VEMIVIB544V A fény és tulajdonságai, fotometriai alapfogalmak és színmérés

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "VEMIVIB544V A fény és tulajdonságai, fotometriai alapfogalmak és színmérés"

Balázs Gáspár
8 évvel ezelőtt
Látták:

1 Világítástechnika I. VEMIVIB544V A fény és tulajdonságai, fotometriai alapfogalmak és színmérés

2 tartalom Fotometriai ismétlés Fénysűrűség Színmérés Sugárzáseloszlások

3 Lambert (reflektáló) felület egyenletesen diffúzan reflektáló felület nincs tükrös reflexiója reflexiós együttható: ρ = φ refl / φ be φ refl = φ be cosα. ρ a reflektált sugársűrűség irányfüggetlen: L refl (δ)= const.

4 Lambert reflektáló megvilágítás: E visszavert sugárzás, a sugársűrűség irányfüggetlen: L = ρ E π beesõ sugárnyaláb reflektáló felület felület normálisa visszavert sugár sugársûrûségi vektor

5 Lambert sugárzó sugársűrűsége szögfüggetlen: L(δ) =L(ε,φ) = const. L dω n δ d ω ε P φ d A

6 Fotometria az optikai sugárzást a látószerv színképi érzékenységéne k megfelelően értékeli vizuális alapkísérlet: fényinger egyenlőség színes vizsgáló sugárforrás összehasonlító sugárforrás

7 Villogásos fotometria világosságészlelet egyenlőség meghatározása bizonytalan két fényingert felváltva juttatva a szembe, frekvenciát növelve, előbb szűnik meg a színkülönbség észlelet, mint az intenzitás észlelet (10 20 Hz-es tartomány)

8 Villogásos fotométer elvi felépítése körszektor összehasonlító sugárzás forrása tükör motor monokromátor féligáteresztõ tükör megfigyelõ szeme fényrekesz vizsgálandó sugárzás forrása sugárzás mérõ

9 Sugársűrűség n d A δ L d ω A sugárzó felület da felületeleme által a felület normálisától (n) δ szögre elhelyezkedő irányban, a dω elemi térszögben kibocsátott dφ sugáráram L = d 2 φ/(dω da cosδ), spektrális sugársűrűség: L λ = dl/dλ = = d 3 φ/(dω da cosδ dλ)

10 Fénysűrűség a da 1 felületelemet elhagyó (azon áthaladó vagy arra beeső) és adott irányt tartalmazó dω térszögben sugárzott dφ fényáramnak, valamint az elemi térszögnek és a felületelem adott irányra merőleges vetülete szorzatának hányadosa: ε d 2 Φ d ω L v = 2 φv Ω A cosε 1 1 da 1 egysége:cd/m 2, jele: L v φ

11 Anyagjellemzők Reflexió, abszorpció, transzmisszió

12 Kontraszt, kontrasztviszony kontraszt: c = t ahol L L t a jel (target) fénysűrűsége L b a háttér (background) fénysűrűsége kontrasztviszony: L b L b c v = L L t b

13 Hatásfok, fényhasznosítás sugárzási hatásfok, jel: η a sugárzó sugárzott és felvett teljesítményének hányadosa sugárforrás fényhasznosítása, egysége: lm/w a kibocsátott fényáram és a sugárzó által felvett teljesítmény hányadosa

14 Fényforrások fényhasznosítása Fényforrás típusa Fényhasznosítás (lm/w) Hagyományos izzólámpa 14,4 Halogén izzólámpa 17 Kompakt fénycső 85 Nagynyomású fémhalogén lámpa Nagynyomású Na-lámpa 116 Kisnyomású Na-lámpa 206 LED (világító dióda) (303) 90

15 Szkotopos, mezopos és fotopos fénysűrűségi tartomány lg(cd/m² ) szkotopos mezopos fotopos

16 Mezopos fotometria CAD laboratóriumokban és irányító központokban előforduló számítástechnikusi feladat útvilágítás 3 cd/m 2 és 10-3 cd/m 2 közötti fénysűrűség tartomány szem színképi érzékenysége V(λ)-tól V (λ) felé tolódik el.

