Свет Скачать
презентацию
<<  Свойства света Окружающий свет  >>
Свет как энергия
Свет как энергия
На прошлой лекции
На прошлой лекции
На лекции
На лекции
Как получить фотореалистичное изображение
Как получить фотореалистичное изображение
Моделирование и расчет сцены
Моделирование и расчет сцены
Свет: дуальность
Свет: дуальность
Фотоэлектрический эффект
Фотоэлектрический эффект
Геометрическая оптика
Геометрическая оптика
Волновая природа света: явления
Волновая природа света: явления
Волновая природа света: дифракция и интерференция
Волновая природа света: дифракция и интерференция
Волновая природа света: поляризация
Волновая природа света: поляризация
Поляризация: пример
Поляризация: пример
Геометрическая оптика: итоги
Геометрическая оптика: итоги
Радиометрия
Радиометрия
Радиометрия: особенности
Радиометрия: особенности
Радиометрия: предположения
Радиометрия: предположения
Радиометрия: недостатки
Радиометрия: недостатки
Радиометрия: основные термины
Радиометрия: основные термины
Световая энергия (radiant energy)
Световая энергия (radiant energy)
Световой поток (flux)
Световой поток (flux)
Световой поток (flux): как измерить
Световой поток (flux): как измерить
Полный световой поток
Полный световой поток
Телесный угол
Телесный угол
Сила света (intensity)
Сила света (intensity)
Освещенность и светимость
Освещенность и светимость
Энергетическая освещенность (irradiance)
Энергетическая освещенность (irradiance)
Связь освещенности и «косинуса»
Связь освещенности и «косинуса»
Энергетическая светимость (radiant exitance)
Энергетическая светимость (radiant exitance)
Яркость (radiance)
Яркость (radiance)
Исходящее и входящее излучение
Исходящее и входящее излучение
Свойства излучения
Свойства излучения
Выражение излучения через другие единицы
Выражение излучения через другие единицы
Фотометрия и фотометрические единицы
Фотометрия и фотометрические единицы
Взаимодействие света и материала
Взаимодействие света и материала
Типы взаимодействия света и материала
Типы взаимодействия света и материала
Отражение и ДФО
Отражение и ДФО
ДФО: определение
ДФО: определение
Дфо (2)
Дфо (2)
Дфо (3)
Дфо (3)
Свойства ДФО
Свойства ДФО
Свойства ДФО: обратимость
Свойства ДФО: обратимость
Свойства ДФО: сохранение энергии
Свойства ДФО: сохранение энергии
Примеры ДФО: диффузное отражение
Примеры ДФО: диффузное отражение
Примеры ДФО: зеркальное отражение
Примеры ДФО: зеркальное отражение
Дфп
Дфп
Дфр = дфо + дфт
Дфр = дфо + дфт
Расчет излучения точки поверхности
Расчет излучения точки поверхности
Расчет излучения точки поверхности: дискретный случай
Расчет излучения точки поверхности: дискретный случай
Ограничения модели ДФР
Ограничения модели ДФР
Итоги
Итоги
Задание 1
Задание 1
Слайды из презентации «Свет как энергия» к уроку физики на тему «Свет»

Автор: Admin. Чтобы увеличить слайд, нажмите на его эскиз. Чтобы использовать презентацию на уроке, скачайте файл «Свет как энергия.ppt» бесплатно в zip-архиве размером 1389 КБ.

Скачать презентацию

Свет как энергия

содержание презентации «Свет как энергия.ppt»
СлайдТекст
1 Свет как энергия

Свет как энергия

Радиометрия. BRDF.

Алексей Игнатенко Лекция 3 30 марта 2009

2 На прошлой лекции

На прошлой лекции

Свет vs. Цвет Все видимые цвета могут быть представлены в виде трех чисел Основное цветовое пространство CIE XYZ Построено на основе экспериментов Инструмент – диаграмма тональности Часто используется для анализа передаваемых диапазонов различных пространств Пространство L*a*b – однородность Цветовая модель и цветовые пространства RGB Точка белого, цветовая температура

3 На лекции

На лекции

Свет и волновая природа света Радиометрия: основные термины и понятия BRDF, BTDF Расчет освещенности в точке

4 Как получить фотореалистичное изображение

Как получить фотореалистичное изображение

Спектральное распределение энергии Нет никакого RGB!

Построить модель сцены

Преобразовать в цвет

А вот здесь RGB!

