质表面的照度值（１ｘ）。 由于贴膜的汽车风挡玻璃的前后面积相同，即 公式（２）可简化为： Ｆ Ｔ＝詈 （３） Ｂ０ ●■ Ｅ● 因此，汽车玻璃贴膜的透光度可用照度透射率 表示。 ３．３ 实验步骤 实验第一阶段是在不同人工光源条件下测试该 车膜的透光度，用照度透射率 作为其评价指标， ・０ ■・ 首先将照度计固定于预先制作好的贴有膜的挡风玻 图３校准对数视力表 璃木盒中，如图４所示。在没有贴膜的情况下分别 从表１可以看出，标准差值很小，因此变动性 记录不同人工光源的照度值 作为每种光源的初始 照度值，然后在每种光源下分别测量不同种类车膜 很小，平均数的代表性很大。屏幕的亮度分布比较 均匀，达到实验要求。 的照度值Ｅ ，最后利用公式Ｔ＝Ｅ ／Ｅ。求出透 射率。 ３．２透光度与照度透射率 透光度（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｃｅ）是相对于吸光度来说的， 是光透过性的量度。用透过的光量与入射光量之比 的百分率表示，又称透光率、透射率或透过率，通 常以Ｔ表示 。其表达式为： ＝ （１） 式中 ——透过介质的光通量（１ｍ）； 。——入射到介质表面的光通量（１ｍ）。 图４车膜透射翠不意图 照度表达式为： Ｅ＝ｄ￣／ｄＡ，即ｄ ＝Ｅ・ｄＡ，将其代人公式 实验第二阶段与文章“中间视觉条件下空间亮 （１）可得： 度对视力影响的‘Ｅ’方法实验测定”相同（包括 实验各装置的位置、参数，以便进行横向比较如图 ＝ （２） ５所示） ：“在白炽灯光源下，选取白底黑字的国 式中 Ｅ——透过介质的照度值（１ｘ）； 家标准对数视力表作为背景和目标物，测试车模对 ５４ 照踢工程学报 ２０１１年ｌＯ月 为单位递增。每一次调节背景亮度的同时，都要对 目标物进行拍照并测量其中心表面垂直照度（照度 的测量采用求平均值的办法），然后让观察者对目 标物——视力表进行评价（如同驾驶员进行视力检 查的方法），并记录看到的等级范围——视力表中 的第几行（由于人眼对物体识别是有差别的，因此 选取男女比例相同且拥有正常视力的若干名观测者， 取平均值作为最后的数值）。”重复以上操作，待背 图５实验设备位置图 景亮度达到４ｃｄ／ｍ 为止，换另一张膜。需特殊说明 视觉可见度影响。由于实验是在中间视觉条件下进 行的，中间视觉亮度水平范围是０．００１ ３ｃｄ／ｍ ， 而一般的道路照明亮度最低值是０．０３ｃｄ／ｍ ，所以 测量范围采用０．０５ ４ｃｄ／ｍ ，亮度调节以０．０５ｅｄ／ｍ 的是：在此期间，相机拍摄模式是手动的，所有拍 摄的相片参数都是固定不变的，这样可以保证拍出 来的照片是在同一水平下，彼此之间的相对值是准 确的。相机参数如下： 此之间的差别不大。由表３可知，在夜晚五种人工 ４实验数据与结果分析 实验首先研究车膜在不同人工光源环境下的透 射系数，对测量、计算得出的数据进行整理与分析， 光源照明条件下，每种贴膜玻璃的透射率差别不大， 但均低于ＧＢ７２５８—１９９７中规定值。 实验第二阶段是研究贴膜的风窗玻璃对视觉可 见度的影响。以白炽灯为例对测量得出的数据和判 断后的视力等级进行回归分析，其前窗和侧窗贴膜 玻璃视力清晰等级分别呈现在图６，表４和图７，表 ５中。 其数值呈现在表２和有３中。 