Erscheinungsbild - Visual appearance

Das visuelle Erscheinungsbild von Objekten wird durch die Art und Weise gegeben, in der sie Licht reflektieren und durchlassen . Die Farbe von Objekten wird durch die Teile des Spektrums von (einfallendem weißem) Licht bestimmt, die reflektiert oder durchgelassen werden, ohne absorbiert zu werden. Zusätzliche Erscheinungsattribute basieren auf der Richtungsverteilung von reflektiertem ( BRDF ) oder durchgelassenem Licht (BTDF), die durch Attribute wie glänzend , glänzend gegenüber matt, matt, klar, trüb , deutlich usw. beschrieben wird.

Aussehen von reflektierenden Objekten

Das Aussehen reflektierender Objekte wird durch die Art und Weise bestimmt, wie die Oberfläche einfallendes Licht reflektiert . Die Reflexionseigenschaften der Oberfläche können durch eine genauere Betrachtung der (Mikro-) Topographie dieser Oberfläche charakterisiert werden .

Strukturen auf der Oberfläche und die Textur der Oberfläche werden durch typische Abmessungen zwischen etwa 10 mm und 0,1 mm bestimmt (die Nachweisgrenze des menschlichen Auges liegt bei ~ 0,07 mm). Kleinere Strukturen und Merkmale der Oberfläche können vom bloßen Auge nicht direkt erfasst werden, ihre Wirkung wird jedoch in Objekten oder Bildern sichtbar, die sich in der Oberfläche widerspiegeln. Strukturen bei und unter 0,1 mm verringern die Bildschärfe (DOI), Strukturen im Bereich von 0,01 mm induzieren Trübung und noch kleinere Strukturen beeinflussen den Glanz der Oberfläche.

Definition
Diffusion, Streuung : Prozess, bei dem die räumliche Verteilung eines Strahlungsstrahls in viele Richtungen geändert wird, wenn er von einer Oberfläche oder einem Medium ohne Änderung der Frequenz seiner monochromatischen Komponenten abweicht.
Aussehen von reflektierenden Objekten
Aussehen-R.png


Abbildung 1 : Manifestation der Oberflächeneigenschaften bei Lichtreflexion. Strukturen mit Abmessungen λ über 0,1 mm können direkt mit dem bloßen Auge gesehen werden (Fokus auf der Oberfläche), kleinere Strukturen manifestieren sich durch ihre Wirkung auf die Richtungsverteilung des reflektierten Lichts (Fokus auf die Quelle). Strukturen bei und unter 0,1 mm verringern die Bildschärfe (DOI), Strukturen im Bereich von 0,01 mm induzieren Trübung und noch kleinere Strukturen beeinflussen den Glanz der Oberfläche.

Grundlegende Arten der Lichtreflexion

Abbildung 2A: Spiegelartige, spiegelartige Reflexion. Die Neigung des reflektierten Strahls ist identisch mit der Neigung des einfallenden Strahls.
Abbildung 2B: Reflexionsdunst, der einfallende Lichtstrahl wird über die Spiegelrichtung gestreut. Die Intensität der Reflexion in Spiegelrichtung wird verringert.
Abbildung 2C: Ideale (dh Lambertsche) Streuung des einfallenden Strahls. Die reflektierte Strahlungsleistung ist für alle Neigungswinkel konstant.
  • Spiegelreflexion : Eine perfekt glatte Oberfläche (Spiegel) reflektiert einfallende Lichtstrahlen so, dass der Neigungswinkel des reflektierten Strahls θr genau dem Winkel des einfallenden Strahls θi entspricht.
  • Reflexionsdunst : Strukturen auf der Oberfläche streuen den einfallenden Lichtstrahl in Richtungen, die nicht mit der Spiegelrichtung übereinstimmen. Die Strahlungsleistung des einfallenden Strahls wird auf alle reflektierten Strahlen verteilt, und das Maximum der Leistung wird normalerweise in der Spiegelrichtung reflektiert. Breite und Höhe der glockenförmigen Kurve in Abb. 2.2 sind abhängig von Details der Oberflächen- (Mikro-) Topographie.
  • Lambertsche Reflexion : Diese Art der Reflexion stellt einen Extremfall dar, da das gesamte einfallende Licht in die Halbkugel über der Oberfläche gestreut wird, wobei die Strahlung für alle Richtungen gleich ist (isotrope Richtungsverteilung). Einfaches weißes Papier für Fotokopierer oder Drucker ist ein gutes Beispiel für einen Lambertschen Diffusreflektor .
Abbildungen 2 : Darstellung der Grundtypen der Reflexion - spiegelnd (spiegelartig, links), trüb (Mitte) und lambertisch diffus (rechts). Die Geometrie ist im oberen Teil dargestellt, die Intensität gegenüber dem Neigungswinkel eines Detektors ist im unteren Teil der Diagramme dargestellt.
Contrast-Disability-Glare.png
Glossy-Matte-394-Profile.png
Abbildung 3 (links) : Lichtquelle (Leuchtstoffröhre), reflektiert von einer glatten Glasoberfläche (linke Hälfte) und einer Streufläche mit Mikrostrukturen ( Milchglas , rechte Hälfte). Ein eindeutiges Bild der Lampe wird nur durch Reflexion ohne Streuung bereitgestellt.

