Яркость и освещенность разница

Яркость и освещенность разница

Напомню основные понятия физической оптики:
1. Сила света. Под силой света понимают величину светового потока, приходящуюся на единицу телесного угла. Источник света предполагается точечный. Сила света измеряется в канделах (кд).
2. Яркость (прямого или отраженного) излучения. Если источник света не точечный, говорят о яркости излучения (или поверхностной яркости). Яркость измеряется в нитах(1нт=1кд/1м2).
3. Освещенность. Освещенностью называется величина светового потока, падающего на единицу поверхности. Освещенность измеряется в люксах (лкс).

В ощущении цвета — яркости соответствует светлота. Яркость падающего или отраженного света — физическая основа светлоты соответствующего цвета. Так же, как и яркость — светлота, освещенность – важное для цветокоррекции понятие физической оптики.

. Освещенность обратно пропорциональна квадрату расстояния до источника света.

Падение яркости на первом метре и падение яркости между первым и вторым метром

Освещенность солнцем предметов, находящихся по отношению к солнечному лучу под одним углом, равна, так как в ограниченном пространстве данного пейзажа предметы находятся практически на одном расстоянии от солнца. Напротив, освещенность предметов в комнате убывает чрезвычайно быстро по мере удаления от окна или лампы.

Вместе с тем освещенность прямо пропорциональна косинусу угла, составленного падающим лучом и нормалью к поверхности предмета. Следует иметь в виду, что, даже зная яркость излучателя, подсчитать освещенность данного предмета не просто, так как приходится суммировать световой поток, падающий на освещенную площадку от разных точек источника света, учитывая как интенсивность излучения по данному направлению, так и расстояние от площадки до данной точки излучателя и, наконец, угол падения светового потока на площадку. Как принято говорить в физике, освещенность – есть величина «интегральная». Никто, конечно, не производит расчеты при проведении коррекции изображения — воспринимаемая освещенность сюжета в изображении достигается визуальным контролем и зависит от квалификации цветокорректора.

Полезно иметь в виду, что глаз человека реагирует на яркость излучения, а не на количество световой энергии, в отличии от матрицы фотоаппарата. Величина эффекта от действия света на глаз (интенсивность ощущения света) не зависит от времени действия света. После того как глаз приспособился к свету, мы сохраняем относительно постоянное впечатление яркости. При проведении коррекции мы должны принимать во внимание, что адаптация глаза зрителя по освещенности не происходит для каждого изображения по отдельности — а в основном зависит от яркости освещения "просмотрового" места, а значит свето-теневые отношения изображения для просмотра в галереи, где освещение достаточно низкое по яркости и рассеяное — глаз адаптирован для восприятия в низкой освещенности, когда самым светлым воспринимается самая светлая точка на изображении и глаз "готов" к восприятию деталей в теневой области и "согласен" с отсутствием деталей в крайних тенях. При подготовке изображения для публикации в книге (журнале) — внешнее освещение просмотра достаточно яркое, а самая светлая точка — белый лист бумаги, на которой напечатано изображение. Из-за этого изображения, подготовленные фотографами, в многостраничном издании выглядят браком — "вуаль" и "чернота". Фотографы сейчас ориентированы на восприятие изображений с экрана монитора (самое светлое — светлая точка изображения и внешнее освещение просмотрового места всегда ниже "излучения" изображения с монитора) — это условия "галереи".

Изображение, подготовленное для комфортного восприятия с монитора или для принта в "галерею".

Изображение подготовленное для печати в издании, альбоме

Свет и цвет — одно и то же? Свет – излучение. Он принадлежит пространству. Цвет принадлежит предмету. Солнце излучает свет. Небо на заре светится, светятся диск луны, лампа. Предметы обычно не светятся, они не источники света. С другой стороны впечатление цвета вызывается именно поступающими в глаз излучениями, и, если отрешиться от эффектов последействия цветового раздражителя, только ими.