Для каждого пикселя рассчитать количество попавшей энергии

Вывести на монитор

Это делать умеем

5 Моделирование и расчет сцены

Моделирование и расчет сцены

Чтобы рассчитать энергию для каждого пикселя изображения необходимо понимать: Природу света Принципы распространения света Взаимодействие света с материалами

Построить модель сцены

Преобразовать в цвет

Для каждого пикселя рассчитать количество попавшей энергии

Вывести на монитор

6 Свет: дуальность

Свет: дуальность

Электромагнитная волна волновая оптика Поток фотонов геометрическая оптика Причины дуальности объясняются в квантовой оптике

7 Фотоэлектрический эффект

Фотоэлектрический эффект

Излучение электронов под действием света Является одним из обоснований фотонной теории (теории частиц)

8 Геометрическая оптика

Геометрическая оптика

Закон прямолинейного распространения света Закон независимого распространения лучей Закон отражения света Закон преломления света (Закон Снелла) Закон обратимости светового луча

9 Волновая природа света: явления

Волновая природа света: явления

Дифракция и интерференция Поляризация

10 Волновая природа света: дифракция и интерференция

Волновая природа света: дифракция и интерференция

Явление преобразования распространяющейся в пространстве волны Зависит от соотношения между длиной волны и характерным размером неоднородностей среды Интерференционный рисунок

11 Волновая природа света: поляризация

Волновая природа света: поляризация

Световая волна – поперечная волна Волновой вектор и вектор амплитуды

12 Поляризация: пример

Поляризация: пример

13 Геометрическая оптика: итоги

Геометрическая оптика: итоги

Далее мы будем рассматривать свет как поток частиц ? Гораздо проще для алгоритмов! ? Сразу отбрасываем явления Дифракции Интерференции Поляризации

14 Радиометрия

Радиометрия

Радиометрия – наука об измерении электромагнитного излучения Включая видимый свет В отличие от колориметрии (и фотометрии), радиометрия не учитывает особенностей человеческого восприятия

15 Радиометрия: особенности

Радиометрия: особенности

Основана на излучении как потоке частиц (геометрическая оптика) Тем не менее, возможно включать элементы волновой оптики

16 Радиометрия: предположения

Радиометрия: предположения

Линейность Суммарный эффект двух входных сигналов всегда равен сумме эффектов каждого сигнала по отдельности Сохранение энергии Рассеиваемый свет не может выдавать больше энергии, чем было изначально Отсутствие поляризации Единственное свойство света – распределение по длинам волн (частоте) Отсутствие флюоресценции и фосфоресценции Поведение света на одной частоте не зависит от поведения на другой Устойчивость состояния Распределение световой энергии не зависит от времени

17 Радиометрия: недостатки

Радиометрия: недостатки

Не передаются физические эффекты: Дифракция Интерференция Поляризация Флюоресценция Фосфоресценция Последние три легко добавить

18 Радиометрия: основные термины

Радиометрия: основные термины

Световая энергия (radiant energy) Световой поток (radiant flux) Энергетическая сила света (intensity) Энергетическая освещенность (irradiance) Энергетическая светимость (radiant exitance) Энергетическая яркость (radiance) = излучение

19 Световая энергия (radiant energy)

Световая энергия (radiant energy)

Обозначение: Q Единица измерения: Дж Плохо подходит для наших задач Необходимо выразить энергию, переносимую светом!

20 Световой поток (flux)

Световой поток (flux)

Нужно описывать перемещение энергии Поток: энергия, излучаемая в единицу времени для заданной поверхности Обозначение: ?. Ф = dQ / dt Единицы измерения - Вт (ватт = Дж/c).

21 Световой поток (flux): как измерить

Световой поток (flux): как измерить

Поставить источник света Замерить изменение температуры площадки за заданное время

22 Полный световой поток

Полный световой поток

Часто бывает нужно замерить полное излучение источника света Полный световой поток

23 Телесный угол

Телесный угол

Часть пространства Является объединением всех лучей, выходящих из данной точки Пересекающих некоторую поверхность Измеряется отношением площади части сферы с центром в вершине угла, которая вырезается этим телесным углом, к квадрату радиуса сферы Единица – стерадиан Стерадиан равен телесному углу, вырезающему из сферы единичного радиуса поверхность с площадью в 1 квадратную единицу

24 Сила света (intensity)

Сила света (intensity)

Полный поток = 4?*I

Предыдущие определения зависели от площади Но для точечных источников понятия площади нет А нам часто придется рассматривать точки на поверхности Или точечные источники света Плотность потока света, проходящего через телесный угол Единицы измерения: Вт / Ст

25 Освещенность и светимость

Освещенность и светимость

Нужны единицы для описания потока излучения, попадающего на поверхность или исходящего с поверхности Плотность потока света, проходящего через заданную площадку Не знаем направления, поэтому два симметричных термина освещенность светимость

26 Энергетическая освещенность (irradiance)

Энергетическая освещенность (irradiance)

Обозначение: E Единицы измерения: Вт/м2

E

27 Связь освещенности и «косинуса»

Связь освещенности и «косинуса»

