根據 Johnson Martin 的文章： Using Physically Correct Brightness in Cycles，Cycles 的日光(Sun Lamp)的光源強度是以輻照度(irradiance)計算。輻照度並不是光源放射的強度，而是物體表面接受到的太陽發出的電磁輻射功率，單位為 W/m^2 (瓦特每平方公尺)。
而點光源(point)、投射燈(spot)、面積光(area)、的強度則是以光源的耗能功率瓦特(watts)計算。但不同種類的光源如燈泡或日光燈的發光功率(每瓦的能量轉換爲可見光的能力)不同，所以我猜想應該是以傳統白熾燈泡爲基準。
如果日光強度也是以瓦數輸入的話，那將是一個天文數字，顯然不切實際；此外，太陽的發光功率可視爲定值，如此也沒什麼調整的空間。但地球表面接收到的日光能量隨着時間、地理位置、大氣條件而有所不同。因此以物體表面接收到的太陽能量多寡來設定日光強度，是個相對合理的規劃。
但 1 W/m^2是多亮呢？一般常用的亮度計算是照度，代表物體表面所接受到的光量。照度單位是 lx (或 lux, 勒克斯)，1 lx 表示 1 平方公尺裡受到 1 lm (lumen, 流明)的光量，因此照度是個密度單位。照度受到光源強度(發出的光量)，和距離的影響(平方反比)；但相對於宇宙尺度，人類尺度的距離變化實在是微不足道，所以平方反比定律不適用於日光。
輻照度/照度 換算：
Wiki 的資料說明，在正午陽光直射時，室外的照度可達12萬 lx，人眼無法直視這樣的亮度太久。照度又跟緯度相關，緯度愈高、照度愈低。根據陳怡永等三人換算氣象局資料，台北市戶外的照度，平均值最高也可達到 6.2萬 lx。以下根據陳怡永等三人的論文中的照度資料，推算陽光強度，算繪結果如下圖：
以個人的真實空間經驗來看，在充足的陽光照射下，上圖的背景跟陽光沒有直接照射到的牆面，亮度不足。戶外照度是陽光及大氣反射綜合作用的結果，因此我認為以上推算出來的強度，應該進一步分配給陽光和背景。但陳怡永等三人的論文並未提供漫射照度(非陽光直射處的照度)，無法推算背景光源強度。
利用 Google 找到一篇實驗地點位於印度新德里的論文，其中的資料包含漫射照度，雖然地理條件有所差異，但至少有有所依據。從中推算冬天上午10點的漫射照度約佔整體照度的30%。我假設 Background 節點的強度單位應該也是 W/m^2，所以將陽光強度設為28(40*0.7)，背景強度設為12(40*0.3)，其餘設定相同。算繪結果如下：
References:
而點光源(point)、投射燈(spot)、面積光(area)、的強度則是以光源的耗能功率瓦特(watts)計算。但不同種類的光源如燈泡或日光燈的發光功率(每瓦的能量轉換爲可見光的能力)不同，所以我猜想應該是以傳統白熾燈泡爲基準。
如果日光強度也是以瓦數輸入的話，那將是一個天文數字，顯然不切實際；此外，太陽的發光功率可視爲定值，如此也沒什麼調整的空間。但地球表面接收到的日光能量隨着時間、地理位置、大氣條件而有所不同。因此以物體表面接收到的太陽能量多寡來設定日光強度，是個相對合理的規劃。
但 1 W/m^2是多亮呢？一般常用的亮度計算是照度，代表物體表面所接受到的光量。照度單位是 lx (或 lux, 勒克斯)，1 lx 表示 1 平方公尺裡受到 1 lm (lumen, 流明)的光量，因此照度是個密度單位。照度受到光源強度(發出的光量)，和距離的影響(平方反比)；但相對於宇宙尺度，人類尺度的距離變化實在是微不足道，所以平方反比定律不適用於日光。
輻照度/照度 換算：
- 1 W/m^2 = 683 lx;
- 1 lx = 0.001464 W/m^2
Wiki 的資料說明，在正午陽光直射時，室外的照度可達12萬 lx，人眼無法直視這樣的亮度太久。照度又跟緯度相關，緯度愈高、照度愈低。根據陳怡永等三人換算氣象局資料，台北市戶外的照度，平均值最高也可達到 6.2萬 lx。以下根據陳怡永等三人的論文中的照度資料，推算陽光強度，算繪結果如下圖：
- 冬季早上 10 點的照度約為 25,000，換算陽光強度取 40；
- 用 Sun Position Add-on 設定 11 月 10 日上午 10:30 分太陽的方位及照射角度；
- 窗戶設置 portal；
- 背景爲 HDRI, 強度爲1；
- 256 Samples, Denoising；
- 色彩管理 Filmic, Medium High Contrast。
以個人的真實空間經驗來看，在充足的陽光照射下，上圖的背景跟陽光沒有直接照射到的牆面，亮度不足。戶外照度是陽光及大氣反射綜合作用的結果，因此我認為以上推算出來的強度，應該進一步分配給陽光和背景。但陳怡永等三人的論文並未提供漫射照度(非陽光直射處的照度)，無法推算背景光源強度。
利用 Google 找到一篇實驗地點位於印度新德里的論文，其中的資料包含漫射照度，雖然地理條件有所差異，但至少有有所依據。從中推算冬天上午10點的漫射照度約佔整體照度的30%。我假設 Background 節點的強度單位應該也是 W/m^2，所以將陽光強度設為28(40*0.7)，背景強度設為12(40*0.3)，其餘設定相同。算繪結果如下：
References:
- Emission Node — Blender Manual
- Blendergrid - Using Physically Correct Brightness in Cycles
- 照度 - 維基百科，自由的百科全書
- 各種場所照度標準
- Design and Analysis of Natural Light Guiding CPC Structure Used for Indoor Illumination
- Performance of skylight illuminance inside a dome shaped adobe house under composite climate at New Delhi (India): A typical zero energy passive house
網誌管理員已經移除這則留言。
回覆刪除