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Blender 3.2:光源的強度單位 - 輻射通量(radiant flux) 及 色彩管理的 False Color

Blender 的點光源(point)、投射燈(spot)、面積光(area)等3種光源的強度是以光源的輻射通量(radiant flux)計算。輻射通量的單位也是「瓦(watt)」,但要注意其內涵跟電器的耗能單位「瓦(watt)」完全不同,因此市售光源標示的瓦數無法直接套用。

輻射通量,是光源單位時間內發射出的所有輻射能量(包括紅外、紫外和可見光),若只計算可見光,則此功率稱為光通量(lumen,單位「流明 lm」)。但是,不同波長光源所能輻射出的可見光量並不相同,因此若要計算某個光源所能發出的亮度,還必須乘上該光源的輻射發光效率(luminous efficacy, K)

輻射發光效率(luminous efficacy)是光源提供可見光的效率,也就是光通量對輻射通量的比值。目前的國際標準,是在理想條件下,波長 555nm 的電磁輻射的發光效率定爲100%,因爲這個波長的光源量測到的可見光通量最高,1 輻射通量(W) = 683 流明(lm)。因此光源的光通量(lm) = 輻射通量(W) x 輻射發光效率(K) x 683 lm。

但現實世界中的光源並非只有單一波長,且還有許多因素影響光源的發光效率,因此跟波長 555nm 的理想光線相比,並不是簡單的線性關係。於是 Blender 的官方使用手冊建議了幾種真實光源的光通量與Blender的光源類型及輻射通量瓦數的轉換關係,使用者可以根據這些資料粗估場景中的光源強度。官網同時說明,要獲得擬真的結果,光源的大小與顏色須與真實光源的大小與顏色一致。

維基百科有更多現實世界中光源的發光效率資訊:Luminous efficacy - Wikipedia

    場景測試

    以下的場景照明只有兩種光源:

    • 預設環境光:RGB=0.051, 0.051, 0.051、強度 = 1。
    • 立燈點光源:模擬 1200 lm 的 LED 燈泡。從官網提供的資料,800 lm 的 LED 燈泡輻射功率 = 2.1W,估計 1200 lm 的 LED 燈泡輻射功率約爲 3.2 W、點光源半徑 = 0.05m、色溫 = 5500。

    下圖是 Cycles 引擎的算繪結果,如同官網說明,比預期要暗。

    官網說明使用者可以到 Render 屬性分頁的 Film 面板來調整曝光值(Exposure),不過這必須要重算繪才看得到結果。不過,使用者也可以到 Render 屬性分頁的 Color Management (色彩管理) 面板來調整。色彩管理面板的更動會立即反應在 Image Editor,十分便利。

    在調整曝光值的時候,使用者可以把 View Transform 類型改爲 False Color。False Color 用不同顏色來代表算繪影像的曝光值:

    • 藍色代表曝光不足
    • 紅色代表曝光過度
    • 綠色、黃色代表正確曝光

    使用者可以用這個方式來檢查須要正確曝光的區域是否正確曝光。

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