Мы противопоставляем свету цвет, не отдавая себе отчета в том, что цвет в конечном итоге также излучение, но менее яркое. Если лист белой бумаги освещен ярким снопом света, охватывающим также и окружающие предметы, мы видим белый цвет. Но если точечно осветить тем же светом один только лист бумаги, вырвав его снопом света из окружения, лист будет казаться светящимся, излучающим белый свет. На самом деле лист бумаги и в первом и во втором случае излучает один и тот же отраженный от него поток световых волн. Относительно слабое излучение мы воспринимаем как цвет, сильное – как свет. Свет, падающий на окружающие нас предметы, вызывает множество градаций тона (светлоты). Первая причина различий тона ослабление светового потока в пространстве, вторая – в разнообразии окраски предметов, то есть в способности вещества сильнее или слабее поглощать световой поток.

Отраженное излучение будет тем ярче и предмет тем светлее, чем менее сильно вещество поглощает падающий на него свет. Отношение между освещенностью предмета и яркостью отраженного от него излучения называют «альбедо»(от album – белое). Идеально белое отражает и рассеивает весь падающий на него световой поток. Альбело идеально белого равно таким образом единице. Альбедо черного приближается к нулю.
Альбедо белой бумаги составляет примерно 0,8. Альбедо порошка титановых белил – около 0,9. Альбедо не меняется при изменении освещения и составляет физическую основу того, что можно было бы назвать светлотой предметного цвета. Предметную светлоту мы видим, а не только помним или знаем. Этому учит весь наш предметный опыт, повседневная практика человека. Если из двух предметов светлый находится в тени, а темный на свету, мы все же можем во многих случаях верно ответить на вопрос, окраска какого из них светлее.

Читайте также:  Как диод выпрямляет ток

Но мы видим, ожидаем также различия тона, вызванные объективной разницей в яркости отраженного излучения, а эта последняя связана не только с окраской предметов, но и с различной освещенностью. Одни предметы освещены, на другие падает тень. Пространство расчленяется светом и тенью. Разные плоскости предмета освещены сильнее или слабее в зависимости от положения их относительно источника света. Свет и тень формируют на изображении форму предмета. И в то же время окраска (цвет) завязана на освещенность сцены — цвет должен соответствовать освещенности и освещенность не должна входить в противоречие с цветом (ожидаемым цветом предметов сцены).

Мы видим и непрерывные переходы тона от света к тени и скачки тона. Во всех этих случаях речь идет уже не о предметной светлоте, а о тоне как видимой яркости отраженного излучения. Сюда же относятся и градации тона, связанные с пространством, пространственными планами. Вспомним ряд уходящих вдаль фонарей.

Дальние фонари не светятся. Вспомним сглаживание тональных различий в дальних планах по сравнению с ближним. Всюду здесь имеется в виду тон как видимая яркость излучения. Освещение не только вызывает градации силы тона, вступая в сложное взаимодействие с предметной светлотой, но и объединяет краски по тону, подчиняет их общему тону. Общий тон – прямое следствие общей освещенности.
Общий тон и освещенность меняются в очень больших пределах не только в зависимости от того, что изображено на изображении- открытое поле, на узкая улица или помещение, не только в зависимости от погоды, времени дня, но и от ряда других причин, например от времени года, от географической широты.Фактическая освещенность рассеянным светом неба на широте Петербурга в час дня в январе в 5 раз меньше освещенности в то же время дня в июне и равна освещенности рассеянным светом неба июньским вечером (в 7 часов вечера). Прямой солнечный свет увеличивает освещенность в июньский полдень еще в 5-6 раз. Несомненно, мы замечаем разницу в общей освещенности. Налетела грозовая туча, и мы говорим: «как потемнело». Но глаз быстро привыкает к изменившейся освещенности. Ее специфика сглаживается.

В комнате при дневном свете освещенность, достаточная для чтения книги, приблизительно в 50 раз меньше освещенности "рассеянным" светом неба в январе в час дня. И действительно, снег с первых минут слепит нас, когда мы выходим из комнаты на улицу. Однако мы так привыкаем к комнатному освещению, что натюрморт, поставленный в комнате на столе, художник, может быть, напишет почти такими же светлыми красками, как и натюрморт, поставленный в саду при рассеянном свете неба. Что же сказать о темных интерьерах, изображенных в совсем не темных картинах Адрианом ван Остаде, об освещенности свечей в «Снятии с креста» Рембрандта? Освещенность – могучий источник тонального объединения. Она создает диапазон светлот данного куска и состояния природы. Она увеличивает и уменьшает число видимых светлот, вызывая то множество резких различий, то уводя предметы в цветовую неразличимость. Тональное решение изображения должно быть целиком и полностью поставленно в зависимость от содержимого изображения, его сюжета — от контекста.

