Visualisieren von Licht Gründe - Methoden - Ausblicke Bernd Jödicke 10.10.2003 1. Materialien 2....

Visualisieren von LichtGründe - Methoden - Ausblicke

Bernd Jödicke10.10.2003

1. Materialien2. Methoden der Visualisierung3. Aktuelle Projekte an der FH

Prinz Aleksander Nevsky

Mikhail Nestorov1862 - 1942

Ohne Licht

kann man nicht sehen

Licht

kann man nicht sehen

MaterialienMethodenAktuelle Projekte

Bernd JödickeFH Konstanz

Materialien

Licht ist nicht sichtbar

Nur das Licht, das von Materialien

ins Augereflektiert wird

ist sichtbar

Verständnis der Materialeigenschaften

Verständnis der Lichtwirkung im Raum



Materialien

Reflexion

gerichtete Reflexion

ri igerr

Anwendung: Strahler-Werfer Systeme



Materialien

Reflexion

diffuse Reflexion

Anwendung: Indirekte Beleuchtung

idifr

perfekt diffus: beleuchtete Fläche ist Lambertstrahler

EL difr

Basis für die Beleuchtungsplanung nach lux

luxAuge



Materialien

Reflexion

gemischt

Gerichtete und diffuse Reflexion treten meist gemeinsam auf

Bsp: Marmor, Linoleum, Hochglanzbrochuren

komplexBsp.:Materialien für LichtumlenkungHologrammeAufweitung

Die Reflexionseigenschaften von Materialien können sehr komplex seinJe komplexer das Material, desto komplexer die Planung



Materialien

Kontrast

LLL

K'

Spiegelungen verringern den Kontrast



Materialien

Transmission

gerichtete Transmission

ri

Anwendung: Fenster

igert



Materialien

Transmission

diffuse Transmission

Anwendung: MilchglasOpalleuchteOberlichter (Okalsolar)

idift

EL difr



Materialien

Absorption

iabs

Immer wenn Strahlung auf Materie trifft wirdein Teil der Energie absobiert

Es gilt: = 0

Bsp: schwarz (perfekt) = 1weiß (perfekt) = 0spiegel (perfekt) = 0

Methoden

Einführung LichtMethodenAktuelle Projekte


Gerichte

te R

efle

xio

n

Diff

use R

efle

xio

n

Gem

ischte

Refle

xio

n

Kom

ple

xe R

efle

xio

n

Gerichte

te T

ransm

issio

n

Diff

usd

e T

ransm

issio

n

Kom

ple

xe T

ransm

issio

n

Relux X (X) Relux Vision X X X X X Radiance X X X X X X X lightscape (X) X (X) (X) X



Warum Licht visualisieren ?

Lichtstrahlen nicht sichtbar

Das Auge lässt sich täuschen

Nicht vorhandenes Licht lässt sich erst recht sehen (Planungen)

deshalb:

Licht sichtbar machen für:- Planungen (Vorhersage)- Bewertung bestehender Anlagen

Bild

MaterialienMethodenAktuelle Projekte Methoden

Bild

Du sollst dir kein Bild machen(2 Mo 20/4)

Grund:

Bild erzeugt Macht über Dinge

Bild ist unvollständig und fehlerhaft


MethodenBild

Flächenhaftes Abbild der Realität

erlaubt Bewertung der Realität

ist fehlerhaft



MethodenBild

Licht-Skizze

CAD-Zeichnung

Virtual Reality

Falschfarbe

Foto

IsolinieFoto-montage



Methoden

Sichtbarmachen der Strahlen

Handskizzenforward-ray-tracing

Aufzeigen der Wirkung der Beleuchtung

FotografieRaumwinkel-Projektions-Verfahren

radiositybackward-ray-tracer

Sichtbarmachen physikalischer Werte

Falschfarben-Darstellung



MethodenHandskizzen

+ schnelleinfachleicht verständlich

- wenig konkretmanipulierend

Wird an derFH KN

eingesetzt

Lichtplanung



Methodenforward-ray-tracer

Lichtquelle sendet viele Strahlen ausAuge sieht einige wenige Strahlen



Methodenforward-ray-tracer

Software:ASAP

+ beliebige Materialienbeliebige GeometrienLeuchten berechenbarlichttechnisch richtig

- extrem hohe Rechenzeitenteure Softwarefester Beobachtungspunkt

Quelle

: O

psi

ra(F

H R

avensb

urg

)

Wird an derFH KNnicht

eingesetzt



MethodenFotografie

+ schnelleinfachleicht verständlich

- geringe Dynamikkeine Vorhersage

Church of the depositionof the Holy Robe

Kreml



MethodenRaumwinkel-Projektions-Verfahren

+ schnelle Berechnungleicht erlernbarpreiswerte Software vorhandene Leuchten Datenbanken

