人眼感光的問題

人眼對于光線的感覺個人覺得比較好理解的類似度量還是用感光度來形容的更恰當，人眼對于光線的感覺不是線性的，沒有你所說的平均值或者正負取值現(xiàn)象。
引用一下別人的答案，給你做個參考:

感光度

人眼的感光度是可以自動調節(jié)的。在環(huán)境光強發(fā)生變化的情況下，人眼通過調節(jié)虹膜中視網(wǎng)膜色素的含量，增加或減少感光度。這種調節(jié)是相當慢的，最長可達半個小時。黑夜中突然打開日光燈會覺得很刺眼，就是這個原因。你在遠離市區(qū)的鄉(xiāng)村可以看到很多星星，在充滿光污染的城市中可能連月亮都看不到，這也是感光度調節(jié)在作怪。

在之前的一個測試中，有人使用Canon EOS 10D和5英寸針孔透鏡，在ISO 400情況下12秒鐘內記錄了14顆星星。而我們可在10秒鐘之內認清楚14顆星。(Clark， R.N.， Visual Astronomy of the Deep Sky， Cambridge U. Press and Sky Publishing， 355 pages， Cambridge， 1990)粗略估計，人眼的最高感光度相當于ISO 800。

另外據(jù)統(tǒng)計，10D在ISO 800時，CMOS上的每個像素點平均接收2.7個電子。而視神經(jīng)接受外界的光信號，同樣需要至少一對電子。

在日光下，眼睛的感光度非常低，幾乎為夜間的1/600(Middleton， Vision Through the Atmosphere， U. Toronto Press， Toronto， 1958)，也就是說，日光下的感光度基本達到ISO 1。如此低的感光度可以有效的保護視神經(jīng)和虹膜。

而數(shù)碼相機方面，感光度ISO 3200在數(shù)碼單反上早已經(jīng)非常普及，富士已經(jīng)有了ISO 3200的便攜機問世。但是，數(shù)碼相機在高感光度下的噪點始終是困擾整個數(shù)碼成像業(yè)的大問題。而人的肉眼和大腦似乎從來沒有這樣的困擾。

動態(tài)范圍

人眼既可以分辨強烈日光下的物體細節(jié)，也能在夜晚看清楚天邊微弱的星光。二者的光強有千萬倍之差。當然，如此大的差別并不全部是動態(tài)范圍的原因，相機也可通過調節(jié)ISO，光圈或曝光時間實現(xiàn)。

一般認為，人眼可區(qū)分10000倍的對比度。但這取決于場景的亮度。亮度降低時，動態(tài)范圍的下降非常快。人眼的動態(tài)范圍遠遠高于目前已知的膠片相機或普通民用數(shù)碼相機。

可以通過一個小實驗驗證:在月圓之夜，帶上一張星圖來到郊外。待眼睛適應周圍亮度之后觀看星空，在有月亮的部分找到肉眼可見最微弱的星光。然后，設法找到在月球周圍45度以內的星星。在遠離市區(qū)光污染，并天氣晴朗的情況下，你應該可以看到2.5等星(滿月的星等為-12.5)。星等差為15。每相差5等，亮度相差100倍。因此，100×100×100=1000000，即一百萬。在此弱光下，人眼的動態(tài)范圍可達到一百萬!