В свое время физик Гельмгольц, писавший о живописи, пытался дать простое правило для трансформации тонового диаппазона реальной сцены в тоновый диаппазон изображения, основываясь на том факте, что чувствительность глаза обратно пропорциональна общей освещенности. Гельмгольц рекомендовал художникам брать каждое пятно картины во столько раз темнее природного пятна, во сколько освещенность картины меньше общей освещенности в изображаемом природном мотиве. Отношения на картине должны казаться при этом тождественными природным отношениям. В распоряжении художников тоновый диаппазон больше, чем тоновый диаппазон офсетной печати, с которым имеет дело цветокорректор.

Работая с изображением важно выстроить балланс свето-теневых соотношений отношений, что бы зритель "поверил". И тут присоединяется еще один фактор — подготовленность аудитории к восприятию условностей и символизма изображения. Неискушенный зритель не поймет импресионистских по стилю изображений — увиденное войдет в противоречии с его опытом восприятия изображения, как "кальки" действительности. То, что прощается в семейном фотоальбоме, то чем восторгаются на фото выставках и фото сайтах в печатном многостраничном издании вызывает обычно отторжение и неприятие, но это уже из области психологии..

Читайте также:  Мягкая вставка для вентиляции материал

1. Световой поток

Световой поток — мощность лучистой энергии, оцениваемая по производимому ею световому ощущению. Энергия излучения определяется количеством квантов, которые излучаются излучателем в пространство. Энергию излучения (лучистую энергию) измеряют в джоулях. Количество энергии, излучающейся в единицу времени называется потоком излучения или лучистым потоком. Измеряется поток излучения в ваттах. Световой поток обозначается Фе.

где: Qе — энергия излучения.

Поток излучения характеризуется распределением энергии во времени и в пространстве.

В большинстве случаев, когда говорят о распределении потока излучения во времени, не учитывают квантового характера возникновения излучения, а понимают под этим функцию, дающую изменение во времени мгновенных значений потока излучения Ф(t). Это допустимо, поскольку число фотонов, излучаемых источником в единицу времени, очень велико.

По спектральному распределению потока излучения источники разбивают на три класса: с линейчатым, полосатым и сплошным спектрами. Поток излучения источника с линейчатым спектром состоит из монохроматических потоков отдельных линий:

где: Фλ — монохроматический поток излучения; Фе — поток излучения.

У источников с полосатым спектром, излучение происходит в пределах достаточно широких участков спектра — полос, отделенных одна от другой темными промежутками. Для характеристики спектрального распределения потока излучения со сплошным и полосатым спектрами пользуются величиной, которая называется спектральной плотностью потока излучения

где: λ — длина волны.

Спектральная плотность потока излучения — это характеристика распределения лучистого потока по спектру и равняется отношению элементарного потока ΔФeλ соответствующего бесконечно малому участку, к ширине этого участка:

Спектральная плотность потока излучения измеряется в ваттах на нанометр.

В светотехнике, где основным приемником излучения является глаз человека, для оценки эффективного действия потока излучения, вводится понятие светового потока. Световой поток — это поток излучения, оценивающийся его действием на глаз, относительная спектральная чувствительность которого определяется усредненной кривой спектральной эффективности, утвержденной МКО.

В светотехнике используется и такое определение светового потока: световой поток — это мощность световой энергии. Единица светового потока — люмен (лм). 1лм соответствует световому потоку, излучаемому в единичном телесном угле точечным изотропным источником с силой света 1 кандела.