Die Streuung des Milchglases erhöht die reflektierte Leuchtdichte in den Bereichen oberhalb und unterhalb der Position der Lampe geringfügig (angezeigt durch die Pfeile). Diese zusätzliche Leuchtdichte wird als Trübungs- oder Verschleierungsblendung bezeichnet .

Abbildung 4 (rechts) : Profil der reflektierten Luminanz vom Foto in Abb. 3 (von oben nach unten). Die Streuung des Milchglases verringert die in Spiegelrichtung reflektierte Luminanz (A, spitze blaue Kurve gegenüber B, rote Kurve), aber außerhalb der spiegelnden Richtung (an den Stellen C) wird die Luminanz durch Verschleierungsblendung erhöht .

Aussehen von durchlässigen Objekten

Aussehen von durchlässigen Objekten
Aussehen-T.png
Abbildung 5: Lichtstreuung während der Übertragung mit Klassifizierung der diffusen Übertragung in Weitwinkel- und Kleinwinkelstreuungsbereiche, was zu Trübung bzw. Verringerung der Klarheit führt.
Aussehen eines durchlässigen Objekts
Blur-by-Scattering-1307-E.png
 Abbildung 6: Teilung eines Lineals durch eine durchscheinende Streuschicht (Milchglas). Die ursprüngliche Bildschärfe ist in der Mitte der unteren Teilung (um 0) zu sehen. Auf der linken Seite hat das Milchglas Kontakt mit der Linealoberfläche und befindet sich 4 cm über der Linealoberfläche auf der rechten Seite des Bildes. Mit zunehmendem Abstand zwischen Linealteilung und Streuschicht nimmt die Unschärfe ( Trübung , siehe auch Trübung ) zu und die Bildschärfe ( Klarheit ) ab.

Terminologie

Reflektierende Objekte

  • Reflexionsfaktor, R.
  • Glanzreflexionsfaktor, Rs
  • Glanz ( Abhängig vom Charakter der Oberfläche und der räumlichen (gerichteten) Verteilung des reflektierten Lichts können mindestens sechs Arten von Glanz beobachtet werden.)
  • Spiegelglanz
  • Unterscheidbarkeit des Bildglanzes
  • Glanz
  • Reflexionsdunst, H (für einen bestimmten Spiegelwinkel), das Verhältnis des ( Licht- ) Flusses, der unter einem bestimmten Winkel (oder Winkeln) von der Spiegelrichtung reflektiert wird, zu dem Fluss, der unter einem bestimmten Glanzstandard ähnlich unter dem Spiegelwinkel reflektiert wird.

Durchlässige Objekte

Siehe auch

Verweise

  1. ^ CIE No17.4-1987: Internationales Beleuchtungsvokabular, 4. Aufl. (Gemeinsame Veröffentlichung IEC / CIE)
  2. ^ ASTM-Standards zur Farb- und Aussehensmessung
  3. ^ ASTM E - 430: Standardtestmethoden zur Messung des Glanzes von Hochglanzoberflächen mittels Goniophotometrie
  4. ^ ASTM-Standards zur Farb- und Aussehensmessung
  • RS Hunter, RW Harold: Die Messung des Aussehens, 2. Auflage, Wiley-IEEE (1987)
  • CIE Nr. 38-1977: Radiometrische und photometrische Eigenschaften von Materialien und deren Messung
  • CIE Nr. 44-1979: Absolute Methoden für Reflexionsmessungen

BRDF

  • FE Nicodemus et al., Geometrische Überlegungen und Nomenklatur für Reflexion, US-Handelsministerium, NBS Monograph 160 (1977)
  • John C. Stover, Optische Streuung, Messung und Analyse, SPIE Press (1995)