- nur diffuses Material

Wird an derFH KN

eingesetzt

Lichtplanung

Relux



Methodenradiosity

Strahlungsgleichgewicht zwischen allenRaumflächen



+ Bewegung im Raum möglichLichtberechnung exakt

- nur diffuses Materiallange Berechnungszeitaufwändige Modellerstellung

lightscape

Methodenradiosity

Wird an derFH KN

eingesetzt

Lichtplanungr.vipar

SS2001JarekKizil



Methodenbackward-ray-tracing

+ schnelle Berechnungbeliebige Materialienbeliebige Geometrienphotometrisch richtig

- keine Leuchten Datenbankenaufwändige Modellierungfester Beobachtungspunkt

Wird an derFH KN

eingesetzt

radiance



Methodenbackward-ray-tracing

Beispiel



MethodenFalschfarben

Farben haben an sich schon Bedeutung.Diese Bedeutung ist kulturell bestimmt

rot: Gefahr; heißblau: kühl

Diese intrinsive Bedeutung der Farbenkönnen bei Falschfarben-Bildernzu Fehlinterpretationen führen

Ausweg: ÜbungFarbstandard



MethodenFalschfarben

Gleiches Haus

unterschiedlicheFarben



Methoden



Gerichte

te R

efle

xio

n

Diff

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efle

xio

n

Gem

ischte

Refle

xio

n

Kom

ple

xe R

efle

xio

n

Gerichte

te T

ransm

issio

n

Diff

usd

e T

ransm

issio

n

Kom

ple

xe T

ransm

issio

n

Relux X (X) Relux Vision X X X X X Radiance X X X X X X X lightscape (X) X (X) (X) X

CAD

3D-CAD VR

Planung Realisierung Abnahme

FalschfarbenSkizze

Zeichnung

Falschfarben

Foto Foto



TabellenTabellen

CAD

Planung Realisierung Abnahme

Skizze

Zeichnung

Falschfarben

3D-CAD VR

Falschfarben



TabellenTabellen

Foto Foto

Materialien

Was nützt 3-Dimensionalität ?

Wie dokumentiert man dies ?

Aktuelle Projekte

Materialien

Was nützt 3-Dimensionalität ?

Wie dokumentiert man dies ?

RALV

Leuchtdichte-kamera

r.vipar





Aktuelle ProjekteRapidAnalysis ofLuminosityVariationsAlte Methode



Aktuelle Projekte

Schnelle Vermessung von Lichtverteilungen

RapidAnalysis ofLuminosityVariationsPrinzip RALV

sitecoalanodAlcan

Gigahertz



Aktuelle ProjekteRapidAnalysis ofLuminosityVariations



Aktuelle ProjekteRapidAnalysis ofLuminosityVariations

LVK, auf schwarz korrigiert

1

10

100

1000

10000

-40 -30 -20 -10 0 10 20 30

theta a

Reihe1

Reihe2

RALV- und klassischeMessung stimmen imRahmen der Genauigkeit überein

RALV: 1 secklassisch: 30 min

viele Materialienkönnen vermessen werden



Aktuelle ProjekteLeuchtdichte Kamera

Bewertung von Beleuchtungsangaben

bisher: viele Einzelpunktmessungend.h. praktisch nie durchgeführt

neu: bildgebendes Verfahren

Aufnahme Leuchtdichtebilddaraus Info über lux-Werte




Große Dynamik

Blendungbewertbar

WaldmannStadtwerke KN




Große Dynamik

lux-Wertebei diffusenFlächenbestimmbar

Methode zurBewertung vonBeleuchtung



Aktuelle Projekte

r . vipar

RäumlicheVisualisierungphysikalischer Parameterin der Architektur

Ziele: LichtSchallStrömungenetc...

im Raum3-dimensionalsichtbar machen

Untersuchen welche Infos ausSimulationen wie dargestellt werden müssen

Untersuchen welchen Nutzen3-D Darstellungen bringen

C.Boytscheff FH KonstanzB.Jödicke FH KonstanzF.Schubert Uni Stuttgart



Zusammenfassung

Licht muss visualisiert werden weil:es nicht sichtbar ist

dokumentierbar werden soll

diverse Methoden der Visualisierungwerden an der FH KN eingesetzt

Im F&E Bereich Licht liegt dieSchwerpunkte bei der Visualisierung

moderne bildgebende Verfahrenwerden zu weiteren Fortschritten führen

C. Monet

La grande bleuà Antibes

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