Aflevering #2. Lys, materialer og visualitet DTU

Transkript

1 Lys, materialer og visualitet Aflevering # DTU Studerende: Marianne Rossen, s0388 Teddy Olsen, s01171 Forelæser: Niels Jørgen Christensen Titel: Aflevering # Indhold: Opgaverne , Miniprojekt nr. og Tutorial nr. Afleveret:

2 Info OBS! Det er vigtigt at de renderede billeder ses på en computerskærm og ikke i den trykte pdf-fil, da farvestyringen og kontrasten ofte bliver forringet af printeren. Studerende: Marianne Rossen, s0388 Teddy Olsen, s01171 Aflevering:. aflevering af i alt 3 semester afleveringer DTU-kursus: 0569 Lys, Materialer og Visualitet Point: 5 ECTS-point pr. studerende Kursusperiode: Copyright 005

3 Indholdsfortegnelse 1 Opgave : Digitale kamera linser Del 1 Tutorial Mental Ray 4 1. Del Kameraparametre Del 3 Beregning af dybdeskarphed Del 4 Beregning af photoner Del 5 Beregnet energimængde Del 6 Energi på Jorden og Mars fra Solen 1 Opgave : Metaller 13.1 Del 1 Tutorial Car Paint 13. Del Metaloverflader 14.3 Del 3 Beregning af iradians på plade 16.4 Del 4 TILL Opgave : Kaustikker Del 1 Tutorial: Reflective og refractive Del Én glaskugle kaustik Del 3 Kugle kaustik 3.4 Del 4 TILL -1, -, -8 og Del 5 TILL 7-3, 7-5, 7-6, 7-8 og Opgave : Indirekte belysning Del 1 Tutorial: Global illumination og Area Lights 8 4. Del Color bleeding Del 3 TILL 8-1, 8-3, 8-4 og Opgave : Tynde film Del 1 Antireflektion Del Høj-refleksions film Del 3 Spejl Del 4 Lavenergi-vinduer Del 5 TILL 4-4, 4-5, 4-8 og

4 6 Miniprojekt nr. Nærstudie af udelys Indledning Færdselsårer Kvarterer Grænseområder Knudepunkter Kendingsmærker Andet Sammenfatning Teknisk data 71 7 Tutorial nr. 7 3

5 1 Opgave : Digitale kamera linser 1.1 Del 1 Tutorial Mental Ray Tutorial opgave Using the mental ray Renderer. Using mental ray Motion Blur Fil: [06-1_my_motion.max] 06-1c: Dæk med spin-effekt på skyggen ved frame 0 (lukkertid = 1,0) 4

6 06-1e: Dæk med spin-effekt på skyggen ved frame 0 (lukkertid = 5,0) 06-1f: Spin-effekt og bevægelses effekt ved frame 5 (lukkertid = 1,0) 5

7 Using mental ray Depth of Field Fil: [my_depth_of_field_apple.max] 06-1l: Det midterste æble er i fokus 06-1n: Det forreste æble er i fokus, da Focus Plane er justeret til dette 6

8 1. Del Kameraparametre En simpel scene med et hjørne fra et rum der indeholder nogle kasser og kugler, bruges til at demonstrer effekten af indre og ydre kameraparametre. Fil: [06-_kameraparametre.max] Ændring af placering og retning (ydre kameraparametre) 06-a: Position nr b: Position nr. 7

9 Ændring af linse (indre kameraparametre) 06-c: Linsen er 35 mm 06-d: Linsen er 135 mm 8

10 Ændring af FOV (indre kameraparametre) 06-e: FOV er f: FOV er 90 9

11 Del 3 Beregning af dybdeskarphed Et digitalkamera har fokuslængde (f) = 6,000 mm = 0,006 [m], en kamerakonstant (c) = 6,048 mm = 0, [m] og en pixelstørrelse = 1 µm = 0,00001 [m]. Der accepteres en circle of confusion (δ) = 1/ µm = 6 µm = 0, [m]. Gauss s linseligning til udregning af objektafstanden z c : [ ] m z f c f c z f c z c c c 0, = = = + Beregning af aperture-stop (k) der giver skarpe billeder af uendelig fjerne objekter: ( ) ( )δ δ f z f z z k k f z f z z c c c c = = 1 1 For z = vil parentesen i tælleren give 1, da minustegnet elimineres af de numeriske tegn. Dvs. 8 k Beregning af z, til nærmeste objekt der skal ses tilstrækkelig skarpt: ( ) ( ) [ ] m z f k f z f z z k f z f z z c c c c 0,378 1 = + = = δ δ For k 8 vil der være tilstrækkelig dybdeskarphed i intervallet 0,378 [m] til.

12 1.4 Del 4 Beregning af photoner En lille pære på 5 W yder kun 0 % = 5 [W eller J/s]. Bølgelængden af gennemsnitsphotonerne λ = 500 nm = 0, [m]. Photonenergi: hc E = hν = λ Hvor; Planck s konstant: h = 6, [J s] hastigheden af lys i vacuum: c =, [m s -1 ] Photonenergien beregnes: 19 E = 3, J [ ] Photoner pr. sekundt: 5[ ] 19 = 1, E W 1 [] s 1.5 Del 5 Beregnet energimængde Radiansen (L) = 5000 [W/(sr m )] fra en diffus lyskilde (emitter), arealet (a) = 10x10cm = 0,01 m. Φ = LA π = BA Hvor B = Radiosity (radient exitance) B = Lπ B = B = W 5000 sr m W ,96 m π [ sr] Mængde af energi der forlader lyskilden. Φ = LAπ W Φ = 5000 sr m Φ = 157,08 [ W ] 0,01 [ m ] π [ sr] 11

