人眼的视觉基于四种不同的感光细胞：视杆细胞和三种视锥细胞（L、M和S视锥细胞）。取决于可用的光水平（更准确地说，入射光光亮度），大脑使用不同的感光细胞来确定所见物体的亮度。

暗视觉

                         

                         

在夜里，看到的所有的猫都是灰色的。

这是因为视杆细胞含有“视黄醛的感光细胞”，它比视锥细胞而言对光敏感得多，因此用于低光照水平下的视觉，例如在夜间，光线很微弱，视锥细胞几乎不传递任何有用的信号。

因为眼睛只有一种类型的视杆细胞，所以它无法获得任何光谱信息：它无法“知道”哪些光源是由绿光产生的（视杆细胞对绿光最敏感），哪些光源是由红光或蓝光光谱区产生的（例如，视杆细胞的敏感度相对较低，但可接受光强相应较高）。因此，在这种视觉模式下，叫做暗视觉，所有物体都被感知为灰色，一种中性色的感觉。

图1:根据国际照明委员会CIE（1951年）的暗视响应函数。数据来源：伦敦大学学院色彩与视觉研究实验室，发光效率函数。

如果接收的光亮度低于 10-3 cd/m2 ，就会出现纯暗视觉。在突然看到更亮的光线后，眼睛需要一些时间来适应新的光线条件——完全适应可能需要大约 30 分钟。因此，只有在这段时间之后，人才能开始在黑暗中看到一些东西。"

明视觉

                         

                         

视锥细胞在较高的光照水平下起作用，它们主要负责色觉的识别，也用于测定对光源和物体表面的亮度。这种模式被称为明视觉。

纯明视觉的亮度可以接受至少几 cd/m2 的值的情况。还有一种中间状态，称为中视觉，它是一种暗视觉和明视觉的结合。

图2：根据国际照明委员会CIE的光视反应函数。数据来源：伦敦大学学院的色彩与视觉研究实验室，发光效率函数。

动物的不同视角

                         

                         

很多动物的眼睛与人类的眼睛有很大不同。例如，猫眼的视网膜含有更大比例的视杆细胞受体，从而提高了在低光照条件下的敏感度——但代价是大大降低了敏感度色觉，即它是双色的而不是三色的。

光度函数

                         

                         

对于暗视觉和明视觉，都有描述眼睛的对光谱敏感度的光度函数。暗视觉响应的峰值大约在 500nm 的波长范围处，而最大明视觉响应在 555nm 左右。它两的最大值都在绿色光谱区。