Во многих моделях освещения встречается cos в качестве множителя

E

28 Энергетическая светимость (radiant exitance)

Энергетическая светимость (radiant exitance)

Обозначение: M Единицы измерения: Вт/м2 В компьютерной графике еще называют radiosity

29 Яркость (radiance)

Яркость (radiance)

Наиболее важная единица Источник не точечный Плотность потока, попадающего на площадку единичной площади, проходя через единичный телесный угол Обозначение: L Единицы измерения: Вт / (Ст * м2)

30 Исходящее и входящее излучение

Исходящее и входящее излучение

31 Свойства излучения

Свойства излучения

Передается в вакууме без потерь! Фотокамера записывает именно яркость Глаз реагирует на яркость

Lo

Li

32 Выражение излучения через другие единицы

Выражение излучения через другие единицы

Сила света

Освещенность

Светимость

33 Фотометрия и фотометрические единицы

Фотометрия и фотометрические единицы

Световой поток - (люмен – ватт) поток лучистой энергии, оцениваемый по зрительному ощущению Поток, взвешенный стандартным наблюдателем Поток внутрь телесного угла 1ср. Если 1кд по любому направлениею, то полный поток 4pi лм Сила света - кандела (кд) (ватт на стерадиан) до платинового эталона была "международная свеча" Освещенность - люкс (1 люмен по площади 1м2 - ватт / М2) Яркость - (кандела на квм - ватт / стерадиан / м2) = нит. Luminance

34 Взаимодействие света и материала

Взаимодействие света и материала

35 Типы взаимодействия света и материала

Типы взаимодействия света и материала

Отражение Зеркальное Диффузное Смешанное Ретро-зеркальное Блеск Преломление (пропускание) Зеркальное Диффузное Смешанное

36 Отражение и ДФО

Отражение и ДФО

Задача – рассчитать количество энергии, излучаемой в сторону наблюдателя при заданном входящем излучении

37 ДФО: определение

ДФО: определение

Чему равна Lo(p, ?o) - излучение поверхности в направлении ?o При условии излучения по направлению ?i, равной Li(p, ?i) BRDF – Bidirectional Reflection Distribution Function ДФО = Двунаправленная Функция Отражения

Предполагается, что исходящее излучение зависит только от входящего излучения для данной точки!

38 Дфо (2)

Дфо (2)

Рассмотрим дифференциальную освещенность поверхности в точке p в зависимости от яркости: В направление ?0 будет излучаться

Из предположения линейности и сохранения энергии

39 Дфо (3)

Дфо (3)

Дфо

40 Свойства ДФО

Свойства ДФО

Обратимость Сохранение энергии

41 Свойства ДФО: обратимость

Свойства ДФО: обратимость

42 Свойства ДФО: сохранение энергии

Свойства ДФО: сохранение энергии

43 Примеры ДФО: диффузное отражение

Примеры ДФО: диффузное отражение

Для идеального диффузного отражения

44 Примеры ДФО: зеркальное отражение

Примеры ДФО: зеркальное отражение

Идеальное зеркальное отражение

«Блеск» (glossiness)

45 Дфп

Дфп

BTDF – Bidirectional Transmittance Distribution Function ДФП = Двунаправленная Функция Преломления Определение аналогично ДФО, но для другой стороны поверхности

46 Дфр = дфо + дфт

Дфр = дфо + дфт

47 Расчет излучения точки поверхности

Расчет излучения точки поверхности

Для каждой длины волны! Здесь учитываем только отражение

48 Расчет излучения точки поверхности: дискретный случай

Расчет излучения точки поверхности: дискретный случай

- Направление на j-й источник света

- Угол между направлением на j-й источник и нормалью к поверхности

49 Ограничения модели ДФР

Ограничения модели ДФР

Отсутствие дифракции, интерференции Отсутствие поляризация Отсутствие флюоресценции и фосфоресценции Отсутствие поверхностного рассеивания Surface scattering Задачу решает ФОР (Функция Объемного Рассеивания) – обобщение модели ДФР

50 Итоги

Итоги

Для синтеза изображений моделируем свет как поток частиц (геометрическая оптика) Трудно моделировать дифрацию, поляризацию Для измерения света используем радиометрию Основное понятие - излучение Для расчет излучения точки поверхности используется характеристика материала поверхности в виде ДФР или ФОР

51 Задание 1

Задание 1

«Свет как энергия»
http://900igr.net/prezentatsii/fizika/Svet-kak-energija/Svet-kak-energija.html
cсылка на страницу
Урок

Физика

133 темы
Слайды
Презентация: Свет как энергия.ppt | Тема: Свет | Урок: Физика | Вид: Слайды
900igr.net > Презентации по физике > Свет > Свет как энергия.ppt