Таблица 1. Типичные световые величины источников света:

Типы ламп Электрическая энергия, Вт Световой поток, лм Световая отдача лм/вт
Лампа накаливания 100 Вт 1360 лм 13,6 лм/Вт
Люминесцентная лампа 58 Вт 5400 лм 93 лм/Вт
Натриевая лампа высокого давления 100 Вт 10000 лм 100 лм/Вт
Натриевая лампа низкого давления 180 Вт 33000 лм 183 лм/Вт
Ртутная лампа высокого давления 1000 Вт 58000 лм 58 лм/Вт
Металлогалогенная лампа 2000 Вт 190000 лм 95 лм/Вт

Таблица 2. Световые характеристики некоторых материалов и поверхностей

Материалы или поверхности Коэффициенты Характер отражения и пропускания
отражения ρ поглащения α пропускания τ
Мел 0,85 0,15 Диффузное
Эмаль силикатная 0,8 0,2 Диффузное
Алюминий зеркальный 0,85 0,15 Направленное
Зеркало стеклянное 0,8 0,2 Направленное
Стекло матированное 0,1 0,5 0,4 Направленно-рассеянное
Стекло молочное органическое 0,22 0,15 0,63 Направленно-рассеянное
Стекло опаловое силикатное 0,3 0,1 0,6 Диффузное
Стекло молочное силикатное 0,45 0,15 0,4 Диффузное

Распределение излучения реального источника в окружающем пространстве не равномерно. Поэтому световой поток не будет исчерпывающей характеристикой источника, если одновременно не определяется распределение излучения по разным направлениям окружающего пространства.

Для характеристики распределения светового потока пользуются понятием пространственной плотности светового потока в разных направлениях окружающего пространства. Пространственную плотность светового потока, определяющуюся отношением светового потока к телесному углу с вершиной в точке размещения источника, в пределах которого равномерно распределен этот поток, называют силой света:

где: Ф — световой поток; ω — телесный угол.

Единицей силы света является кандела. 1 кд.

Это сила света, испускаемая в перпендикулярном направлении элементом поверхности черного тела, площадью 1:600000 м2 при температуре затвердевания платины.
Единица силы света — кандела, кд является одной из основных величин в системе СИ и соответствует световому потоку 1 лм, равномерно распределенному внутри телесного угла 1 стерадиан (ср.). Телесный угол — часть пространства, заключенная внутри конической поверхности. Телесный угол ω измеряется отношением площади, вырезаемой им из сферы произвольного радиуса, к квадрату последнего.

Освещенность — это количество света или светового потока, падающего на единицу площади поверхности. Она обозначается буквой Е и измеряется в люксах (лк).

Единица освещенности люкс, лк имеет размерность люмен на квадратный метр (лм/м2).

Читайте также:  Как омолодить куст красной смородины осенью

Освещенность можно определить как плотность светового потока на освещаемой поверхности:

Освещенность не зависит от направления распространения светового потока на поверхность.

Приведем несколько общепринятых показателей освещенности:

Лето, день под безоблачным небом — 100 000 люкс

Уличное освещение — 5-30 люкс

Полная луна в ясную ночь — 0,25 люкс

4. Отношение между силой света (I) и освещенностью (Е).

Закон обратных квадратов

Освещенность в определенной точке на поверхности, перпендикулярной к направлению распространения света, определяется как отношение силы света к квадрату расстояния от этой точки до источника света. Если данное расстояние мы примем за d, то это отношение можно выразить следующей формулой:

Для примера: если источник света излучает свет силой 1200 кд в направлении, перпендикулярном к поверхности, на расстоянии 3-х метров от этой поверхности, то освещенность (Ер) в точке, где свет достигает поверхности, будет 1200/32 = 133 лк. Если поверхность находится на расстоянии 6м от источника света, освещенность будет 1200/62= 33 лк. Это отношение называется "закон обратных квадратов" .

Освещенность в определенной точке на поверхности, не перпендикулярной направлению распространения света, равняется силе света в направлении точки измерения, разделенной на квадрат расстояния между источником света и точкой на плоскости умноженной на косинус угла γ ( γ — угол, образованный направлением падения света и перпендикуляром к этой плоскости).

Это закон косинуса (рисунок 1.).