13 1.6 Del 6 Energi på Jorden og Mars fra Solen Jorden og Mars modtager begge lys fra solen. Radiansen er den samme på begge planeter, da den ikke afhænger af afstanden til lyskilden Der er varmest på jorden, da Jorden modtager en større energimængde. Solen betragtes som en diffuse emitter med styrken (Φ) 3, [W] og overfladeareal (A sol ) 6, [m ]. Radians fra solen: Φ L = Aπ 6 W L = 0,50 10 m sr Afstanden (R jord ) fra solen til Jorden er 1, [m]. Afstanden (R mars ) fra solen til Mars er, [m]. Rumvinklen Solen ses under fra Jorden: Asol ϖ jord, sol = R ϖ jord, sol jord =, [ sr] Rumvinklen Solen ses under fra Jorden: Asol ϖ mars, sol = R ϖ mars, sol mars = 1, 10 4 [ sr] Strålingsstrøm der modtages på 1 m på Jorden: Φ = LAϖ Φ jord, sol jord, sol = 5530,4 [ W ] Strålingsstrøm der modtages på 1 m på Mars: Φ = LAϖ Φ mars, sol mars, sol = 393,7 [ W ] Det ses af beregningerne, at Jorden modtager mere end dobbelt så meget energi (i Watt) som Mars modtager, hvilket gør Jorden varmere. 1

14 Opgave : Metaller.1 Del 1 Tutorial Car Paint Tutorial opgave Car Paint and Rendering Setup with Mental Ray Tutorial. Car Paint Fil: [07-1_my_car.jpg.max] 07-1a: Færdig renderet rød bil Det var ikke muligt at ændre ret meget på synsvinklen, da bilen ikke er færdig modeleret i de blinde vinkler. Baggrundsfarven skal være sort, da andre farver afspejler sig i gulvet og loftreflektoren og giver helt forkerte farver, både på bil og gulv. Gulvet har også en svag rødligfarve, som får bilen til at fremstå flot i spejlingen. 13

15 . Del Metaloverflader Et par diffuse kasser og kugler, samt et par metal kasser og kugler placeres i et hjørne med belysning, for at se forskellen på forskellige simulerings indstillinger til at gengive metaloverflader, som guld og stål. Fil: [07-_metaller.max] Anisotropic 07-a: Anisotropic Indstillingen Anisotropic er faktisk den som giver det bedste resultat på bade kuglen og kassen samtidig, for bade stål og guld. Blinn 07-b: Blinn 14

16 Metal 07-c: Metal Strauss 07-d: Strauss Indstillingen Metal er den dårligste til at gengive metaloverflader, mærkeligt nok, mens Blinn og Anisotropic er de klart bedste. 15

17 16.3 Del 3 Beregning af iradians på plade En horisontal plade belyses på en skyet dag. Lyset fra himlen har konstant L = 1000 W(m sr). Beregning af irradiansen ved centeret på pladen, ved at integrere over halvkuglen. [ ] = = = = = = Ω ,6 cos sin cos sin cos cos m W L L L d d L d d L dw L π π θ ϕ θ θ θ ϕ ϕ θ θ θ θ π π π π π π Beregning af irradiansen når lyset er blokeret, så kun et kegleformet udsnit af himlen (halv toppunktsvinkel = 30 ) kan ses fra centeret. Samme formel som før bruges, dog skal der kun integreres fra 0 til 6 π. [ ] = = = ,4 cos m W L L L π π θ ϕ π π

18 .4 Del 4 TILL 10-1 Fra kapitel 10 i bogen Colour and Optical Properties of Materials af R. Tilley (TILL). Reflektiviteten (R) beregnes for kviksølv, krom og titanium: R = ( n 1) + k ( n + 1) + k Kviksølv (Hg) n = 1,60 k = 4,751 R = 0,7799 = Hg 78 % Krom (Cr) n = 3,18 k = 4,41 R = 0,6555 = Cr 65,6 % Titanium (Ti) n = 1,9 k =,67 R = 0,5094 = Hg 50,9 % 17

19 3 Opgave : Kaustikker 3.1 Del 1 Tutorial: Reflective og refractive Tutorial opgaverne Creating Reflective Caustics og Creating Refractive Caustics. Creating Reflective Caustics Swimming pool Fil: [08-1a_my_swim_pool.max] 08-1a-d: Med cone-effekt 18

20 08-1a-e: Den loaded pool Creating Refractive Caustics Drink and Shaker Fil: [08-1b_my_refractive_caustics.max] 08-1b-b: Med radius på

21 08-1b-e: Med caustic photon på

22 3. Del Én glaskugle kaustik En simpel scene med en glaskugle, en spejlende væg og et diffust gulv, samt to lyskilder, for at frembringe kaustikker på gulvet. Fil: [08-_én_glaskugle_kaustik.max] 08-a: Kaustik på én glaskugle 1

23 3.3 Del 3 Kugle kaustik Et hjørne med tre kugler, der er spejlende og glasagtige. Fil: [08-3_tre_kugler_kaustik.max] 08-3a: To glas kugler med kaustik og en spejlende uden kaustik Resultatet er ganske tilfredsstillende da de to glaskugler kaster kaustik på gulvet, mens den spejlende reflektere rummet som den skal. Billed 08-3a er meget mere realistisk end billed 04-3 fra (uge-opgave 4) mht. glasmaterialet, hvilket virker logisk da vi har fået større kendskab til glas i mellem tiden. 04-3: Gennemsigtige kugler (fra uge-opgave 4)

