60-965 Poznań

ul.Piotrowo 3a

tel. (0-61) 6652688

fax (0-61) 6652389

e-mail:napisz do nas

Obliczanie opraw oświetleniowych

v 1.1, listopad 2002 (informacje: Krzysztof.Wandachowicz@put.poznan.pl)

V. Elementy optyczne oprawy oświetleniowej z kloszem otwartym

Uwaga 4:

Tworzenie modelu oprawy oświetleniowej odbywać się będzie w następujących czterech etapach:

a). budowanie geometrii klosza,

b). budowanie geometrii lampy,

c). przypisanie materiału do klosza,

d). opisanie własności promienistych lampy.

 

41.  Zacznij nowy rysunek: Plik è Nowy è <użyj standardu> <metryczne> <OK>. Stworzymy klosz o symetrii obrotowej gdzie tworzącą będzie krzywa, a osią symetrii oś Z. Wybierz „Widok z przodu” i zacznij wprowadzać współrzędne, przez które przechodzić będzie krzywa tworząca, wpisz 3wplinia ¿ na pytanie Od punktu, wpisz:

0,0,0.15 ¿ następnie wprowadzaj kolejne współrzędne:

0.1,0,0.15 ¿

0.2,0,-0.15 ¿

0.1,0,-0.15 ¿

po wprowadzeniu wszystkich współrzędnych zakończ naciskając <Enter>

 

Współrzędne wierzchołków krzywej tworzącej

x

y

z

0

0

0.15

0.1

0

0.15

0.2

0

-0.15

0.1

0

-0.15

 

42.  Utwórz oś obrotu, wpisz 3wplinia ¿ na pytanie Od punktu, wpisz: 0,0,-0.2 ¿ podaj współrzędne drugiego punktu: 0,0,0.2 ¿ i zakończ <naciskając Enter>

 

43.  Zmodyfikuj zmienne systemowe odpowiedzialne za liczbę podziałów powierzchni, wpisz surftab1 ¿  i podaj wartość podziału: 36 ¿ następnie wpisz: surftab2 ¿ oraz wartość podziału 3 ¿

 

44.  Użyj komendy tworzącej powierzchnię obrotową: powobrot ¿ wybierz krzywą definiującą <kliknij na utworzoną wcześniej krzywą tworzącą> wybierz oś obrotu <kliknij na utworzoną wcześniej oś obrotu> potwierdź kąt początkowy 0 ¿ przy pytaniu o Zakres kątowy potwierdź pełen obrót <naciskając Enter>

 

45.  Usuń niepotrzebną już oś obrotu: <kliknij linię wyznaczającą oś obrotu> następnie <kliknij przycisk „Wymaż” znajdujący się na pasku narzędzi>

 

46.  Teraz stworzymy Sferę-obiekt bryłowy, sfera ta będzie tworzyła punktowe źródło światła: Rysuj è Bryły è Sfera, pojawi się pytanie o podanie współrzędnych środka sfery, wpisz 0,0,0 ¿ , następnie zostaniesz zapytany o promień sfery, wpisz 0.01 ¿

 

47.  Przypisz materiał „RAL7043” do klosza: Radiance è Materials è Attach Material... <zaznacz klosz> ¿ (pamiętaj aby po zaznaczeniu obiektu wcisnąć klawisz „Enter”). Teraz powinno pojawić się okno „Materials Library”. Z listy dostępnych materiałów należy wybierz „RAL7043_Traffic_grey_B”. Zaakceptuj wybór klikając na przycisk <Attach>

 

48.  Przypisz materiał „RAL7044” do źródła światła: Radiance è Materials è Attach Material... <zaznacz źródło> ¿ (pamiętaj aby po zaznaczeniu obiektu wcisnąć klawisz „Enter”). Teraz powinno pojawić się okno „Materials Library”. Z listy dostępnych materiałów należy wybierz „RAL7044_Silk_grey”. Zaakceptuj wybór klikając na przycisk <Attach>

 

49.  Zapisz tworzony plik pod nazwą klosz1.dwg w katalogu głównym Desktop Radiance: „C:\Program Files\Desktop Radiance\”

 

50.  Dokonaj konwersji obiektów 3D z formatu AutoCAD na format Radiance: Radiance è Simulation è Camera <naciśnij Enter>  

 

51.  Pojawi się okno „Define Scenario”. <Wpisz nazwę np. „oprawa”> <kliknij „OK”>

 

52.  Okno „Define Scenario” zostanie zamknięte i pojawi się zachęta do zaznaczenia obiektów, które mają zostać włączone w proces obliczeń, w polu dialogowym wpisz: wszystko ¿ ¿ (Uwaga, dwa razy naciśnij „Enter”).

