Фоновая освещенность что такое
learnopengl. Урок 2.2 — Основы освещения
Распространение света в реальном мире это чрезвычайно сложное явление, зависящее от слишком многих факторов, и, располагая ограниченными вычислительными ресурсами, мы не можем себе позволить учитывать в расчетах все нюансы. Поэтому освещение в OpenGL основано на использовании приближенных к реальности упрощенных математических моделей, которые выглядят достаточно похожими, но рассчитываются гораздо проще. Эти модели освещения описывают физику света исходя из нашего понимания его природы. Одна из этих моделей называется моделью освещения по Фонгу (Phong). Модель Фонга состоит из трех главных компонентов: фонового (ambient), рассеянного/диффузного (diffuse) и бликового (specular). Ниже вы можете видеть, что они из себя представляют:
Для создания визуально интересных сцен нам нужно смоделировать хотя бы эти 3 составляющих свет компонента. Начнем с самого простого: с фонового освещения.
Фоновое освещение
Свет обычно исходит не от одного, а от многих источников света находящихся вокруг нас, даже если мы их не видим непосредственно. Одним из свойств света является то, что он может рассеиваться и отражаться во многих направлениях, достигая мест, которые не находятся в прямой видимости; таким образом свет может отражаться от разных поверхностей и оказывать косвенное влияние на освещение объекта. Алгоритмы, в которых учитываются эти свойства света, называются алгоритмами глобального освещения, но они трудозатратны и/или сложны.
Поскольку мы не очень любим трудные и ресурсоёмкие алгоритмы, то начнем с использования весьма упрощенной модели глобального освещения, а именно с Фонового освещения. В предыдущем разделе вы видели, как использовался неяркий постоянный цвет, который суммировался с цветом фрагмента объекта, и это создавало впечатление наличия в сцене рассеянного света, хотя прямого источника такого света не было.
Добавить фоновое освещение в сцену очень просто. Для этого нужно взять цвет источника света, умножить его на небольшой константный коэффициент фонового освещения, затем умножить полученное значение на цвет объекта и использовать вычисленную величину как цвет фрагмента:
Если вы сейчас запустите программу, то увидите, что на ваш объект успешно наложен первый компонент модели освещения Фонга. Объект довольно темный, но не полностью, поскольку к нему применено фоновое освещение (обратите внимание, что куб лампы не изменился, потому что для его визуализации мы применяем другой шейдер). Сцена должна выглядеть примерно так:
Диффузное освещение
Фоновое освещение само по себе не дает никаких интересных результатов, зато диффузное освещение оказывает на внешний вид объекта весьма значительное визуальное воздействие. Чем более перпендикулярно направлению лучей источника света расположены фрагменты объекта, тем большую яркость им придает диффузная составляющая освещения. Чтобы лучше понять диффузное освещение, взгляните на следующее изображение:
p>Слева мы видим исходящий от источника света луч, направленный на некоторый фрагмент нашего объекта. Нам нужно измерить угол падения луча на фрагмент. Воздействие света источника на цвет фрагмента становится максимальным при перпендикулярном направлении луча к поверхности объекта. Для измерения угла между лучом света и фрагментом мы воспользуемся так называемым вектором нормали, который является перпендикуляром к поверхности фрагмента (вектор нормали изображен в виде желтой стрелки); мы поговорим об этом позже. Тогда угол между двумя векторами можно легко вычислить с помощью скалярного произведения.
Возможно, вы помните из урока по трансформациям, что чем меньше угол между двумя единичными векторами, тем больше результат скалярного произведения стремится к значению 1.0. Когда угол между обоими векторами составляет 90 градусов, скалярное произведение этих векторов становится равным 0. То же самое относится и к углу Θ: чем больше становится Θ, тем меньшее влияние оказывает источник света на цвет фрагмента.
Обратите внимание, что для получения (только) косинуса угла между обоими векторами мы будем работать с единичными векторами (векторами единичной длины), поэтому должны убедиться, что все векторы нормализованы, в противном случае скалярное произведение векторов вернет результат, превышающий значение косинуса (см. урок Трансформации).