24 3.4 Del 4 TILL -1, -, -8 og -9 Fra kapitel i bogen Colour and Optical Properties of Materials af R. Tilley (TILL) TILL -1 Beregning af den kritiske vinkel θ c for et glas med tungmetal. n ( low) sinθ = n ( high) c θ c = sin 1 n ( low) n ( high) n (high) =.16 (glas) n (low) = 1 (luft) θ c = 7, 6 Beregning af den kritiske vinkel θ c for et glas med tungmetal, når fibre er belagt. n ( low) sinθ = n ( high) c θ c = sin 1 n ( low) n ( high) n (high) =,16 (glas) n (low) = 1,3 (plastik) θ c = 37, 7 3

25 3.4. TILL - Refraktionsindekset for Mg 3 Al Si 3 O 1 kan bestemmes ud fra Gladstone-Dale formlen. n 1 + ρ p k i = i hvor; ρ densiteten = 3,56 [g cm -3 ] p i er den procentvise molekyle masse k i er refraktions koefficient [aflæses af Tabel., side 34 i TILL] Total vægt af Mg 3 Al Si 3 O 1 beregnes for at kunne finde de procentvise molekyle masser af oxiderne: antal navn vægt 3 Mg 4,31 1 O 15,9994 Al 6, Si 8,086 I alt Mg 3 Al Si 3 O 1 403,1498 antal oxider vægt p k 3 MgO 10,934 => 0,30 0,0 1 Al O 3 101,961 => 0,5 0,0 3 SiO 180,544 => 0,45 0,1 = 1,00 Værdierne indsættes i Gladstone-Dale formlen: 3 n = 1+ 3,56 g cm 0,30 0,0 + 0,5 0,0 + 0,45 0,1 n = 1,73 [ ] ( ) 4

26 3.4.3 TILL -8 Beregning af bredden på spektret der fremkommer af en linse for en rød og en violet lysstråle på en væg placeret 500 mm væk. δ = n n λ rød λ violet ( n 1) λ α = 1,513 = 1,530 α = ( ikke angivet i TILL, derfor oplyst af Bent) Brydnings vinkel i forhold til vandret: δ rød = 1,06 δ = 1,06 violet Bredden på spektret er den indbyrdes afstand mellem den røde og violette lysstråle på væggen 500 mm væk. x x x x dif rød violet dif = x violet = 500 = 500 = 0,30 x rød [ mm] sinδ = 8,953 [ mm] [ mm] sinδ = 9,50 [ mm] [ mm] TILL -9 Hvorfor det ikke er unaturligt at kunne se en lidt utydelig regnbue udenfor en kraftig regnbue. Den kraftige regnbue (primary rainbow) opstår pågrund af enkel refleksion i hver dråbe. Den utydelige regnbue (secondary rainbow) kommer kun, hvis der er dobbelt refleksion i hver dråbe. Den kraftige regnbue har en radius på 4 grader, mens den utydelige regnbue har en radius på 50 grader. Udover forskellen i størrelsen er farverne i den utydelige regnbue spejlvendte i forhold til den kraftige. Hvilket skyldes to reflektioner i regndråberne. 5

27 3.5 Del 5 TILL 7-3, 7-5, 7-6, 7-8 og 7-9 Fra kapitel 7 i bogen Colour and Optical Properties of Materials af R. Tilley (TILL) TILL 7-3 a) Hvilke farver gengives af en kviksølvlampe. Kviksølvlampen gengiver lys med følgende bølgelængder (nm) og med tilhørende farver [TILL side 154]: 404,7 = violet 435,8 = violetblå 546,1 = gulgrøn 577,0 = gul 579,1 = gul Samt ultraviolette stråler. En kviksølvlampe opfattes som hvidt lys, fordi den indeholder mange farver fra farvespektret. b) Hvordan opfattes kviksølvlys ved flere volt og højere temperatur. Ved lave temperaturer og volt er det bølgelængder på 185 nm og 54 nm der udsendes, mens det ved højere temperaturer og volt er 577 nm og 579,1 nm. Hvilket medfører at spektret ændres TILL 7-5 Hvordan det forventes at crystal field splitting for en kube er i forhold til et oktaeder eller et tetraeder. I en kube sidder ionerne ikke langs akserne, lige som ved tetraeder, dvs. der er lavest energi niveau for e g og højest t g. Crystal field splitting: Δ for oktaeder (Δ o ) 4/9Δ for tetraeder (Δ t ) 8/9Δ for kuber ( Δ t ) (Δ c ) TILL 7-6 Al O 3 er farveløs fordi energi niveauet fra Cr 3+ udsender stråling udenfor det synlige spekter. 6

28 Ruby indeholder Cr 3+ (optil 1 %). Ruby er rød fordi energi niveauet for Cr 3+ gør at grøn og violet bliver absorberet og kun den røde farve kan ses. [TILL, Figure 7.11]. Cr O 3 er grøn da anionerne sider længere fra kation, det betyder at der er lavere energi niveau end tilfældet var for ruby, og kurven fra Figure 7.11 [TILL] forskydes nedad, så den grønne farve ses TILL 7-8 Af Tabel 7.4 [TILL]. Co + Blå CoAl O 4 (glas) Pink CO(H O) + (i væske) Silica gel er blåt i tør tilstand, og pink når det har absorberet vand. Grunden til at silicagel bliver pink i våd tilstand, skyldes antallet af oxygen og deres indbyrdes placering i gitteret TILL 7-9 Hvorfor er farven næsten den samme for forskellige materialer indeholdende Nd 3+? Nd 3+ er en lanthanide, som er en f orbital og har farven lilac-violet. 4f elektronerne er beskyttet under en ydre elektron konfiguration og er derfor ikke påvirket af de omkring liggende krystaller. Farven afhænger derfor ikke af værtsstrukturen. 7

