Kees van Overveld B i g I m a g e s – Visuele communicatie De Fysische laag: symmetrisch v.w.b. zenden - ontvangen oorsprong en aard van het licht licht.

Presentatie over: "Kees van Overveld B i g I m a g e s – Visuele communicatie De Fysische laag: symmetrisch v.w.b. zenden - ontvangen oorsprong en aard van het licht licht."— Transcript van de presentatie:

1 Kees van Overveld B i g I m a g e s – Visuele communicatie De Fysische laag: symmetrisch v.w.b. zenden - ontvangen oorsprong en aard van het licht licht als deeltjes licht als golven licht als energie de verlichtingsvergelijking absorptie en verstrooiing; kleurenperspectief het ruimtelijke gedrag van licht breking en lenzen de perspectivische projectie samenvatting -1-

2 Kees van Overveld B i g I m a g e s – de fysica van het licht Straling van een gloeiend voorwerp: een continue verdeling van de energie over die alleen van de temperatuur T van het stralende lichaam afhangt bezette toestanden electron in aangeslagen toestand beschik- bare toe- standen electron valt naar lagere energietoestand; energieoverschot  E wordt uitgezonden als licht met golflengte =hc/  E oorsprong en aard van het licht -2- Energieovergangen in atomen tussen discrete electrontoestanden veroorzaken licht-quanta (fotonen) met precies bepaalde

3 Kees van Overveld B i g I m a g e s – de fysica van het licht ii riri d2Sd2S uu ll b v d2Rd2R retina plane pupil plane optical axis P de verlichtingsvergelijking -3-

4 Kees van Overveld B i g I m a g e s – de fysica van het licht ii riri d2Sd2S uu ll b v d2Rd2R retina plane pupil plane optical axis P de verlichtingsvergelijking d 2 E retina =  P cos  i cos 4  l A P d 2 R / 32  3 r i 2 b 2 cos  u -4-

5 Kees van Overveld B i g I m a g e s – de fysica van het licht waargenomen lichtintensiteit: evenredig met cos 4  l : bij 45 graden nog slechts 25% over interpretatie van  : o.a. verschil tussen glimmend en dof evenredig met cos  i : plasticiteit  geïnterpreteerd als reliëf het geval dat  u =  i : de volle maan evenredig met 1/cos  u geen afhankelijkheid van v afhankelijkheid van r de rol van de grootte van de pupil A P bron en detector komen niet symmetrisch voor eigenschappen van de verlichtingsvergelijking -5-

6 Kees van Overveld B i g I m a g e s – de fysica van het licht evenredig met cos 4  l moeilijk om homogene gevoeligheid te krijgen voor grote kijkhoeken (fish-eye lenzen; endoscopen) -6-

7 Kees van Overveld B i g I m a g e s – de fysica van het licht interpretatie van  simpel empirisch gedrag van  (Phong-shading: computer graphics (1973))  =    =cos(hoek tussen normaal en halfway-richting) halfway-richting = richting midden tussen inkomende en teruggekaatste straal  =1 :  i =  u (conditie voor symmetrische weerkaatsing)  <1 :  i  u (conditie van symmetrische weerkaatsing geldt niet)  = 0: dof (Lambert oppervlak)  =  : perfecte (Snellius) spiegel -7-

8 Kees van Overveld B i g I m a g e s – de fysica van het licht interpretatie van  -8-  hangt soms niet alleen af van hoek met de oppervlakte normaal, maar ook van de invals- en terugkaatsings- richting kleurverschillen in een oppervlak worden vaak veroorzaakt door verschillende spectrale afhankelijkheid van  plaatselijk verschil in glimmendheid is een verschil in 

9 Kees van Overveld B i g I m a g e s – de fysica van het licht evenredig met cos  i indien mogelijk worden helderheidsverdelingen geïnterpreteerd als zijnde afkomstig van veranderingen in  i, en dus als reliëf -9-

10 Kees van Overveld B i g I m a g e s – de fysica van het licht het geval waar  u =  i in elk punt van de volle maan zijn de kijkrichting en de lichtrichting gelijk. Een Lambert-oppervlak geeft dan uniforme helderheid. -10-

11 Kees van Overveld B i g I m a g e s – de fysica van het licht evenredig met 1/cos  u nabij een silhouet verschijnen heldere randen -11-

12 Kees van Overveld B i g I m a g e s – de fysica van het licht afhankelijkheid van 1/r 2 -12- Eén puntbron: lichtveld wordt gedomineerd door 1/r 2 gedrag: dramatisch clair-obscur, kenmerkend o.a. voor 17 e eeuwse binnenhuistaferelen. Homogene verdeling van puntbronnen (o.a. door atmosferische verstrooiing): buitenlicht kent geen clair-obscur: kenmerkend voor o.a. veel impressionistische landschappen.

13 Kees van Overveld B i g I m a g e s – de fysica van het licht geen afhankelijkheid van 1/v 2 -13- als de verlichtingsvergelijking zich gelijk zou gedragen voor r en v zouden verafgelegen vlakken donker lijken verafgelegen vlakken met gelijke  en gelijke oriëntatie lijken echter precies even helder als nabije

14 Kees van Overveld B i g I m a g e s – de fysica van het licht de rol van de grootte van de pupil -14- kleine pupil: geringe intensiteit hoge scherpte scherp over groot diepte-interval grote pupil: hoge intensiteit geringe scherpte scherp over klein diepte-interval

15 Kees van Overveld B i g I m a g e s – de fysica van het licht absorptie en verstrooiing Absorptie: als een laag ter dikte h een fractie K (K=K( ); K<1) van de lichtintensiteit absorbeert, wordt de lichtintensiteit een functie van de afstand x: L (x)= L 0 exp (-Kx/h) ) Verstrooiing: Einstein gaf een afleiding van de empirische Tyndall-formule: L scatterred ( ) = L 0 -4 -15-