Таки образом, возвращаемая в результате скалярного произведения величина, может быть использована для вычисления силы влияния источника света на цвет фрагмента; это приведет к различной освещенности фрагментов, зависящей от их ориентации по отношению к направлению лучей света.
Итак, что нам нужно для расчета диффузного освещения?
Вектора нормалей
Вектор нормали — это (единичный) вектор, перпендикулярный поверхности, построенной на данной вершине. Так как вершина сама по себе не имеет поверхности (это всего лишь точка в пространстве), то для нахождения вектора нормали используются соседние вершины. Для вычислении нормалей вершин куба мы можем сделать небольшую хитрость и применить к граням векторное произведение, но поскольку куб по форме представляет собой довольно простую фигуру, то мы добавим нормали к данным вершин вручную. Обновленный массив вершинных данных можно найти здесь. Попытайтесь вообразить нормали в виде векторов, направленных перпендикулярно поверхностям плоскостей куба (куб состоит из 6 плоскостей).
Поскольку мы добавили дополнительные данные в массив вершин, то нам необходимо обновить вершинный шейдер освещения:
Теперь, после добавления каждой вершине вектора нормали и обновления вершинного шейдер, нам также необходимо обновить указатели атрибутов вершин. Обратите внимание, что объект-лампа извлекает данные вершин из этого же самого массива, но вершинный шейдер лампы не использует вновь добавленные вектора нормалей. Нам не нужно обновлять ни шейдеры лампы, ни её атрибуты, но в связи с изменением размера массива вершин, мы должны изменить настройку указателей атрибутов.
Для каждой вершины мы хотим использовать только первые 3 float-значения, а последние 3 значения пропускать, поэтому нам нужно только обновить параметр шага (stride) до величины, равной 6 размерам переменной типа GLfloat, и все.
Работа с массивом вершин, в котором шейдер использует не все данные, может показаться не неэффективной, но эти данные уже были загружены в память GPU из массива объекта-контейнера, поэтому никаких новых данных нам загружать не нужно. На практике такой подход более эффективен по сравнению с созданием для лампы собственного нового VBO.
Все расчеты освещения выполняются во фрагментном шейдере, поэтому нам нужно перенаправить векторы нормалей из вершинного шейдера во фрагментный шейдер. Давайте это сделаем:
Осталось только объявить соответствующую входную переменную во фрагментном шейдере:
Вычисление диффузного цвета
Теперь у нас для каждой вершины есть вектор нормали, но нам по-прежнему нужны вектора с координатами источника света и фрагмента. Так как позиция источника света задана одной не изменяющейся переменной, то мы просто объявим её во фрагментном шейдере как uniform-переменную:
А затем присвоим ей значение в игровом цикле (или вне его, поскольку значение этой переменной не меняется). В качестве местоположения источника света мы используем объявленный в предыдущем уроке вектор lightPos:
Последнее, что потребуется, это позиция текущего фрагмента. Мы собираемся производить все расчеты освещения в мировом пространстве координат, поэтому и позиции вершин нам будут нужны нужна в мировых координатах. Преобразование позиции вершины в мировые координаты достигается умножением её атрибута позиции только на матрицу модели (без матриц вида и проекции). Это легко может быть выполнено в вершинном шейдере, поэтому давайте объявим в нем выходную переменную и вычислим координаты вершины в мировом пространств:
И, наконец, добавьте соответствующую входную переменную во фрагментный шейдер:
Теперь, когда все необходимые переменные установлены, мы можем начать во фрагментном шейдере расчеты освещения.
Первое, что нам нужно вычислить, это вектор направления между источником света и фрагментом. Мы уже говорили о том, что этот вектор является разностью позиций источника света и фрагмента. Как вы, возможно, помните из урока по трансформациям, мы можем легко вычислить эту разность, вычитая один вектор из другого. Мы также хотим удостовериться в том, что все интересующие нас вектора будут единичной длины, поэтому мы подвергаем нормализации как полученный при вычитании вектор направления источника света, так и вектор нормали:
При расчете освещения нам обычно не важны ни размеры векторов, ни их местоположение; нас интересуют только направления. Так как значимой характеристикой является только ориентация векторов, то почти все вычисления производятся с векторами единичной длины, поскольку это упрощает большинство расчетов (например, скалярное произведение). Поэтому при выполнении расчетов освещения всегда проверяйте, сделали ли вы нормализацию соответствующих векторов, что бы быть уверенным в том, что они действительно являются единичными. Отсутствие нормализации векторов весьма часто встречающаяся ошибка.
