IESNA照明手册第二部分

简介：
《IESNA照明手册》第二部分聚焦于各类环境下的专业照明设计标准与实践，为设计师提供详尽的技术指导和应用案例。 ### IESNA Lighting Handbook Part2 关键知识点解析 #### 标题：IESNA Lighting Handbook Part2 本手册作为IESNA照明手册的第二部分，主要深入探讨了照明设计、计算及评估中的高级技术与理论，特别是在光照度计算以及表面反射方面。 #### 描述： IESNA Lighting Handbook Part2 这一部分详细介绍了在特定观察方向下的表面亮度（Luminance）计算方法，重点在于双向反射分布函数（Bidirectional Reflectance Distribution Function, BRDF）的应用及其对不同表面材料的影响。 #### 知识点详解： 1. **亮度（Luminance）的概念** - 定义：亮度\( L \)表示的是一个表面上某一点在特定观察方向下的亮度。 - 公式： \( L = \frac{dE(\theta, \psi)}{\cos\theta \cdot d\Omega} \cdot f_r(\theta, \psi) \) - \( dE(\theta, \psi) \) 表示从方向 (\( \theta, \psi \)) 到达该点的平面内的微小照度增量； - \( f_r(\theta, \psi) ）表示表面材料在特定观察方向下的双向反射分布函数； - \( θ, ψ\) 分别表示球坐标系中的倾角和方位角。 2. **双向反射分布函数（BRDF）** - 定义：BRDF用于描述表面在给定入射方向和观察方向下反射光线的比例。 - 影响因素： - 表面的反射特性； - 观察角度； - 用于测量的光源大小。 - 特性： - 不同于完全漫反射，BRDF对于入射光和观察方向都敏感。 - 可简化为仅考虑入射和出射方向之间的方位角差的情况，但此简化不适用于非轴向各向异性材料，如磨砂金属表面。 3. **图9-21：任务和照明坐标** - 图9-21展示了一个典型的任务和照明坐标系统，其中观察能角 \( θ_v \) 通常保持恒定。 - 对于偏振敏感的某些表面，在这种情况下，可以将BRDF分解为两个正交分量，分别对应于两个正交的偏振平面 \( p_1 \) 和 \( p_2 \)。 - 这样 BRDF 可被表示为\( f_{r_{p1}}(θ_i, θ_v, ψ_i)\) 和 \(f_{r_{p2}}(θ_i, θ_v, ψ_i)\)，其中 \(ψ_i\) 是入射和出射方向之间的方位角差。 - 同样地，可以将照度\( dE \) 分解为两个正交分量 \(dE_{p1}\) 和 \(dE_{p2} \)。 4. **亮度计算公式** - 综合上述分析，亮度 \(L\) 的一般表达式为：\[ L = \frac{dE(θ, ψ)}{\cos θ · dΩ} · f_r(θ, ψ)\] - 此公式适用于所有情况，但由于照度值和亮度因子必须以解析函数形式表示以便积分，一般情况下很难得到闭合形式的解析解。 - 实际应用中常采用有限元方法等数值计算手段进行近似求解。 5. **结论** - IESNA Lighting Handbook Part2 深入探讨了照明领域中的高级概念和技术，特别是有关亮度计算和BRDF的应用。 - 对于从事照明设计的专业人员而言，这部分内容提供了必要的理论基础和实用工具，有助于提高设计精度和效率。 通过上述分析，我们可以看到，IESNA Lighting Handbook Part2 不仅涵盖了亮度计算的基础理论，还详细解释了如何利用 BRDF 进行精确计算，这对于理解并解决实际照明问题具有重要意义。