17 A szín fogalma A szín fogalmát kiegészítés nélkül ne használjuk! - inger vagy észlelet színészlelet - pszichológiai fogalom színinger - pszichofizikai fogalom radiometria - fizikai fogalom fotometria - a színinger egyik dimenziója

18 Színmérés A szín észlelet, agyunkban keletkezik számszerű leírás: színinger, mely az észleletet kiváltja színinger-megfeleltetés színinger keltés: additív színkeverés : monitor szubtraktív színkeverés: színes film, nyomtató

19 Színkeverés additív és szubtraktív színkeverés

20 Az additív színmegfeleltetés alapkísérlete összehasonlító fényforrások intenzitást szabályozó fényrekesz vizsgálandó fényforrás

21 Additív színingerkeverés Additivitás: Ha C 1 R 1 (R)+G 1 (G)+B 1 (B) C 2 R 2 (R)+G 2 (G)+B 2 (B) akkor C R(R)+G(G)+B(B), ahol R= R 1 + R 2, G= G 1 + G 2, B= B 1 + B 2,

22 Additív színingerkeverés Proporcionalitás Ha C 1 R 1 (R)+G 1 (G)+B 1 (B) akkor ac 1 ar 1 (R)+aG 1 (G)+aB 1 (B)

23 Additív színkeverés - Grassmann törvények Minden színinger létrehozható 3 egymástól független színinger additív keverékeként. A függetlenség alatt azt értjük, hogy a három színinger közül egyik sem hozható létre a másik kettő additív keverékeként. RGB, ahol R (m G + n B) Színinger egyezés létrehozásához csak a választott alapszíninger a lényeges, a színképi összetétele nem. pl. izzó vs. kompakt fénycső Az egyes színingerek erősségének folyamatos változtatásának hatására az eredő színinger is folyamatosan változik.

24 Színinger-összetevők vagy tristimulusos értékek R = k S r ( ) d λ λ λ G = k S g( ) d λ λ λ B = k S b ( ) d λ λ λ

25 Színinger-megfeleltető függvények (colour matching functions) rgb színegyezte ető fg G(λ) R(λ) 0.20 B(λ) hullámhossz, nm r ( λ), g( λ), b ( λ)

26 CIE 1931 színingermérő rendszer

27 CIE XYZ tristimulusos érték (színingerösszetevők), önvilágítók (fényforrások) X = k S x( λ) dλ; Y = k S y( λ) dλ; Z = k S z( λ) dλ λ λ λ ( x( λ), y( λ), z ( λ)) a színinger-megfeleltető függvények S λ - az ingert kiváltó színképi (λ) teljesítményeloszlása [W] Az y függvény azonos a V(λ) függvénnyel, k = 683 lm/w

28 szín(inger-) vagy színességi koordináták x y = = X X + Y + Z Y X + Y + Z

29 Szín(inger-) vagy színességi diagram nm 510 nm 540 nm R, G, B: katódsugár-csöves monitor alap-színingerei Planck sugárzók vonala 0.6 G 560 nm nm 580 nm y K 4000 K 2000 K R 600 nm 650 nm K nm 450 nm B 400 nm

30 A színességi diagram színes ábrája

31 Másodlagos sugárzók (nem önvilágítók) színmérése X = k S( λ) ρ( λ) x( λ) dλ Y = k S( λ) ρ( λ) y( λ) dλ Z = k S ( λ ) ρ ( λ ) z ( λ ) d λ ahol k = 1 S ( λ) y( λ)dλ S(λ) a megvilágító sugárforrás színképi teljesítményeloszlása ρ(λ) a minta spektrális reflexiója

32 Szabványos sugárzáseloszlások és fényforrások CIE A sugárzáseloszlás CIE D65 sugárzáseloszlás további napplai sugárzáseloszlások, grafikus iparban: D50 CIE A fényforrás CIE D65 szimulátor

33 CIE A- és D65 sugárzáseloszlás színképe

Hasonló dokumentumok

Világítástechnika I. VEMIVIB544V A fény és tulajdonságai, fotometriai alapfogalmak és színmérés

Világítástechnika I. VEMIVIB544V A fény és tulajdonságai, fotometriai alapfogalmak és színmérés tartalom Fotometriai ismétlés Fénysűrűség Színmérés Sugárzáseloszlások Lambert (reflektáló) felület egyenletesen