由表２可知，在五种人工光源条件下，前窗膜 的透射率均高于其在白天太阳光下的透射值，但彼 表２不同光源下的不同膜透射率统计值 第２２卷第５期 关雪峰等：中间视觉条件下汽车玻璃贴膜对视力清晰度影响的实验研究 ５５ 麟 蜘 举 背景亮度 无膜视力等级曲线０３ 视力等级曲线——Ｏ１ 视力等级曲线０４＃视力等级曲线——０２ 视力等级曲线 ——０５ 视力等级曲线 ——图６不同前窗贴膜玻璃视力等级回归曲线 表４前窗贴膜玻璃回归曲线模型参数值 ５６ 照明工程学报 ２０１１年１０月 无膜视力等级曲线 Ｏ８＃视力等级曲线 Ｏ６ 视力等级曲线 Ｏ９ 视力等级曲线 ——Ｏ７ 视力等级曲线 ——１０＃视力等级曲线 图７ 不同侧窗贴膜玻璃视力等级回归曲线 表５侧窗贴膜玻璃回归曲线模型参数值 由表４，表５得知，对于前窗、侧窗贴膜玻璃 的视力等级与背景亮度的函数回归曲线（Ｓ）Ｙ＝ ｅ ５．１，有膜的视力等级均低于５．０５；当背景亮度≥ ２．５ ｃｄ／ｍ ，视力等级基本一致。由于以上五种前窗 ∥ 和（Ｌｏｇａｒｉｔｈｍｉｃ）Ｙ＝ ＋／３１ｎ（ ），其方差Ｒ 膜在白炽灯下透射率差距不大，因此视力清晰度也 基本一致；从图７可以看出，当背景亮度为０．１５ ｃｄ／ｍ ，无膜的视力等级为４．６５，有膜的视力等级 均低于４．０；当背景亮度为０．４５ ｃｄ／ｍ ，１０＃膜才有 均分别大于０．９５和０．９４，Ｆ值大，拟合率非常好。 由此可以得出，回归曲线（Ｓ）和（Ｌｏｇａｒｉｔｈｍｉｃ） 可以作为其函数表达式。 由表３，和图６，图７得知，对于贴膜的风窗玻 璃，透射率大的，视力等级高，清晰度高；从图６ 可以看出，在中间视觉条件下，无膜视力等级曲线 视力等级，为４．２。由于五种侧窗膜的白炽灯透射 率差别较大，因此其视力清晰等级相差悬殊。 将每一种车膜在白炽灯下的透射率Ｔ与无膜状 的曲率大于有膜的视力等级曲线曲率，且在０．１— ２ｃｄ／ｍ 范围内尤为突出：当背景亮度为０．１ ｃｄ／ｍ ， 无膜的视力等级为４．３５，有膜的视力等级均低于 ４．０；当背景亮度为２ ｃｄ／ｍ ，无膜的视力等级为 态下的视力回归曲线方程中的ｘ值（背景亮度）的 乘积作为自变量带入方程，得出的视力等级与人眼 观测得到的视力等级基本吻合，其函数表达式为：Ｙ ＝ ｔｘ）。 第２２卷第５期 关雪峰等：中间视觉条件下汽车玻璃贴膜对视力清晰度影响的实验研究 单．”中国道路运输．２０００年，第５期． ５７ ５ 实验结论 １）无论是前窗膜还是侧窗膜，在夜晚人工光 源条件下，其驾驶视区部位的透光度远低于国家强 ［２］廖建华．“更严苛的汽车贴膜标准一清晰度”．音响改 装技术．２００７年，０６期． ［３］Ｏｌｋａｎ Ｃｕｖａｌｅｉ．Ｂｕｇｒａ Ｅｒｔａｓ．Ｒｏａｄｗａｙ Ｌｉｇｈｔｉｎｇ Ｄｅｓｉｇｎ Ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ． 制性标准ＧＢ７２５８－－１９９７规定的数值（该值只适合 于太阳光）；相对于不同人工光光源，车膜的透光 度差别不大。 ［４］关雪峰，胡姗姗，赵海天．“中间视觉条件下亮度对 视力清晰度影响的“Ｅ”方法测定”．照明工程学报， ２０１０．Ｖｏｌ ２１．Ｎｏ．３．Ｐ１７～２４． ［５］“透光度——百度百科”．网页：ｈｔｔｐ：／／ｂａｉｋｅ．ｂａｉｄｕ． ｃｏｍ／ｖｉｅｗ／１ ３ １４９６０．