29 4 Opgave : Indirekte belysning 4.1 Del 1 Tutorial: Global illumination og Area Lights Tutorial opgaverne Using Global Illumination og Using Mental Ray Area Lights. Using Global Illumination Loft Fil: [09-1a_illuminated_loft.max] 09-1a-b: Gather only 09-1a-d: Samles Der er tydeligvis en fejl i tutorial-filen, da farverne er meget kraftige i forhold til det forventede. Hvilket måske delvist skyldes for meget kaustik. 8

30 Using Global Illumination Corner Fil: [09-1a_color_bleed.max] 09-1a-e: Corner uden rødt maleri 09-1a-g: Energy og GI Photons Det ses tydeligt på gulv og loft at der er color bleeding, idet der optræder en rødlig nuance. 9

31 Using Mental Ray Area Lights Shadows test with spot Fil: [09-1b_my_area_light_spot.max] 09-1b-f: Disc-formet lyskilde Using Mental Ray Area Lights Shadows test with omni Fil: [09-1b_my_area_light_omni.max] 09-1b-j: Cylinder-formet lyskilde (lodret) 30

32 09-1b-j: Cylinder-formet lyskilde (vandret) 31

33 4. Del Color bleeding En scene med to diffuse kasser, en spejlende kugle placeret i et hjørne med diffuse overflader. Fil: [09-_colorbleeding.max] 09-a: Startscenen uden color bleeding-effekt 09-b: Color bleeding effekt opnået med gathering Foran kasserne kan color bleeding-effekten svagt anes. [Måske printeren har udvisket effekten, se da pdf-fil]. 3

34 4.3 Del 3 TILL 8-1, 8-3, 8-4 og 8-5 Fra kapitel 8 i bogen Colour and Optical Properties of Materials af R. Tilley (TILL) TILL 8-1 I almindeligt vand sidder molekylerne normalt i et gitter, hvor de enkelte vandmolekyler kan bevæge sig. Energien til at bevæge D O (tungt vand) er større end på normalt vand, fordi vægten er større. Da der bruges mere energi til D O, udsendes en mere klar blå farve, da de grønne nuancer forsvinder TILL 8-3 Alle planter indeholder molekylet chlorophyll. Chlorophyll består af magnesium omgivet af nitrogen, og absorbere blå og rød, hvilket vil sige at den grønne farve udsendes, og til dels den gule. Bladene bliver brune fordi produktion af chlorophyll ophører TILL 8-4 Mange typer skaldyr har blåt blod, dette skyldes dog ikke selve kobberet, men måden elektronerne skifter fra den mest fyldte molekyle orbital (HOMO) til den til mindst fyldte molekyle orbital (LUMO). Fra bonding (π) til antibonding (π*) [TILL, Figure 8.3 side 181] TILL 8-5 En farveløs opløsning bliver gul både når den tilføres methyl orange og bromophenol blå, ph-værdien for denne opløsning bestemmes. Methyl orange: pk a = 3,4 Bromophenol blå: pk a = 3,9 ph-værdien for opløsningen vil derfor ligge ca. midt i mellem de to (ca. 3,65). 33

35 5 Opgave : Tynde film 5.1 Del 1 Antireflektion Hvorledes kan man fremstille antireflektionslag til f.eks. linser og glas til billedrammer? Den maximale antirefleksion fås når R ~ 0. Brydningsindekset n f for filmen skal ligge imellem brydningsindekset for luft og glas, dvs; n 0 < n f < ns For at få den maksimale antireflektion gælder n = f n s Hvis brydningsindekset for glas n s er 1,5 fås af ovenstående ligning at filmen skal have et brydningsindeks n f på ca. 1,5 for at opnå perfekt antirefleksion. Der findes dog ikke et materiale med nøjagtigt dette brydningsindeks, og kun få med lave brydningsindeks. Til fremstilling af antirefleksionslag til f.eks. linser og glas, kan der bruges MgF som har et brydningsindeks på 1,384. Reflektiviteten for dette er på 1 %, sammenlignet med 4 % for normalt glas. På denne måde fjernes refleksionerne, men det har også indflydelse på farverne. 5. Del Høj-refleksions film Hvordan får man en høj-reflektions film på glas? Der opnås en høj-reflektion når R ~ 1. Brydningsindekset n f for filmen skal ligge imellem brydningsindekset for luft og glas, dvs; n < n f > n 0 s Til at lave høj-reflektions film kan benyttes TiO (n f =,9) og SiO x (n f = ). Ved at coate med TiO øges reflektiviteten fra 4 % til 48 %. 34

