補足その他

 

補足事項 光学関連の単位  照度・輝度の参考値 参考資料


補足事項

radianceとirradiance

通常の画像はradiance(W/sr/m^2)または(W/m^2・sr)のデータで作成されています。またRender parametersに -i オプションを設定して、レンダリングを行うとirradiance(W/m^2)のデータで画像を作成します。False colorはradiance(W/sr/m^2)をNits(cd/m^2)、irradiance(W/m^2)をLux(lm/m^2)に変換して、画像を作成します。単純に179(lm/w)を掛け算しているようです。RAWFILEを使用した方が精度の良い値になります。露出調整やpcondのPost-Processingを経た画像はデータが変化しています。

露出調整をすると値が2%前後変化します、これが許容誤差としてみなせれば露出調整をした画像でも問題ないと思われます。

RGBの設定

一般ソフトのRGB(0 0 0)〜(255 255 255)がRadianceのRGB(0 0 0)〜(1 1 1)に相当し、それ以上の設定も可能になっています。

レンダリングしながら別の作業

RadianceもConRadもフリーですから、同じマシンで複数立ち上げることも出来るし、別のマシンにもいくらでもインストールできます。レンダリングしながら、次の作業を進めることができます。

また、プロジェクトファイルが小さく、batファイルを使って、レンダリング実行する場合、シーンファイルごとに、それぞれ作業フォルダーをつくり、それぞれbatファイルを作れば、複数のシーンファイルを同時にレンダリングすることが可能です、また、この場合rpict が作動していても、rview を作動させることが可能です。余りメモリを消費しないので、レンダリングしながらでも、他のソフトを利用しやすいです。

pic 画像の表示について

作成された pic画像によっては、微妙ですが、等高線のような模様が、出る時があります。光の強さが弱い場合、起こるようです、picを他のファイルに変換すると、この模様は無くなります。おそらく、モニターの表示色 32ビットでは、pic画像を表示しきれていないと思われる。

picはダイナミックレンジが高いため暗い部分は非常に細かい諧調を持っています。

影を落とす・落とさない

一般ソフトによく見受けられる、オブジェクトに影を落とす・落とさない、という設定は無いようです、正確なシミュレーションするならこういう設定は有り得ないからでしょう。

数値表示

1e-05 = 0.00001    (1*1/10の5乗)

1e+05  = 100000   (1*10の5乗)

計算開始後追加変更は出来ない。

Radanceは、ConRadあるいは、batファイルによって起動すると、すべてのデータをいったん読み込んで、処理を行います、起動してしまえば、rifファイルなどの設定を変更しても影響しません。複数の視点を設定した場合も最初に読み込んでしまいます。後から追加変更は出来ません。

Rad-script Editor/Report

Report設定の右の欄に、errer.log等のファイル名またはrender = -e errer.log、を設定した場合、Reportはerrer.logに書き込まれDOSプロンプトには表示されない。記録を残したい時以外出来るだけerrer.logは設定しない方がいいようです。単位は分単位のようです。

RadiosityとGlobal Illumination(GI)


もともとはどちらも同じ意味で用いられ、「相互反射している間接光を計算する手法」を意味していたようです。

この手法は二つあり、「Radiosity」というオブジェクトをメッシュ分割して計算する手法(lightscape、formZ等)と、もう一つは「Global Illumination」という確率的またはランダムなサンプリング多次元統合テクニックであるモンテカルロ法を用いた計算手法(Radiance、INSPIRER等)があります。

日経CGの記事99年頃は、Radiosityの方が多く用いられ、どちらの手法もひっくるめてRadiosityと呼ばれていましたが、現在CG業界ではGlobal Illuminationが主流になったため、前者をRadiosityと呼び、後者またはそれの改良したものをGlobal Illuminationと呼んで区別しているようです。おそらくRadianceはGlobal Illuminationを使った最初のソフトと思われます。

例外として、Autodesk VIZ4は両方組み合わせた計算を行うようです。

Radanceの開発について

Radianceは、建設に先がけて、空間の照明レベルと外観を予測することによって、照明デザイナーと建築家を援助することを意図しています。正確さの面では、NASAの宇宙ステーション計画にも利用されているということが上げられます。

Radianceはバークレー(カリフォルニア)のローレンス・バークレー国立研究所(LBNL)の環境エネルギー技術部門(EETD)の中で建設技術(Building Technologies)プログラムよって開発されました。開発者はGreg Ward Larsonです(LBNLに1985〜1997在籍)。v1.0が出たのは90年頃と思われます。現在Gregは、Silicon Graphicsの技術スタッフのを経て、Anyhere Softwareという会社を立ち上げています。また、米国エネルギー省、スイスの国立エネルギー研究資金(NEFF)等から資金援助や支援を受けて開発されました。02年12月には商用利用であってもオープンソースとなる。