Дальше, посредством скалярного произведения векторов norm и lightDir, нам нужно вычислить величину воздействия диффузного освещения на текущий фрагмент. Затем, это значение умножается на цвет источника света, и в результате мы получим компоненту диффузного освещения, которая будет становиться темнее с ростом угла между векторами:
Если угол между векторами больше 90 градусов, то результат скалярного произведения будет отрицательным, и мы получим отрицательную составляющую диффузного света. По этой причине мы используем функцию max, которая возвращает наибольший из переданных ей параметров, и гарантирует, что диффузная компонента света (и, следовательно, цвета) никогда не будут меньше 0.0. Моделей освещения для отрицательных значений цвета не существует, так что если вы не один из эксцентричных художников, то от отрицательных цветов лучше держаться подальше.
Теперь, когда у нас есть фоновый и диффузный компоненты, мы суммируем их цвета, а затем умножаем результат на цвет объекта, получая таким образом результирующий цвет выходного фрагмента:
Если ваше приложение (и шейдеры) скомпилированы успешно, вы увидите что-то вроде этого:
Вместе с компонентой диффузного освещения куб начинает выглядеть более реалистично. Попробуйте мысленно представить себе нормали плоскостей куба, а потом, перемещаясь вокруг него понаблюдать за изменением яркости, и увидеть, что с увеличением угла между нормалью и направлением источника света, фрагменты становятся темнее.
Если у вас возникли сложности, то не стесняйтесь сравнивать свой исходный код с полным исходным кодом и кодом фрагментного шейдера.
Еще кое-что
В настоящее время мы передаем вектора нормалей и вершинного шейдера непосредственно в шейдер фрагментов. Однако вычисления, которые мы производили в шейдере фрагментов, выполнялись в координатах мирового пространства, поэтому не должны ли мы преобразовать в мировые координаты так же и вектора нормалей? Вообще то должны, но сделать это будет не так просто, как умножить вектор на матрицу модели.
Во-первых, вектора нормалей это только направления, и они не представляют собой определенных позиции в пространстве. Кроме того, у нормалей нет гомогенной компоненты (w-компонента положения вершины). Это означает, что производимые перемещения модели не должны влиять на вектора нормалей. Поэтому, если мы хотим умножить нормали на матрицу модели, то должны удалить часть матрицы, отвечающей за перемещения, и взять только левую верхнюю матрицу размером 3×3 (заметьте, мы могли бы установить w-компоненту вектора нормали в 0.0 и умножить его на целую матрицу 4×4, что также устранит воздействие значений сдвигов). Таким образом мы применим к векторам нормалей, только преобразования масштаба и поворота.
Во-вторых, если матрица модели выполняет неравномерное масштабирование, то вершины координаты вершин будут изменены таким образом, что вектор нормали
больше не будет перпендикулярен поверхности, поэтому преобразовывать нормали такими матрицами модели мы тоже не сможем. На следующем рисунке показан эффект, производимый на вектор нормали такой матрицей модели (с неоднородным масштабированием):
Всякий раз, когда мы применяем неоднородное масштабирование, нормали перестают быть перпендикулярными своим поверхностям, что искажает освещение. (Примечание: однородное масштабирование для нормалей безвредно, так как при этом изменяются направления векторов остаются прежними, а изменяются только их размеры, которые легко корректируются путем нормализации).
Приемом, решающим эту проблему, может служить применение другой матрицы модели, специально предназначенной для векторов нормалей. Эта матрица называется матрицей нормалей, она использует несколько линейных алгебраических операций для устранения эффекта неправильного масштабирования нормалей. Если вы хотите знать, как рассчитывается эта матрица, то предлагаю вам следующую статью.