36 5.3 Del 3 Spejl Hvorledes kan gennemsigtige tynde film benyttes til at fremstille spejle. Spejle kan fremstilles med film. Måden dette gøres på er ved at rigtig mange tynde lag film lægges oven på hinanden. De forskellige film har forskellige brydningsindekser, der tilsammen gør at fladen kommer til at fremstå fuldstændig spejlende. Filmene ligger i par med henholdsvis et højt og lavt brydningsindeks og der kan så være et utal af par lagt oven på hinanden. Refleksionen afhænger også af λ og med den helt rigtige værdi for denne, kan opnås en refleksion på 99 %. Det er tæt på at være et fuldstændigt perfekt spejl. 5.4 Del 4 Lavenergi-vinduer Forklar hvorledes man kan fremstille lavenergi-vinduer. Lavenergiruder har den fordel at de minimerer varmetabet gennem vinduet. Dette kan gøres på forskellige måder alt efter hvor vinduet skal bruges. Metoderne kan afhænge af om det er kulden eller varmen der skal holdes inde eller ude. En metode at gøre det på er at lægge en tynd film med Sn0 som har et brydningsindeks på. Vinduet får dog herved en grøn farve, som ikke er ønskelig. Den grønne farve kan fjernes ved at tilføje en colour suppression film med et lavere brydningsindeks f.eks. 1, Del 5 TILL 4-4, 4-5, 4-8 og 4-11 Fra kapitel 4 i bogen Colour and Optical Properties of Materials af R. Tilley (TILL) TILL 4-4 Den sande minimums tykkelse af en TiO film (n =,90 i luft) for konstruktivt interferens, i gult lys med en bølgelængde på λ = 550 nm. For konstruktiv interferens gælder [TILL side 83]; 1 Retardation: [ p ] = ( m + )λ Hvor m = 0 da det giver den mindste tykkelse. 1 [ p] = λ = 75nm Den sande minimums tykkelse beregnes på følgende måde: [ ] [ p] p = n d d = = 47, 4nm n 35

37 Estimering af den farve som formentlig fremkommer reflekteret i hvidt lys og i transmission. Farverne der fremkommer ved en retardation på 75 nm aflæses af Appendix 4.1 [TILL side 105]. De reflekterede farver er imellem yellow-white og straw yellow. De transmitterede farver er et sted i mellem carmine red og deep violet TILL 4-5 Beregning af reflektiviteten af en tynd film i luft. [d] optisk tykkelse = λ/4 Brydningsindex for film n f = 1,5 Brydningsindex for luft n 0 = 1,0 Reflektiviteten R: r1 r1 cos( δ ) R = 1 r cos δ + r Hvor n r1 = n n + n r 1 beregnes til: r 1 = 0, f f ( ) 4 1 δ = π λ [ d] = π λ λ 4 = 1 π Værdierne for r 1 og δ i formlen for R. R = 0,148 Der er derfor 14,8 % refleksion pga. filmen TILL 4-8 Retardationen beregnes i det der ses med en vinkel på 45 grader. n luft = 1 n film = 1,5 [p] = 1350 (set lodret oppe fra) 36

38 sinθ1 θ1 = sinθ θ sin( 45) 1,5 = sinθ 1 θ = sin [ p] d = ( 45) sin 1,5 = n d cosθ = 1,5 d cos = 8,13 ( 0) [ p] = n d cosθ1 [ p] = 1,5 450 cos( 8,13) [ p] = 1191 Farven aflæses i Appendix 4.1 [TILL side 106]. Ved en retardation på 1191 nm ses en farve, der er imellem indigo og bluegreen og er af tredje orden TILL 4-11 Forholdet mellem n f og n s når reflektiviteten er minimal: n R = n R = 0 n 0 = n n 0 = n 0 = n n f = f f f f f f f n n n n + n n s s 0 s + n s n s + n s 0 0 n s n s = 1 Forholdet mellem n f og n s når reflektiviteten er maksimal: Hvis R=1 findes der ingen værdier for brydningsindekset, hvor ligningen kan være sand, da der ikke findes materialer med brydningsindeks på under 1. For at ligningen kan være sand skal n f være så stor som mulig, hvilket i virkelighedens verden vil svare til ca.,90. 37

39 6 Miniprojekt nr. Nærstudie af udelys Miniprojekt nr. er en viderebygning af miniprojekt nr.1. I første miniprojekt blev forskellige egenskaber for kviksølvlampen, natriumlampen, glødelampen og LED belyst, herunder farvegengivelse, lysfarve og lysudbytte. I miniprojekt nr. foretages en registrering af nattelyset i København, hvor nogle af lyskilderne er repræsenteret. 6.1 Indledning Baggrunden for denne fotoregistrering af København tager udgangspunkt i fem kategorier fremsat af Kevin Lynch. De fem kategorier er færdselsårer, kvarterer, grænseområder, knudepunkter og kendingsmærker og ifølge Kevin Lynch orienterer vi os via disse kategorier. Det er derfor altafgørende for vores orienteringssans om natten, at disse kategorier er genkendelige. Områderne i dette miniprojekt er udvalgt og kategoriseret efter de fem kategorier. Ud over de fem kategorier er der et afsnit om andet. Under hvert billede er der dels en forklaring af belysningsmetoden og dels en kommentar. Billederne skal ses på computer, da printeren forringer farvekvaliteten og kontrasten. Derud over skal billederne ses i et mørkt rum, så øjet kan adaptere til de rette forhold. Der ud over skal billederne iagttages fra det korrekte øjepunkt for at give en bedre rum fornemmelse. Yderligere skal billederne ses med forbehold, da billederne aldrig vil blive som virkeligheden. Kameraet er indstillet til automatisk at vælge et lysniveau, og billederne vil derfor være mørkere, end virkeligheden var. Optimalt ville være at gå ud på den enkelte location under samme forhold, som billederne er taget under. Billederne sammenholdt med kommentarerne giver dog et indtryk af, hvordan lysforholdene er. 38