 

53.  W tym momencie program buduje bazę danych potrzebną do wykonania obliczeń. Jednocześnie w katalogu głównym Desktop Radiance tworzony jest podkatalog (C:\Program Files\Desktop Radiance\klosz1) o takiej samej nazwie jak nazwa utworzonego wcześniej pliku z rysunkiem. W katalogu tym znajdą się wszystkie pliki potrzebne do wykonania obliczeń. Kiedy pojawi się okno „Camera Simulation Setup” <kliknij „Cancel”> aby je zamknąć.

 

54.  Zamknij program Desktop Radiance i przejdź do katalogu „C:\Program Files\Desktop Radiance\klosz1”. Obejrzyj zawartość plików zawierających opis geometrii poszczególnych obiektów:

-  klosz1_m_ral7043_traffic_grey_b.rad – opisuje klosz

-  klosz1_m_ral7044_silk_grey.rad – opisuje źródło

 

55.  Przejdź do katalogu „C:\Program Files\Desktop Radiance\klosz1\mat\lbnl” i przekopiuj następujące pliki:

-  Ral7044_Silk_grey.rad

-  Ral7043_Traffic_grey_B.rad

do katalogu „C:\Program Files\Desktop Radiance\klosz1”

 

56.  Zmień nazwy następujących plików:

stara nazwa

nowa nazwa

klosz1_m_ral7043_traffic_grey_b.rad

klosz.rad

klosz1_m_ral7044_silk_grey.rad

lampa.rad

Ral7043_Traffic_grey_B.rad

mat-klosz.rad

Ral7044_Silk_grey.rad

mat-lampa.rad

 

57.  Zmodyfikuj zgodnie z informacjami zawartymi w Uwaga 5 i Uwaga 6 zawartość plików opisujących materiał przypisany do klosza i lampy (mat-klosz.rad i mat-lampa.rad).

 

Uwaga 5:

Metoda śledzenia promienia odwrotnego

Radiance w obliczeniach wykorzystuje metodę śledzenia promienia odwrotnego. Metoda ta zakłada, że promieniowanie rozchodzi się wzdłuż liniowych ścieżek zwanych promieniami, a śledzone promienie ulegają wielokrotnym odbiciom przy zadanej geometrii układu i zadanych własnościach promiennych powierzchni układu. Promienie zaczyna się wtedy śledzić od punktu widzenia umownego obserwatora umieszczonego w danym otoczeniu, przy czym uwzględnia się ewentualne odbicia czy załamania promieniowania wynikające z przecięcia się promienia z powierzchniami występującymi w danym wnętrzu. Każdy promień wychodzący z punktu widzenia umownego obserwatora nazywamy promieniem pierwotnym. Promień ten może napotkać na swojej drodze obiekty znajdujące się w obszarze rozpatrywanej sceny. Obiekty te posiadają kształt i pewne cechy opisujące ich własności odbiciowe. W zależności od tych cech promień trafiający w obiekt może ulec odbiciu rozproszonemu, kierunkowemu lub kierunkowo-rozproszonemu. W miejscu odbicia powstają nowe, wtórne promienie. Każdy z nowo powstałych promieni jest śledzony w ten sam sposób do momentu, kiedy zostanie dostatecznie stłumiony lub nie napotka na swojej drodze żadnego obiektu.

 

Śledzenie promienia w Radiance

Z każdym śledzonym promieniem związana jest pewna wartość „Radiance” (z ang. radiance to luminancji energetycznej tzn. strumień energetyczny w elementarnym kącie bryłowym emitowany z powierzchni lub padający na powierzchnię [W/m2sr]). „Radiance” w sensie fizycznym nie może być bezpośrednio przyrównana do luminancji energetycznej. „Radiance” jako wielkość występująca w programie Radiance jest natomiast proporcjonalna do luminancji energetycznej.