Матрица нормалей определяется как «транспонированная обратная подматрица 3х3 левого верхнего угла матрицы модели». Уфф, это уже слишком, и если вы не совсем понимаете, что всё это значит, не переживайте; обратные и транспонированные матрицы мы еще не обсуждали. Обратите внимание, что во многих обучающих примерах матрица нормалей вычисляется применением вышеописанных операций к матрице модели-вида, но поскольку мы работаем в мировом пространстве (а не в пространстве вида), то используем только одну матрицу модели.
В вершинном шейдере мы можем создать матрицу нормалей самостоятельно, используя для этого функции обращения и транспонирования, которые работают с любыми типами матриц. Обратите внимание, что мы приводим матрицу к типу 3×3, чтобы гарантировать утрату матрицей своих сдвигающих свойств и обеспечить возможность умножения на вектор нормали типа vec3:
В примерах из раздела о рассеянном освещении всё работало корректно потому что мы не производили над объектом никаких операций масштабирования, поэтому не было необходимости использовать матрицу нормалей и можно было просто умножить нормали на матрицу модели. Однако, если вы будете применять неравномерное масштабирование, то умножение вектора нормали именно на матрицу нормалей станет весьма существенным.
Обращение матриц является дорогостоящей операцией даже для шейдеров, поэтому везде, где это возможно, старайтесь избегать выполнения в шейдерах подобных вычислений, тем более что они будут сделаны для каждой вершины вашей сцены. В учебных целях это допустимо, но в прикладных приложениях скорее всего вы предпочтете рассчитывать матрицу нормалей на CPU, и перед визуализацией передавать ее шейдерам с помощью uniform-переменной (также как и матрицу модели).
Освещение зеркальных бликов
Если вы еще не окончательно изнурены всеми этими расчетами освещения, то можем приступить к завершению знакомства с моделью Фонга, добавив последнюю компоненту зеркальных бликов.
Освещение зеркальных бликов, так же как и рассеянное освещение, основано на векторе направления источника света и нормали поверхности объекта, но кроме этого в вычислениях учитывается и позиция наблюдателя, то есть направление, в котором игрок смотрит на фрагмент. Зеркальное освещение основано на отражательных свойствах света. Если представить поверхность объекта в виде зеркала, то освещение бликов будет наибольшим в том месте, где бы мы увидели отраженный от поверхности свет источника. Этот эффект показан на следующем изображении:
Вектор отражения вычисляется путем отражения направления света относительно вектора нормали. Затем мы вычисляем угловое расстояние между этим вектором отражения и направлением взгляда; чем меньше угол между ними, тем большее воздействие на цвет фрагмента оказывает освещение зеркальных бликов. В результате этого эффекта, когда мы смотрим в направлении источника света, то видим на поверхности объекта отраженный блик.
Вектор просмотра — это еще одна дополнительная переменная, необходимая для рассчета освещения зеркальных бликов. Мы можем её вычислить используя мировые координаты точки зрения наблюдателя и положения фрагмента. Затем мы вычисляем интенсивность блика, умножаем ее на цвет освещения и добавляем к вычисленным ранее компонентам фонового и рассеянного освещения.
Мы решили производить расчеты освещения в мировом пространстве, но большинство людей предпочитают это делать в пространстве вида. Преимущество рассчетов освещения в координатах вида заключается в том, что позиция наблюдателя всегда находится в (0,0,0), и вычислять её не нужно. Тем не менее, я считаю, что вычисление освещения в мировых координатах в учебных целях более понятно. Если вы всё же хотите рассчитать освещенность в пространстве вида,
то вам нужно умножать все соответствующие вектора на матрицу вида (не забудьте также изменить и матрицу нормалей).