40 6. Færdselsårer Færdselsårer er små eller store veje, som er domineret af biler eller veje helt uden fodgængere. Eksempler på færdselsårer: Frederiksberg Allé, H. C. Andersens Boulevard, Jagtvej og Roskildevej. 39

41 6..1 Frederiksberg Allé Synsretning fra vest mod øst. Betty Nansens Teatret ses i højre side. Biler og fodgænger er separeret af to rækker træer i hver side af vejen. Biltrafikken i midten er belyst med én række københavnerarmaturer med natriumlys, placeret midt over vejen. Gangzonerne mellem trærækkerne er oplyst med lavere natriumlygtepæle, der er placeret i den yderste trærække. Fortovene langs bygningerne belyses primært af armaturer over opgangsdørene. Gangzonerne mellem trærækkerne var en smule svagt belyste. 40

42 6.. H. C. Andersens Boulevard Synsretning fra Tietgensgade mod Rådshuspladsen i nordvestligretning. Vejen er belyst med to rækker københavnerarmaturer med natriumlys. Armaturerne er placeret midt over hver kørselsretning. Midt i billedet ses industriens hus, som udsender stærkt konkurrerende lys. Lyset fra københavnerarmaturerne bliver derved sat lidt i baggrunden. 41

43 6..3 Jagtvej Synsretning fra nord mod syd. Danmarks Farmaceutiske Universitet ses i venstre side. Vejbanerne er delt af en midterrabat hvor i, der er plantet mindre træer. Hver kørselsretning er oplyst af én række københavnerarmaturer med natriumlys, og er placeret over den inderste kørebane, så lyset også rammer den yderste vejbane, cykelsti og fortov. Københavnerarmaturerne er eneste belysning. 4

44 6..4 Roskildevej Synsretning fra øst mod vest, med Solbjerg Kirkegård i højre side bag huset. Vejen er oplyst med to-sidet 8 meter lysmaster, hvor armaturerne med natriumlys er placeret helt inde ved masten. Der er konkurrerende lys fra Aldi i højre side af vejen. 43

45 6.3 Kvarterer Kvarterer er områder, der kan være helt regulere eller irregulære. Eksempler på kvarterer: Kartoffelrækkerne og villakvarter på Amager. 44

46 6.3.1 Kartoffelrækkerne Synsretning fra Sortedams Søen mod øst gennem Wilhelm Marstrands Gade. Kvarteret er belyst med kviksølvlys fra københavnerarmaturer placeret midt over vejen med stor afstand, så der opstår lysøer. Vejen er ikke beregnet til gennemkørsel, og derfor virker armaturernes høje placering forkert, da det giver indtryk af et offentligt rum og ikke afspejler kvarterets intimitet i dagtimerne. Lavere armaturhøjde og med placering i siden af vejen, ville bevare stemningen fra om dagen. 45

47 6.3. Villakvarter på Amager Prøvestens Allé Synsretning fra syd mod nord. Vejen er en lille villavej med hastigheder på max. 15 km i timen. Vejen er belyst med blåligt lys (evt. kviksølvlys) på 4 meter høje pæle. Pælene er placeret på begge sider af vejen forskudt af hinanden. Lyset opfattes markant anderledes, end hvis området var belyst med københavnerarmaturer, dog kunne højden på lysarmaturet gøres lidt lavere og måske placeres tættere. Som det ses af billedet, er der ingen tydelig markering af området omkring vejbumpet, da der er opstået nogle mørke zoner uden for lysøerne. 46

48 Sixtusvej Synsretning fra vest mod øst. Prøvestens Allé er en sidegade til Sixtusvej. Vejen er her belyst med lysarmaturer i 6 meters højde, placeret i den ene side af vejen. Lysfarven i de to gader er den samme, men ved forskellen i lysarmarmaturets højde gøres opmærksom på, at de to gader ikke har samme status. Sixtusvej er mere trafikeret end Prøvestens Allé, og det afspejles fint ved hjælp af armaturhøjden. Dog kan det ingen diskuteres, om højden på armaturerne måske er lidt for høj. Derudover bliver den øverste del af masten oplyst mest, og ledningerne træder frem. Det kan undgås, hvis armen på armaturet gøres længere, og evt. placeret under kopperne. 47

49 6.4 Grænseområder Grænseområder er steder i byen, hvor der er et markant skift i karakteren af området. Men kan også være, hvor et kvarter skifter fra højt til lavt byggeri. Eksempler på grænseområder: Gothersgade/Kongens have, Grønningen/Kastellet, Rovsingsgade/Industri og Vindebrogade/ Slotsholmskanalen. 48

50 6.4.1 Gothersgade / Kongens Have Synsretning fra sidegaden Rosenborggade mod sydøst. Vejen er belyst med kviksølvlys fra Københavnerarmaturer. Der er to rækker armaturer, placeret på grænserne mellem cykelsti og vejbane. På grund af placeringen af armaturerne bliver grænsen ind til Kongens Have forholdsvis tydelig. Grænsen opfattes derfor heller ikke som et mørkt og utrygt område, som f.eks. tilfældet er ved Grønningen/Kastellet (se næste afsnit). Som det ses af billedet, er der god farvegengivelse i forhold til, hvis området blev belyst med natriumlys. Farvegengivelse er passende pga. træernes grønne farve, men det er dog lige før, at lyset fungerer som et dagslyssurrogat mht. styrke. 49