ｈｔｍ。 ２）在环境条件不变的情况下，车膜的透光度 越高，其视觉可见度就越高。 如今汽车贴膜已是普遍现象，因此对于道路照 明来说，在不过多消耗电力能源的情况下，是否可 以相应的增加光源的输出功率，提高其路面平均亮 ［６］林燕丹，陈大华，邵红．“基于视觉功能法的中间视 觉光度学模型及其在道路照明中的应用”，照明工程 学报２００６年９月，第３期． ［７］陈仲林，李毅，杨春宇，胡英奎，刘英婴． “道路照 明中的光生物效应研究”．照明工程学报，２００７年９ 月，第３期． 度标准值便有待于探索。 参考文献 『１］“ＧＢ７２５８－－１９９７机动车运行安全技术条件第一号修改 （上接第４６页） ｆｌｉｃｋｅｒ￣ｅｑｕｅｎｃｙ），或临界融合频率（ｃｒｉｔｉｃａｌ ｆｕｓｉｏｎ ￣ｅｑｕｅｎｃｙ），简写为ＣＦＦ。发光体的特性（强度、波 的闪烁频率，则应避免灯具布置间距ｓ在０．４２米～ １３．３２米间。 ＪＴＪ ０２６．１—１９９９《公路隧道通风照明设计规 长、大小、位置及背景等）对临界闪烁频率有影 响。观察者的特点，以及更为复杂的生理和心理因 素对临界闪烁频率也起作用。此外，观察者瞳孔的 大小、年龄、药物与酒精的作用、疲劳等等对临界 闪烁频率都有影响。 研究表明，当闪烁频率由低上升到１Ｈｚ左右 时，人眼开始不适应。当闪烁频率达到１０Ｈｚ时， 范》４．２．２中规定，灯具布置应满足闪烁频率低于 ２．５Ｈｚ或高于１５Ｈｚ。 ５ 小结 本文提出的低高度道路照明质量综合评价体系， 是对该领域的有益的探索。下一步研究的方向是在 人眼感觉最不舒服。目前还不能解释为什么人眼对 １０Ｈｚ的闪烁特别敏感。有人试图用人的脑电图节律 实践中检验这套体系的科学性和完备性。 参考文献 ［１］李铁楠编著．城市道路照明设计．机械工业出版 社．２００７． 有类似的频率来解释，但这一理论目前还没有被公 认。闪烁频率继续升高，当其超过４６Ｈｚ时，人眼 就基本感觉不到闪烁了。 ［２］ＣＪＪ ４５—２００６．城市道路照明设计标准．中国建筑工业 出版社．２００６． 以高速公路为例，我国《道路交通安全法实施 条例》第七十规定：高速公路应当标明车道的 行驶速度，最高车速不得超过每小时１２０公里，最 低车速不得低于每小时６０公里。亦即Ｖｍ ＝３３．３米 ／秒；Ｖ ｉ ＝１６．７米／秒。 ［３］徐万刚，袁景玉．低高度平光道路照明新技术．照 明２００９．７． ［４］杨春宇，刘锡成．失能眩光对道路照明安全影响的研 究．照明工程学报，２００７．４． ［５］ＲＡＭＩ，Ｊｅａｎ—Ｐａｕ１．Ａ Ｄｒｉｖｉｎｇ Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ ｆｏｒ Ｒｏａｄ Ｌｉｇｈｔｉｎｇ Ｕｓｉｎｇ Ｆｉｘｅｄ Ｌｏｗ Ｍｏｕｎｔｉｎｇ Ｈｅｉｇｈｔ Ｌｕｍｉｎａｉｒｅｓ．ＣＩＥ ２６ 对应闪烁频率ｆ＝１０Ｈｚ，当灯具布置间距．ｓ在 １．６７米～３．３３米间时，人眼感觉最不舒服。若考虑 避开５～２０Ｈｚ的闪烁频率，则应避免灯具布置间距 Ｓ在０．８３米～６．６６米间。更严格地避开２．５～４０Ｈｚ Ｓｅｓｓｉｏｎ—Ｂｅｒｉｎｇ ２００７． ［６］Ｊ．Ｒ．柯顿，Ａ．Ｍ．马斯登主编．陈大华等译．光源与 照明（第四版）．复旦大学出版社．２００１．４