Чтобы получить координаты наблюдателя в мировом пространстве, мы просто берем вектор положения объекта камеры (которая, разумеется, и является наблюдателем). Так что давайте добавим еще одну uniform-переменную в шейдер фрагментов и передадим в него соответствующий вектор положения камеры:
Теперь, когда у нас есть все необходимые переменные, мы можем вычислить интенсивность блика. Для начала мы зададим зеркальному блику среднее значение интенсивности, чтобы он не оказывал слишком сильного воздействия:
Если бы мы установили значение этой переменной в 1.0f, то получили бы очень яркий компонент зеркального блика, который для кораллового куба был бы чрезмерным. О правильной настройке всех этих интенсивностей освещения и о том, как они влияют на объекты мы поговорим в следующем уроке. А пока вычислим вектор направления взгляда и соответствующий ему вектор отражения относительно оси, которой является нормаль:
Обратите внимание, что мы инвертировали вектор lightDir. Функция reflect ожидает, что первый вектор будет указывать направление от источника света к положению фрагмента, но вектор lightDir в настоящее время указывает в обратную сторону, то есть от фрагмента к источнику света (направление зависит от порядка вычитания векторов, которое мы делали при вычислении вектора lightDir). Поэтому, для получения правильного вектора отражения, мы меняем его направление на противоположное посредством инверсии вектора lightDir. Предполагается, что второй аргумент должен быть единичной длинны, и мы передаем нормализованный вектор norm.
Остается только вычислить компонент зеркального блика. Это выполняется по следующей формуле:
Сначала вычисляется скалярное произведение векторов отражения и направления взгляда (с отсевом отрицательных значений), а затем результат возводится в 32-ю степень. Константное значение 32 задает силу блеска. Чем больше это значение, тем сильнее свет будет отражаться, а не рассеиваться, и тем меньше станет размер пятна блика. Ниже вы можете видеть изображение, демонстрирующее воздействие различных значений блеска на внешний вид объекта:
Мы не хотим, чтобы компонент зеркальных бликов слишком выделялся, поэтому оставим показатель степени равным 32. Остается только сложить полученную величину вместе с компонентами фонового и рассеянного освещения, после чего умножить результат на цвет объекта:
Теперь мы рассчитали все компоненты освещения модели освещения Фонга. С положения вашей точки зрения вы должны увидеть что-то вроде этого:
Здесь вы можете найти полный исходный код приложения, а тут вершинный и фрагментный шейдеры.
В те времена, когда щейдеры еще только начали появляться, разработчики проводили вычисления освещения по модели Фонга в вершинном шейдере. Преимущество такого подхода заключалось в его большей производительности, так как обычно вершин гораздо меньше, чем фрагментов, и поэтому (дорогие) расчеты освещения выполняются реже. Однако вычисленное в вершинном шейдере значение цвета является точным только для этой вершины, а цвета окружающих её фрагментов получают путем интерполяции освещения соседних вершин. Поэтому, если не использовалось большое количество вершин, то освещение было не очень реалистичным:
Если модель освещения Фонга реализована в вершинном шейдере, то она называется методом тонирования Гуро, а не Фонга. Обратите внимание, что из-за интерполяции освещение выглядит несколько шероховатым. Как видите, модель Фонга дает более сглаженные результаты освещения.
К настоящему моменту вы должны начать понимать, насколько мощными средствами являются шейдеры. С небольшими количеством входных данных при помощи шейдеров можно рассчитать освещение всех объектов сцены. В следующих уроках мы углубимся в те возможности, которые предоставляет эта модель освещения.
Измерение искусственной освещённости и коэффициента пульсаций в присутствии естественного освещения
Оглавление:
Как измерить искусственную освещенность в светлое время суток.
Как измерить коэффициент пульсаций искусственного освещения в светлое время суток.
Как работает режим измерений освещённости с учётом естественного фона в люксметре-пульсметре-яркомере “Эколайт-01”.
Требования к условиям проведения измерений освещённости и пульсаций искусственного освещения. Проблема наличия фона естественного освещения.
Измерение искуственной освещенности в дневное время.
В МУК 4.3.2812-10 устанавливаются требования, что допускается производить измерения искусственной освещённости и коэффициента пульсаций только, если естественный фон освещённости в обследуемой точке не превышает 10% от измеряемой искусственной освещённости. То есть это означает, что для большинства помещений с внешними окнами такие измерения должны проводиться в тёмное время суток. Такие требования введены для того, чтобы устранить влияние на результаты измерений естественного дневного освещения.