Każdy promień śledzony jest w trzech „kanałach” odpowiadających trzem bodźcom barwowym odniesienia (r-czerwony, g-zielony, b-niebieski). Całkowita wartość „Radiance” R związana z danym promieniem obliczana jest jako suma „Radiance” w trzech „kanałach” Rr, Rg i Rb:

  

R = 0.265 Rr + 0.670 Rg + 0.065 Rb  [W/m2sr]

  

Podział na trzy „kanały” umożliwia uwzględnienie w obliczeniach zmienności charakterystyk odbiciowych materiałów jak i własności źródeł światła w zakresie widzialnym promieniowania elektromagnetycznego.

Przejście z wielkości energetycznych R („Radiance”) na wielkości fotometryczne L (luminancja) odbywa się za pomocą zależności:

  

L = 179 R = 47.4 Rr + 119.9 Rg + 11.6 Rb  [cd/m2]

 

Materiały w Radiance

Materiał trans służy do definiowania materiałów odbijających i przepuszczających światło, posiada następującą składnię:

 

mod trans id

0

0

7 red green blue spec rough trans tspec

 

gdzie:

red, green, blue – parametry określające podział śledzonego promienia na trzy „kanały”,

spec – parametr proporcjonalny do współczynnika odbicia kierunkowego,

rough – współczynnik określający chropowatość powierzchni,

trans – parametr proporcjonalny do współczynnika przepuszczania,

tspec – parametr proporcjonalny do współczynnika przepuszczania kierunkowego.

 

Ro_dif = rgb_śr * (1 - spec) * (1 - trans)

Ro_spec = rgb_śr * spec

Tau_dif = rgb_śr * trans * (1 - spec) * (1 - tspec) 

Tau_spec = rgb_śr * trans * tspec

 

gdzie:

Ro_dif, Tau_dif – współczynnik odbicia (Ro_dif) i przepuszczania (Tau_dif) rozproszonego,

Ro_spec, Tau_spec – współczynnik odbicia (Ro_spec) i przepuszczania (Tau_spec) kierunkowego,

rgb_śr = 0.265 * red + 0.670 * green + 0.065 * blue

 

Materiał plastic służy do definiowania materiałów odbijających światło, posiada następującą składnię:

 

mod plastic id

0

0

5 red green blue spec rough

 

gdzie:

red, green, blue – parametry określające podział śledzonego promienia na trzy „kanały”,

spec – współczynnik odbicia kierunkowego,

rough – współczynnik określający chropowatość powierzchni.

 

Ro = Ro_dif + Ro_spec

Ro_dif =  rgb_śr * (1 - spec) 

Ro_spec = spec

  

gdzie:

Ro – całkowity współczynnik odbicia,

Ro_dif – współczynnik odbicia rozproszonego,

Ro_spec – współczynnik odbicia kierunkowego,

rgb_śr = 0.265 * red + 0.670 * green + 0.065 * blue

 

 

58.  Plik mat-klosz.rad , który opisuje materiał klosza zmodyfikuj do postaci:

 

# szklo matowane przez piaskowanie Ro=0.1 Tau=0.82

void trans RAL7043_Traffic_grey_B

0

0

7  0.92  0.92  0.92  0  0  0.89  0

 

wtedy współczynnik odbicia będzie wynosił 0.1 a współczynnik przepuszczania 0.82

 

Uwaga 6:

Rozsył strumienia świetlnego źródła światła można w Radiance opisać za pomocą materiału light. Materiał ten posiada następującą składnię:

 

mod light id

0

0

3 red green blue

  

gdzie:

red, green, blue – to wartości „Radiance” R w trzech „kanałach”.

 

Przykładowe, obliczone wartości R (red, green i blue) dla źródła światła w kształcie kuli o średnicy 2 cm (r = 1cm), strumieniu świetlnym wynoszącym 1350 lm i równomiernym rozsyle, wynoszą:

 

 

„Radiance” R tego źródła będzie wtedy równa 1 910 a luminancja L wyniesie 341 959 cd/m2, opis materiału będzie następujący:

 

mod light id

0

0

3 1910 1910 1910

 

 

59.  Plik mat-lampa.rad , który opisuje materiał źródła światła zmodyfikuj do postaci:

 

# zrodlo o rozsyle rownomiernym, kula r=0.01m, Fi=1350lm

void light RAL7044_Silk_grey

0

0

3  1910  1910  1910

 

wtedy światłość takiego źródła powinna wynosić: 

 

powrót na stronę głównądo górypowrót na stronę główną Przewodnikapoprzedni punktnastępny punkt