著作権は、ローレンス・バークレー国立研究所(LBNL)を通じてカリフォルニア大学が保有しています。


光学関連の単位
放射測定(radiometry)--物理的に放射を測ること
radiant energy  ジュール(joule) J=1 W・s(ワット秒) 仕事やエネルギーの単位。記号[J] 物理学者James Prescott Jouleの名に由来する。1Nの力で、物体をその力の向きに1m動かす時の仕事。

1J=1 N・m(ニュートン・メートル)
1J=1 C・V(クーロン・ボルト)
1J=0.24cal
sr (steradian)  ステラジアン sr( S/r^2) 立体角の単位、球面上に、球の半径rの2乗に等しい投影面積Sが、成り立つ時の立体角
radiant flux

W

放射束

ワット(光エネルギー)

W=J/sec(1ジュール毎秒)  1W=683 lm (波長555nm)。
100W電球の光エネルギーは10W程度だそうです(電球もワット数で表されます、しかしこれは電気エネルギーを表し、この90%近くは熱になり残り10%程度が光になります)。
radiant intensity 放射強度 W/sr 1 W/sr=683cd (波長555nm)
radiance 放射輝度 W/sr/m^2またはW/m^2・sr 1W/sr/m^2= 683  lm/m2/sr (波長555nm)

単位面積当たりの放射強度

irradiance 放射照度 W/m^2 1W/m^2=683  lux  (波長555nm)

受光面の単位面積当りに入射する放射束(w)の量、
ある面がどのくらいの強さで照らされているかあらわします。

測光(photometry)--標準視感効率:V(λ)に基づいた測定
Luminance intensity

cd

光度 lm/sr 1lm/sr=1cd

    =1/683 W/sr (波長555nm)

「1カンデラ(cd)は、周波数540×1012Hz(波長555nm)の単色放射を放出し、所定の方向におけるその放射強度が1/683W/srである光源の、その方向における光度である」

LUMINOUS flux 光束 lm 1lm=1/683 W (波長555nm)
Illuminance 照度 lux(lm/m^2) 1lux=1/683  W/m^2 1lux=0.0929fc

輝度(cd/m^2)*1/表面反射率*PI = 照度lux(lm/m^2)

foot-candles フートキャンドル fc(lm/ft^2) 1fc= 10.76 lux
Luminance 輝度 cd/m^2またはlm/sr*m^2 (nt) (cd/m^2) *π=(lm/m^2)
spectral luminous efficiency 標準比視感度 683lm/W 可視放射が人間の目に入ったときに感じる明るさの知覚の度合い示す尺度で、CIEによって定められたもの。(最大視感度:555nm 683lm/W)
luminous efficacy 発光効率

視感効率

lm/W 1w当たりの全光束値、
179lm/W Radianceで用いられる値

 

その他
dynamic range ダイナミックレンジ 最大輝度/最小輝度、または比 カメラ等ではdbを用いる デシベル(dB)=20×log10(倍率)

10^3--60db、10^4--80dB、10^5--100dB

 

 


照度・輝度の参考値

 

照度 (lx)   輝度 (cd/m^2)
大気圏外直接光照度 142,000   人間の視覚 1,0*10^5〜1.0*10^-5
昼光水平照度(正午の太陽と空)

雨天時 20,000

快晴時 120,000

  太陽(正午) 1.6 * 10^9
太陽光の日平均 32,000〜100,000   太陽(地平線) 600,000
晴天 50,000〜100,000   白熱灯 200,000
曇天 10,000〜50,000   蛍光灯 5,000〜15,000
北欧の晴天 10,000   晴天下の砂浜 15,000
ひどくどんよりした屋外 5000   晴天空(平均) 8,000〜6,000
人工照明の明るいオフィス 1000   2,500
人工照明のリビングルーム 100   曇り空(平均) 2,000
街灯 5〜30   液晶ディスプレイ 250〜400
夕闇 2   400luxの照明下の白色紙(反射率0.8)  100
晴れた満月の夜 0.25   人工照明下の路面  0.5〜2
0.001   夜空(最も暗い空) 0.0004
      太陽光に照らされている白い紙 10,000

 

 

100W 白熱灯 140cd 、1600lm
40W 蛍光灯 330cd、3100lm

 

参考資料

・日経CG99/5月号

RADIANCE Tutorial 

The RADIANCE 3.1 Synthetic Imaging System : サーフェイス、マテリアル等各機能の解説

Radiance WWW Server : Radianceの公式サイトの User manial.pdf、Usermani_2.pdf、Manual Page等

・Desktop Radiance/Help/Draduser.hlp : rvew、winimage、については、Win版Radiance独自の機能もあるので、これを参照しています。中には、AutoCADのプラグインとして機能していないと利用できないものがあるようです。

RADIANCE WWW server  のReferenceのページ 「Seminars and Course Notes」 のところに以下の資料があります。

Siggraph '98 Course 33 Notes / (s98c33.pdf) : 珍しく、画像や図解が多用されています。最初の方は基礎的事項を分かり易く紹介、内容は照明シュミレーションとしての活用の仕方を解説しています。高度過ぎて何が何だかでした。(-。-;)

 

RED Interface / (rad.pdf) : radについて、詳しく解説しています。

 

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