Наличие в обследуемых помещениях окон даже относительно небольших размеров приводит к существенному искажению результатов измерений искусственной освещённости и коэффициента пульсаций, особенно в солнечные дни.
Возможность проведения измерений искусственной освещённости и пульсаций в тёмное время суток зачастую осложняется ещё и тем фактом, что на многие объекты доступ в нерабочее или ночное время закрыт. При этом отсутствует возможность организовать персонал этих объектов для предоставления доступа на них в ночное время.
Ещё одним препятствием для проведения измерений искусственной освещённости и её коэффициента пульсаций в тёмное время суток, является полярный день, устанавливающийся летом во многих северных регионах России. Круглосуточное присутствие солнечного света делает невозможным проведение таких измерений в течение нескольких месяцев.
Измерения освещённости с вычитанием естественного фона.
Решением проблемы наличия естественного фона при проведении измерений искусственной освещённости могли бы служить измерения при закрытых светонепроницаемыми материалами окнах (шторы, жалюзи, ставни и т.п.). Однако далеко не всегда существует возможность закрыть оконные проёмы, особенно в производственных, общественных и офисных зданиях с большой площадью остекления.
В таких случаях единственным способом провести измерения искусственной освещённости остаётся метод вычитания естественного фона из значения общей (суммарной) освещённости. В основе этого метода лежит тот факт, что в каждой точке пространства результирующая освещённость представляет собой сумму всех освещённостей, создаваемых в данной точке каждым отдельным источником света:
где Е1, Е2, Е3,…. ЕN – освещённость, создаваемая в данной точке источниками света номер 1, 2, 3, …., N.
То есть, при наличии естественного и искусственного освещения, общая освещённость будет представлять собой их сумму:
где Еест – фон естественной освещённости, Еиск – значение искусственной освещённости.
На примере, приведённом на Рис.1, мы видим,
Таким образом, если при выключенном искусственном освещении в обследуемой точке измерить освещённость, обусловленную наличием естественного освещения, и вычесть её из значения суммарной освещённости в этой же точке, то мы получим значение искусственной освещённости:
Измерения искусственной освещенности с вычитанием естественного фона можно выполнить, например, обычным люксметром-пульсметром-яркомером “Эколайт-02”. Однако необходимо учитывать, что проведение таких двухэтапных измерений возможно только при условии, что, в течение того времени пока будут выполняться оба этапа измерения, уровень естественной освещенности будет оставаться постоянным. Т.е. такие измерения следует проводить в условиях максимально стабильной световой обстановки, а именно:
Измерение коэффициента пульсаций искусственного освещения в условиях присутствия фона естественного освещения.
Мы описали способ измерения искусственной освещенности при наличии естественного фона. Даже показали, как это можно сделать при помощи обычного люксметра и ручного пересчёта результатов измерений. Однако такой метод нельзя напрямую применить к измерению коэффициента пульсаций искусственного освещения. Проиллюстрируем это на примере.
Если посмотреть на Рис.2, то можно увидеть, что в нашем примере максимальное значение пульсаций искусственного освещения (синяя кривая) Емакс = 200 лк, при этом минимальное значение Емин = 100 лк. Тогда, по формуле вычисления коэффициента пульсаций из статьи “Пульсации освещённости и яркости” мы получим, что:
т.е. Кп = (200-100) / (200+100) = 100/300 = 33.3%.
Однако, если мы измерим обычным люксметром-пульсметром (например, тем же “Эколайт-02”, который нам здорово помог в предыдущем примере с вычитанием фона) коэффициент пульсаций суммарной (искусственной и естественной) освещенности, то, при наличии фона естественной освещенности Еест = 100 лк (жёлтая прямая), получим уже значения для суммарной освещенности (Рис.2, зелёная кривая) Емакс = 300 лк, Емин = 200 лк. Подставляя эти значения в формулу (4), получим:
Кп = (300-200) / (300+200) = 100/500 = 20% (!).