51 6.4. Grønningen / Kastellet Synsretning fra nordvest mod sydøst. Vejen er opdelt i vejbane til højre og et bredt fortov mellem træerne til venstre ind mod kastellet. Vejbanen belyses med to rækker københavnerarmaturer med kviksølvlys. Københavnerarmaturerne er eneste belysning trods det store gangareal. Fortovet og det tilstødende parkareal fremtræder meget mørkt og utrygt, og det er uforståeligt, at der ikke er en særskilt belysning til fodgængerne. 50

52 6.4.3 Rovsingsgade / Industri Synsretning fra sidegaden Aldersrogade mod nord. Vejen belyses af københavnerarmaturer med natriumlys, som er placeret midt over vejen. Til trods for at det er et grænseområde, belyses vejen som de fleste andre færdselsårer i København. Tydelig markering af grænsen behøves måske slet ikke, idet fortovet faktisk stopper, inden det rigtige grænseområde begynder (ses til venstre i billedet). Fodgængere benytter modsatte side af vejen, som også får lys fra boligblokkene. 51

53 6.4.4 Vindebrogade / Slotsholmskanalen Synsretning fra sydvest mod nordøst, med Thorvalsens Museum i højre side. Vejen er belyst med blåligt lys, placeret på 8 meter høje lysmaster. Masterne er placeret i den ene side af vejen. Cykelsti og vej er fuldt oplyste, og masterne står i siden ned mod kanalen for at markere grænsen, dvs. masterne kommer heller ikke i konflikt med Thorvaldsens Museum. På masterne sidder der lysarmaturer, der lyser på museet. 5

54 6.5 Knudepunkter Knudepunkter er karakteristiske rumdannelser i byen som f.eks. torve og pladser, men kan også være steder, der har fået en særlig betydning, fordi vigtige færdselsårer krydser hinanden, eller fordi trafikken ændrer karakter. Eksempler på knudepunkter: Gunnar Nu Hansens Plads, Nørrebros Runddel, Trianglen og Østerfælled Torv. 53

55 6.5.1 Gunnar Nu Hansens Plads Synsretning fra nord mod syd, med Østerbro Svømmehal i baggrunden. Pladsen støder op til Østerbrogade mellem Jagtvej og Trianglen. I baggrunden ses Østerbro svømmehal, som er belyst flot indefra. Den store lysmast er til belysning af Østerbro Stadion. Pladsen er belyst med armaturer i menneskeskala. Ud over lygtepælene er der i belægningen placeret kvadratiske lysende fliser, som kan lyse med forskellige farver. Disse lamper giver ikke rigtig noget lystilskud, men er mere et kunstnerisk indslag. Til trods for at pladsen ligger lige ud til Østerbrogade, er den gjort hyggelig og intim bl.a. vha. belysningen 54

56 6.5. Nørrebros Runddel Synsretning fra nordvest mod sydøst på Nørrebrogade. Pladsen ligger i et cirkelslag rundt om krydset; Nørrebrogade og Jagtvej, hvor begge veje er belyst med natriumlys i københavnerarmaturer. Dette knudepunkt er et af de sværeste steder at belyse korrekt, da det er et stærkt trafikeret område. Der kan let opstå lysforvirring, idet der er mange lamper placeret på et lille område og i dette knudepunkt er det svært at sige, om der er en af færdselsårerne, der skal prioriteres højest, da begge veje er store. Derved kan det være svært at differentiere lyset, hvilket heller ikke er gjort. 55

57 6.5.3 Trianglen Synsretning fra Fælledparken mod øst. Pladsen opstår i mødet mellem: Østerbrogade, Øster Allé og Blegdamsvej (der bliver til Nordre Frihavnsgade). Hele pladsen er tilstrækkelig oplyst med natriumlys, men pladsens geometri er meget kompleks, og belysningen hjælper ikke på forståelsen af vejenes forløb, da de alle er store færdselsårer. Sidegaden Odensegade, midt på pladsen, er belyst med kviksølvlys og markerer fint forskellen til pladsen og de større veje. 56

58 6.5.4 Østerfælled Torv Synsretning fra nordvest mod sydøst. En lille gågade, hvor de gamle kasernebygninger fra 1898 er vellykket belyst nedefra med skarpe spots og med effektlys flere steder i selve fortovet. ISO Supermarked har overdrevet deres facadebelysning og fjernet fokus fra en ellers god og charmerede aftenbelysning. 57

59 6.6 Kendingsmærker Kendingsmærker er enkeltstående bygningsværker eller dele af bygninger som skiller sig ud fra omgivelserne i form af deres størrelse, form eller farve. Kendingsmærker er medvirkende til bedre at kunne orientere sig. Eksempler på kendingsmærker: Glyptoteket, Operaen, Paladsbiografen og Søpavillonen. 58

60 6.6.1 Glyptoteket Gade belysningen fra H.C. Andersens Boulevard dækker kun ind til og med cykelstien. Museets facade ligger fuldstændig anonymt i mørke, mens kuplen dog er markeret med kraftfuld spot fra siden. (Det virker mest som noget byggepladsbelysning til den igangværende renovering). Der skal ikke ret mange armaturer til at give Glyptoteket bare et minimum af opmærksomhed i nattetimerne i forhold til den nuværende løsning. Bygningens historiske værdi taget i betragtning, vil det bestemt være på sin plads med mere lys på facaden. F 59

61 6.6. Operaen Netop Operaen er en flot eksempel på, hvordan en bygning synliggøres i de mørketimer af døgnet, og her er det endda uden brug af direkte lys på facaden udefra, men kun med lys indefra. 60

