人眼的視覺基于四種不同的感光細胞：視桿細胞和三種視錐細胞（L、M和S視錐細胞）。取決于可用的光水平（更準確地說，入射光光亮度），大腦使用不同的感光細胞來確定所見物體的亮度。

暗視覺

在夜里，看到的所有的貓都是灰色的。

這是因為視桿細胞含有“視黃醛的感光細胞”，它比視錐細胞而言對光敏感得多，因此用于低光照水平下的視覺，例如在夜間，光線很微弱，視錐細胞幾乎不傳遞任何有用的信號。

因為眼睛只有一種類型的視桿細胞，所以它無法獲得任何光譜信息：它無法“知道”哪些光源是由綠光產生的（視桿細胞對綠光最敏感），哪些光源是由紅光或藍光光譜區產生的（例如，視桿細胞的敏感度相對較低，但可接受光強相應較高）。因此，在這種視覺模式下，叫做暗視覺，所有物體都被感知為灰色，一種中性色的感覺。

 

圖1:根據國際照明委員會CIE（1951年）的暗視響應函數。數據來源：倫敦大學學院色彩與視覺研究實驗室，發光效率函數。

如果接收的光亮度低于 10-3 cd/m2 ，就會出現純暗視覺。在突然看到更亮的光線后，眼睛需要一些時間來適應新的光線條件——完全適應可能需要大約 30 分鐘。因此，只有在這段時間之后，人才能開始在黑暗中看到一些東西。"

明視覺

視錐細胞在較高的光照水平下起作用，它們主要負責色覺的識別，也用于測定對光源和物體表面的亮度。這種模式被稱為明視覺。

純明視覺的亮度可以接受至少幾 cd/m2 的值的情況。還有一種中間狀態，稱為中視覺，它是一種暗視覺和明視覺的結合。

 

圖2：根據國際照明委員會CIE的光視反應函數。數據來源：倫敦大學學院的色彩與視覺研究實驗室，發光效率函數。

動物的不同視角

很多動物的眼睛與人類的眼睛有很大不同。例如，貓眼的視網膜含有更大比例的視桿細胞受體，從而提高了在低光照條件下的敏感度——但代價是大大降低了敏感度色覺，即它是雙色的而不是三色的。

光度函數

對于暗視覺和明視覺，都有描述眼睛的對光譜敏感度的光度函數。暗視覺響應的峰值大約在 500nm 的波長范圍處，而最大明視覺響應在 555nm 左右。它兩的最大值都在綠色光譜區。