Занижение коэффициента пульсаций освещенности происходит из-за добавки постоянного уровня от естественного освещения. Поскольку, обычный люксметр не может учитывать при расчётах коэффициента пульсаций присутствие естественного фона, то таким прибором измерить пульсации искусственного освещения, при наличии естественного фона, НЕВОЗМОЖНО.
Тем не менее, есть способ получить правильное значение коэффициента пульсаций искусственного освещения при наличии естественного фона. Для этого надо перед расчётом Кп вычесть из максимального (Емакс) и минимального (Емин) значений суммарной освещённости значение фона в данной точке. Осуществив указанное вычитание фона, мы получим следующее выражение для коэффициента пульсаций:
Упрощаем и получаем следующую формулу:
Действуя по такому алгоритму мы получим истинное значение коэффициента пульсаций искусственного освещения. Попробуем посчитать по нему Кп из нашего примера на Рис.2., где у нас уровень естественной освещённости Еест = 100 лк (жёлтая прямая), максимальное значение освещённости Емакс = 300 лк и минимальное значение освещённости Емин = 200 лк. Вычисляем по формуле (5) коэффициент пульсаций искусственного освещения с учётом естественного фона:
Кп = (300-200) / (300+200-2×100) = 100 / (500-200)= 100/300 = 33.3%
Мы видим, что, проведя вычисления по предложенному алгоритму, мы получили то же значение коэффициента пульсаций искусственного освещения, что и при его расчёте в условиях отсутствия естественного фона. То есть, если в люксметре-пульсметре реализован такой алгоритм расчёта коэффициента пульсаций с учётом наличия естественного фона, то, в результате, мы будем получать правильное значение. Конечно же, при соблюдении тех же требований к условиям проведения таких измерений, что были сформулированы выше для проведения измерений искусственной освещённости с учётом наличия естественного фона.
Погрешность измерений коэффициента пульсаций искусственной освещенности при наличии естественного фона можно оценить величиной основной относительной погрешности средства измерения, которая для данного параметра составляет 10%.
Как измерить коэффициент пульсаций искусственного освещения при наличии естественного фона при помощи люксметра-пульсметра “Эколайт-01”.
Предложенный алгоритм измерения пульсаций искусственного освещения при наличии естественного фона реализован в люксметре-пульсметре-яркомере “Эколайт-01”. В этом приборе существует специальный режим измерений с учётом наличия естественной освещённости. Приведём фрагмент с описанием этого режима из Руководства по Эксплуатации, к “Эколайт-01”.
2.3.4.5. Измерение освещённости и пульсаций с учётом уровня фоновой освещённости осуществляется в режиме остановки текущего измерения выбором пункта меню “Учёт фона”.
Перед запуском режима измерений с учётом фона необходимо оставить только источник фоновой освещённости (например, погасить все искусственные источники света). После запуска режима измерений с учётом фона, прибор на первом этапе, в течение 10 секунд, переходит в режим измерения и усреднения фонового значения освещённости (Рис.10).
После запуска режима измерения с учётом фона, в верхней информационной строке появляется мигающий значок
информирующий пользователя, о включении этого режима.
ВНИМАНИЕ. При измерении усреднённого фонового значения освещённости категорически запрещается совершать действия,которые могут привести к искажению результата его измерения. Например, менять положение фотоголовки, изменять световую обстановку в точке измерения (включение/выключение источников света, открытие/закрытие оконных и дверных проёмов, перемещение предметов и лиц в окрестности фотоголовки и т.п.).
После окончания измерения фоновых значений освещённости, прибор переходит в режим отображения уровня общей освещённости за вычетом только что полученного значения фоновой освещённости. Т.к. на данном этапе выключенные источники света ещё не включены, то показания освещённости равны нулю (или близки к нему). (Рис.11)
После включения источников света, на экране БОИ-01 будет отображено значение освещённости, полученной в результате вычитания из общего уровня освещённости уровня фоновой освещённости. Во второй строке представлено значение пульсаций включённых источников света, которое рассчитывается ПОСЛЕ(!) вычитания фоновых значений, что позволяет избежать искажения коэффициента пульсаций при использовании метода вычитания фона “вручную”. (Рис.12).