Berechnung von Farbe und Helligkeit eines heißen Materials

Jeder Schwarzkörper-Farbrechner, den ich gefunden habe, berechnet nur Farbton und Sättigung; Sie ignorieren die Helligkeit vollständig, was ihre Nützlichkeit stark einschränkt, wenn Sie versuchen, das tatsächliche Erscheinungsbild eines heißen Objekts zu modellieren.

Ich habe versucht, selbst zu suchen, wie ich es berechnen kann, aber Google wird von Diskussionen über die Farbtemperatur für Monitore erstickt. Jede Diskussion, auf die ich stoße, konzentriert sich auf bestimmte Anwendungen, abgesehen davon, die Farbe für heiße Objekte zu finden.

Ich verstehe, dass sich der Wahrnehmungsbereich des Auges je nach Umgebungslicht ändert. Wir betrachten heiße Objekte im Weltraum von 500 bis ~7000 K, also nehmen wir an, es entspricht einer Mondnacht (unteres Ende des mesopischen Sehens).

Ich vermute, was ich brauche, ist eine Form des Planckschen Gesetzes oder des Stefan-Boltzmann-Gesetzes, nur für sichtbares Licht. Dann muss ich herausfinden, wie ich die durch diese Gesetze gegebene Leistung in einen Luminanzwert für Grafiksoftware umwandeln kann (zwischen 0 % für ein nicht emittierendes Objekt und 100 % für ein leuchtendes weißes Objekt). Die Quellen sind Flächen, keine Punkte.

Ich denke, ich kann das SB-Gesetz verwenden, ich bin mir nur nicht sicher, wie ich von dort auf den endgültigen Helligkeitswert komme.

Vielen Dank für Ihre Hilfe.

Antworten (1)

Sie haben Ihre Arbeit für Sie ausgeschnitten, daher kann diese Antwort Sie nur in eine Richtung weisen. Diese Berechnung kann schwierig sein, da es eine Fülle von Begriffen mit subtil unterschiedlichen Bedeutungen gibt. Suchen Sie ein Buch / eine andere Quelle (aber für das reine Dope schlage ich ein Buch vor), in dem die Radiometrie und die Unterschiede zwischen Strahlungsfluss, Strahlung, spektraler Strahlung usw. usw. erörtert werden.

Der allgemeine Ausgangspunkt, nach dem Sie suchen, ist das Plancksche Gesetz, das besagt, dass für einen schwarzen Körper die spektrale Strahlung (pro Quadratmeter Oberfläche pro Raumwinkeleinheit pro Frequenzeinheit emittierte Energie) ist

B ( v , T ) = 2 H v 3 C 2 1 exp ( H v k B T ) 1

Wo C ist Lichtgeschwindigkeit, k B ist Boltzmanns Konstante, T ist die Temperatur in Kelvin, v ist Frequenz und H ist die Plancksche Konstante. Dies ist der Ausgangspunkt , den Sie brauchen. Dies gibt Ihnen sowohl den Farbton (weil er Ihnen die relativen Mengen angibt, die in jeder Frequenz emittiert werden) als auch die Gesamthelligkeit. Um die Helligkeit zu erhalten, müssen Sie sich jedoch mit radiometrischen Größen auskennen (was Sie durch was integrieren müssen, um das zu erhalten, wonach Sie suchen ...), was viele Seiten der Erklärung erfordern würde. Schnappen Sie sich also ein Buch, das sich mit Radiometrie befasst. Das Stefan-Boltzman-Gesetz kann Sie direkt zur Gesamthelligkeit bringen, sagt Ihnen aber nichts über den Farbton. Das SB-Gesetz erhält man, wenn man das Plancksche Gesetz über alle Frequenzen und Winkel integriert.

Eine zusätzliche Komplikation besteht darin, dass das Spektrum für jedes reale Objekt von dem eines schwarzen Körpers abweicht. Dies bringt Sie in den Emissionsgrad und jede Menge anderer Spaß.