Рис. 1. К закону косинуса

5. Горизонтальная освещенность

Для расчета горизонтальной освещенности целесообразно изменить последнюю формулу, заменив расстояние d между источником света и точкой измерения на высоту h от источника света к поверхности.

Основные понятия света, его измерения и восприятия

Свет является частью спектра электромагнитных волн с определенным диапазоном длин волн, которые видны человеческому глазу/мозгу.

В телевидении зачастую, еще до начала съемок специально рассматриваются и определяются основные принципы освещения, а также то, когда и какие технологии и технические приемы можно использовать. Далеко не все проблемы с освещением имеют одно единственное решение. То, что хорошо сработало однажды, может оказаться не столь эффективным в другой раз по разным причинам. Требуется гибкий подход, постоянный поиск новых решений для давно известных проблем. В последнее время мастера телевизионного освещения обращают все более пристальное внимание на новые технологии, используемые в энергосберегающих светильниках, которые продает компания Sideco и другие мировые лидеры в этой области.

Обычно свет описывают в единицах длины его волны, выраженной в нанометрах (нм), нанометр — это 10 -9 м. Длины волн видимого света лежат в диапазоне от примерно 400 нм (синий) до примерно 700 нм (красный). Чувствительность глаза/мозга не одинакова для разных длин волн, достигая нуля с каждой стороны от пиковой чувствительности, которая приходится на длину волны 555 нм. Средняя чувствительность глаза/мозга известна как световая кривая.

Для того чтобы любое измерение света имело значение, важно, чтобы оно относилось непосредственно к тому, что мы видим, то есть все инструменты для измерения света должны иметь световой отклик. Единицы освещенности были определены на основе сравнения с известным зрительным стандартом.

Сила света (I) измеряет способность источника света излучать свет. В принципе она требует сравнения с известным стандартом, изначально с обычной свечой, которая и дала название термину "сила света в свечах", например, прожектор 5 кВт с линзой Френеля в режиме полного заливающего света создает силу света силы света 100 000 свечей. Современным стандартом измерения является кандела, которая представляет собой более научно обоснованную единицу. Однако в большинстве случаев на практике кандела и сила света могут считаться одним и тем же.

Световой поток (F) является термином, который используют, чтобы указать, что мы измеряем электромагнитное излучение (свет) в показателях световой кривой, то есть принимая во внимание то, как "видит" излучение глаз/мозг человека. Световой поток, измеряемый в люменах, является признаком количества потока. Один люмен определяется как: "световой поток, излученный в пространственном угле объекта точечным источником с силой света в одну канделу".

Освещенность (E) или освещение измеряет общий световой поток, падающий на поверхность. Он измеряется в единицах люмен/площадь объекта, то есть люмен/м 2 или люмены/фут 2 .

Единица измерения освещенности люмен/м 2 известна, как люкс, а единица люмен/фут2 известна, как фут-кандела. Люкс является предпочтительным термином для телевидения (кроме США); однако единица фут-кандела применялась с самого начала кинематографии и до сих пор используется большинством кинематографистов. Множество измерителей падающего света до сих пор используют шкалу в фут-канделах. Формула перевода имеет вид 10,76 люкс = 1 фут-кандела (коэффициент перевода квадратных метров в квадратные футы), хотя в большинстве случаев для простоты все сводится к умножению на 10, например, 300 люкс = 30 фут-кандел.

Ссылка на основную публикацию
Эпоксидная смола для рукоделия
Популярность эпоксидной смолы в наше время достигла невероятных высот. Ее используют как в профессиональном производстве, строительстве, так и в домашнем...
Электроды японские lb 52u цена
Информацию по наличию и остаткам уточняйте по телефону +7 (495) 363-38-10 D, мм: d 3,2 мм Фасовка: упаковка 5 кг...
Электрокамины каталог с ценами
Цены на электрокамины Название электрокамина Цена Royal Flame Vision 60 FX от 34 150 р. Royal Flame Fobos FX от...
Эпоксидная смола температура использования
Стандарт качества Описание Эпоксидные смолы выпускаются в жидком и твердом состоянии. Они термопластичны, но под влиянием различных отвердителей превращаются в...
Adblock detector