光輸送に関する物理量 - >>Gamma - atwiki（アットウィキ）

>>Gamma

>>Gamma

光輸送に関する物理量

【コンピュータグラフィックスポータル】このページの関連タグ: CG 物理学

光輸送問題の定式化には放射分析学（radiometry）による記法と，測光学（photometry）による記法がある．

両者の主な違いは，放射分析学が電磁放射全般を扱うのに対して，測光学は可視光線を中心に扱うことである．レンダリングの分野では，放射分析学による表現を好んで使う．一方で，建築や写真の分野では測光学による表現を好む傾向がある．両者は用語がよく似ているので，資料を読み進めるにあたってはその解釈に注意を要する．

放射分析学の物理量

放射束

放射束 $\Phi$ は，単位時間当たり，光源から放射されるエネルギーである．

$\Phi = \frac{\mathrm{d}Q}{\mathrm{d}t}$

ここに， $Q$ : 放射エネルギー， $t$ : 時間．

放射強度

放射強度 $I$ は，単位立体角あたりの放射束である．

$I = \frac{\mathrm{d}\Phi}{\mathrm{d}\vec{\omega}}$

ここに， $\vec{\omega}$ : 放射方向．

放射輝度

放射輝度 $L$ は，単位面積あたり，単位立体角あたりの放射束である．

$L = \frac{\mathrm{d}^2 \Phi}{\mathrm{d}A \mathrm{d}\vec{\omega} (\vec{\omega} \cdot \vec{n})}$

ここに， $A$ : 光を放射する面の面積， $\vec{n}$ : 光を放射する面の法線ベクトル．

放射輝度は放射方向から見た微少面の面積を基に定義されている． $\vec{\omega} \cdot \vec{n}$ は， $\mathrm{d}A$ にかかっていて，光の放射方向から見た微少面の面積を表している．

放射輝度はある面が，ある方向に放射する光の量を表しており，レンダリングにおいて最も重要な量である．レンダリングとは，カメラから見えている面が，カメラに向けて放射する光の量を求める計算に他ならない．

測光学の物理量

光束

光束 $\Phi_v$ は，放射分析学の放射束に対応する物理量で，放射束を波長毎の視感度 $V(\lambda)$ で重み付けすることで得られる．

$\Phi_v = \int_\Lambda \Phi V(\lambda) \mathrm{d}\lambda$

光束の単位には，SI単位系では $\mathrm{lm}$ （ルーメン）が用いられる．

視感度 $V(\lambda)$ は，観測者（或いは観測装置）によって異なるが，ヒトの標準的な視感度曲線には，CIEの標準観測者がよく用いられる（例えば，理科年表にCIE標準観測者の波長毎の視感度が記載されている）．

照度

照度 $E_v$ は，単位面積あたりの光束である．

$E_v = \frac{\mathrm{d}\Phi_v}{\mathrm{d}A}$

ここに， $A$ : 受光面の面積．

照度の単位には，SI単位系では $\mathrm{lx}$ （ルクス）が用いられる．照度は面に入射する光の明るさを表しており，室内照明の設計指標や，写真撮影における設定の指標として広く用いられている．

参考文献

Henrik Wann Jensen著，苗村健訳．フォトンマッピング―実写に迫るコンピュータグラフィックス．オーム社，2002，215p．
国立天文台．理科年表．平成15年．丸善，2002，942p．

タグ：

CG 物理学

「光輸送に関する物理量」をウィキ内検索

最終更新：2014年10月11日 23:30