16 Kees van Overveld B i g I m a g e s – de fysica van het licht absorptie en verstrooiing -16-

17 Kees van Overveld B i g I m a g e s – de fysica van het licht absorptie en verstrooiing -17- Leonardo da Vinci’s ‘De maagd in de grot’ is een vroeg voorbeeld van het gebruik van atmosferisch perspectief in de beelden kunst

18 Kees van Overveld B i g I m a g e s – de fysica van het licht Geometrische eigenschappen van een lichbundel: 1.richting is behouden 2.uiteindelijk zal elke niet-parallelle lichtbundel divergeren 3.afbeelding van een punt in de ruimte naar een punt in het beeld is een centrale projectie (d.w.z. een projectie met een projectiecentrum) perspectief -18-

19 Kees van Overveld B i g I m a g e s – de fysica van het licht perspectief -19- … maar waarom is er een projectiecentrum?

20 Kees van Overveld B i g I m a g e s – de fysica van het licht Klassiek perspectief: (Italiaanse renaissance, Brunelleschi (1377- 1446)): horizon, lijnen  lijnen, punten  punten, met name doorsnijdingen  doorsnijdingen Eigenschappen van centrale projecties perspectief -20-

21 Kees van Overveld B i g I m a g e s – de fysica van het licht De ontwikkeling van perspectief in de beeldende kunst perspectief -21- Egyptische kunst: in ca. 3000 jaar ‘stijlvast’; geen behoefte aan weergave van geometrisch perspectief

22 Kees van Overveld B i g I m a g e s – de fysica van het licht De ontwikkeling van perspectief in de beeldende kunst perspectief -22- Byzantijnse kunst: ‘omgekeerd’ perspectief om religieuze redenen

23 Kees van Overveld B i g I m a g e s – de fysica van het licht De ontwikkeling van perspectief in de beeldende kunst perspectief -23- Late gotiek: matig succesvol met het weergeven van geometrisch perspectief: Inzicht ‘één schilderij, één kijkpunt’ ontbrak nog.

24 Kees van Overveld B i g I m a g e s – de fysica van het licht De ontwikkeling van perspectief in de beeldende kunst perspectief -24- Doorbraak: Massacio met éénpuntsperspectief (vroege Itraliaanse Renaissance). Het concept werkte dankzij de voorspelbare, vaste plaats van de kijker

25 Kees van Overveld B i g I m a g e s – de fysica van het licht De ontwikkeling van perspectief in de beeldende kunst perspectief -25- Volledige beheersing van het meerpuntsperspectief door de Hollandse meesters uit de gouden eeuw.

26 Kees van Overveld B i g I m a g e s – de fysica van het licht De ontwikkeling van perspectief in de beeldende kunst perspectief -26- Begin 20 e eeuw: kubisme: loslaten van de veronderstelling van één kijkpunt per schilderij verschuiven van de verantwoording van schilder naar kijker; kijken = bemonsteren, d.w.z. een dynamisch, aandacht-gestuurd proces

27 Kees van Overveld B i g I m a g e s – de fysica van het licht De ontwikkeling van perspectief in de beeldende kunst perspectief -27- De Chirico (en anderen): het gebruiken van opzettelijk ‘fout’ perspectief voor schilderkunstige doelstellingen (creëren van een vervreemdende sfeer)

28 Kees van Overveld B i g I m a g e s – de fysica van het licht De ontwikkeling van perspectief in de beeldende kunst perspectief -28- De omkering van perspectief: het creëren van een schilderkunstige illusie op een 3-D achtergrond (Julian Beaver, England)

29 Kees van Overveld B i g I m a g e s – De fysica van het licht -29- Samenvatting; belangrijkste concepten: Puntbron: centrum van waaruit bolgolven vertrekken; 1/r 2 gedrag van intensiteit relatief tot puntbron Vermogen: energie per tijd Intensiteit: lichtvermogen per oppervlak Radiantie: getransporteerd lichtvermogen per oppervlak per ruimtehoek Irradiantie: opgenomen of uitgestraald lichtvermogen per oppervlak Spectrum: verdeling van lichtenergie over de golflengte (discreet of continu)

30 Kees van Overveld B i g I m a g e s – De fysica van het licht -30- Reflectie: interactie van licht met een oppervlak Diffuse reflectie (Lambert): BDR is min of meer constant Spiegeling: reflectie waarbij BDR alleen ongelijk nul is als invalshoek en terugkaatsingshoek ongeveer gelijk zijn Verstrooiing: interactie van licht met een ruimtelijk medium waarbij lichtstralen niet langer rechtdoor gaan Dispersie (kleurschifting): lichtsnelheid, en dus breking verschilt als functie van golflengte Buiging en interferentie: afwijking van rechtdoorgaande lichtstralen ten gevolge van golfkarakter Absorptie: afname van lichtenergie bij reflectie of passage door een medium

31 Kees van Overveld B i g I m a g e s – De fysica van het licht -31- Pupil: perspectiefcentrum waar alle lichtstralen doorheen moeten Collimator: zorgt dat lichtstralen uit verschillende richtingen op verschillende zintuigcellen afgebeeld worden Perspectief: transformatie waarbij afstanden worden gerepresenteerd door hoeken Rechten blijven rechten, punten blijven punten Evenwijdigheid in 3D: coïncidentie in perspectivisch beeld Afstanden en hoeken worden vervormd Verdwijnpunt: limietprojectie voor een punt dat in 3D langs een rechte naar oneindig gaat Horizon: collectie van alle verdwijnpunten bij 3D richtingen, evenwijdig aan het grondvlak