62 6.6.3 Paladsbiografen Synsretning fra Vesterport Station En bygning som knap nok skifter karakter fra dag til nat, og som konstant indikerer, at der foregår spændende ting indenfor. Bygningen er for dominerende i forhold til sine omgivelser Axeltorv og Vesterport Station. 61

63 6.6.4 Søpavillonen Synsretning fra den vestlige side af Peblinge Sø Den gamle Søpavillon er oplyst som var den en del af Tivoli, hvilket dog er ganske passende for den over hundred år gamle bygning fra 1896, der stadig ligger alene i den mørke sø-zone mellem City og Nørrebro. 6

64 6.7 Andet Andet dækker over steder, der ikke direkte ønskes yderligere undersøgt og analyseret, men blot er konstateringer af, hvad lyset kan betyde for opfattelsen af stedet. Eksempler er: A. P. Møller, Holmbladsgade, Hotel Admiral og Parkeringsplads til Operaen. 63

65 6.7.1 A. P. Møller Synsretning fra Holmen. En kedelig bygning i dagtimerne, men som faktisk bliver mere spændende i nattetimerne blot ved at lade lyset brænde på kontorerne. 64

66 6.7. Holmbladsgade Hele Holmbladsgade har fået et kvarters løft, ved at have fået hel ny belysning. Nogle 5 meter højde skulpturelle lyssøjler skifter hver halve time farve, og giver en varieret og overraskende oplevelse for forbipasserende. 65

67 Øverst: Københavnerarmaturerne er med opalglas på oversiden, men forårsager en del lysforurening. Nederst: To lange rækker murstensbuer er fremhævet med LEDlys. 66

68 De champignon lignende metalskaller på alle hushjørner i Holmbladsgade er flere steder blot sat op for systematikkens skyld, og ikke fordi et skilt skal oplyses. Hele 10 forskellige steder på den 1,4 km lange gade er der små klynger af brosten, der lyser blåt. Det er rent effektlys uden et egentligt oplysningsformål. 67

69 6.7.3 Hotel Admiral Synsretning fra Holmen. Bygningen belyses meget kraftigt nedefra, hvilket en tommelfingerregel ellers fraråder, fordi det skaber meget store dystre skygger. Den meget primitive belysningsform gør også huset mindre genkendeligt i mørke, bl.a. fordi bygningens karakteristika fuldstændig forsvinder. 68

70 6.7.4 Parkeringsplads til Operaen Synsretning fra Operaens forside mod nordøst. Placering af parkeringspladsens lygter er med garanti blevet struktureret ud fra en plantegning, hvilket resulterer i et fuldstændig kaotisk virvar når pladsen iagttages, og gør det svært at finde rundt på parkeringspladsen med eller uden bil. Nogle væsentlig tættere placeret lygter langs færdselsårerne, høje til biler og lave til fodgængere, kunne nemt tydeliggøre de bevægelses mønstre, nogle har udtænkt til parkeringspladsen. 69

71 6.8 Sammenfatning I København er det hyppigste brugte armatur københavnerarmaturet. Der er brugt natriumlys på de fleste større veje, mens der på nogle sideveje er brugt kviksølvlamper. Vejene i København er hovedsageligt belyst for bilisternes skyld, og fodgænger og cykelzonen ligger ofte hen i mørke. Ses der på belysning af kvarterer som f.eks. Kartoffelrækkerne er belysningen her den samme som på veje. Samme armatur og armaturhøjde er brugt, selvom kvarteret burde være belyst på en anden og bedre måde. Generelt er dette et problem. Der er ikke nok differentiering i byens nattelys og de fem kategorier træder ikke nok i karakter om natten. Derudover er det kritisabelt af netop natriumlyset bliver brugt så meget inde i byen, når det har så dårlig en farvegengivelse. Kviksølvlampen har en bedre farvegengivelse, men der findes andre lyskilder med en langt højere farvegengivelse, eksempelvis metalhalogenlamper, som kunne være brugt. Et eksempel på god belysning er Operaen. Lyssætningen er tilpas i både styrke og farve. Bygningen er hovedsageligt belyst indefra hvilket gør at bygningen træder flot frem i natten og er derfor både et kendingsmærke om dagen såvel som om natten. 70

72 6.9 Teknisk data Dato og tidspunkt for fotos Location: Dag foto: Kl. Nat foto: Kl. A. P. Møller : :00 Frederiksberg Allé : :30 Glyptoteket : :45 Gothersgade / Kongens Have : :00 Grønningen / Kastellet : :30 Gunnar Nu Hansens Plads : :15 H. C. Andersens Boulevard : :45 Holmbladsgade :30 Hotel Admiral : :15 Jagtvej : :30 Kartoffelrækkerne : :45 Nørrebros Runddel : :15 Operaen : :45 Paladsbiografen : :15 Parkeringsplads til Operaen : :15 Prøvestens Allé (Amager) : :00 Roskildevej : :45 Rovsingsgade / Industri : :00 Sixtusvej (Amager) : :00 Søpavillonen : :30 Trianglen : :30 Vindebrogade / Slotsholmskanalen : :15 Østerfælled Torv : :15 71

73 7 Tutorial nr. Vi har valgt at illustrere gennemførelsen af tutorials-opgaverne under de forskellige ugeopgaver, og skrevet navnet på den tilhørende fil i begyndelsen af hver tutorialopgave, så de nemt kan findes på cd-rommen, hvis der skulle opstå ønske om dette. Se derfor illustrationer og 3dstudiomax-filer under de enkelte opgaver. 7