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--- simovni2:doc:light [2022/01/21 14:42]
laurentc
+++ simovni2:doc:light [2022/10/16 00:07] (current)
laurentc [Atténuation Lumineuse selon la hauteur sur l'horizon]
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 A noter que cette définition n'impose pas que la source émette dans toutes les directions. Mais elle impose que dans toutes les directions ou elle émet, elle émet avec la même intensité.
+Peut aussi s'exprimer comme une intensité lumineuse de 1 lumen/stéradian
 ===== Candela  par mètre carré =====
 Le candela par mètre carré est une mesure de luminance.
-https://fr.wikipedia.org/wiki/Candela_par_mètre_carré
+[[http://fr.wikipedia.org/wiki/Candela_par_m%C3%A8tre_carr%C3%A9|Candela par mètre carré sur wikipedia]]
 Nits == Candela / m²
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 L'énergie est émise aussi avec la même intensité dans toutes les directions d'emission.
-Vue de très loin, à la limite, cette surface émet un candela.
+cd/m² = 1 lm/sr/m²
+Prenons une source émettant 1 cd/m², et de dimension 1m². Vue de très loin, à la limite, cette surface est une source équivalente exactement à une source qui émet un candela.
 ===== Lumen =====
 Le lumen est une mesure de flux lumineux (puissance)
-https://fr.wikipedia.org/wiki/Lumen_(unité)
+[[http://fr.wikipedia.org/wiki/Lumen_(unit%C3%A9)|https://fr.wikipedia.org/wiki/Lumen_(unité)]]
 Par définition, 1 lumen correspond au flux lumineux émis dans un angle solide de 1 stéradian par une source lumineuse isotrope (ponctuelle uniforme) située au sommet de l’angle solide et dont l’intensité lumineuse vaut 1 candela.
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 Un lux est l'éclairement d'une surface qui reçoit, d'une manière uniformément répartie, un flux lumineux d'un lumen par mètre carré.
+lux = 1 lm / m²
 ===== Valeurs d'exemple pour la compréhension =====
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 Focused into a 20° beam, the same light bulb would have an intensity of around 18,000 cd within the beam.
-===== Usage d'une "boite à lumière" =====
+Calculateur de conversion entre les unités pour vérifs : https://www.rapidtables.com/calc/light/index.html
-FIXME
-Une "boite à lumière" permet de générer un éclairage en lumen sur une surface.
-On veut s'en servir pour la mesure de l'intensité lumineuse des systèmes d'affichage des HMD
-Les sources de lumière considérées sont de deux type : ponctuelles et étendues. La distinction est à faire parce que la sensation visuelle peut-être très différente, pour la même énergie émise.
-L'idée est avec la boite à lumière de produire une certaine luminosité contrôlée et par comparaison avec ce que produit le HMD en déduire la luminosité de l'écran dans une unité SI.
-Si on peut avoir un miroir carré dans la boite qui reflète la source de lumière (lumen contrôlés au plafond de la boite) et à coté un carré "parfaitement noir". On fait afficher par le HMD sur le carré noir un carré blanc. Lorsqu'on trouve que les deux carrés ont la même luminosité, alors on a les même lumen des deux cotés.
+===== Magnitude apparente =====
-J'ai bon ? Par sûr encore.
-==== Sources Ponctuelles ====
-Pour les sources ponctuelles, si on l'exprime en candela qui est une mesure d'intensité lumineuse absolue (caractéristique propre à la source de lumière, indépendante de la position de l'observateur), alors, le paramètre de distance est à prendre en compte.
-Le témoin estime la luminosité apparente. Il est aussi intéressant d'en déduire la luminosité absolue selon la distance.
+Relation entre l'éclairage en lux et la magnitude apparente :
-Quelle est la relation entre la luminosité apparente et la luminosité absolue ?
+ELux = 10^( (−14.18−Mv)/2.5 ) = 10^(-0.4*(Mv + 14.18))
-L'oeil humain capte uniquement la lumière qui passe au travers de la pupille. Cela permet de calculer un angle solide fonction de la distance. Et ainsi un flux lumineux dans l'œil. L'angle solide intercepté par l'œil varie avec l'inverse du carré de la distance.
+source : https://physics.stackexchange.com/questions/340230/whats-the-conversion-between-apparent-magnitude-and-lux
+http://stjarnhimlen.se/comp/radfaq.html#7
-Avec une pupille assez dilatée de DP de diamètre (disons 5mm de diamètre),  La surface est de PI*R²=PI*(DP/2)²
+Eclairage des sources naturelles (la lune en particulier)
+http://stjarnhimlen.se/comp/radfaq.html#10
-On sait que le flux lumineux en lumen est de 1 lumen sur un stéradian par definition (quelque soit la distance).
+^ Celestial Object ^ Stellar magnitude ^ Illuminance Lux ^
+| Sun overhead | -26.7 | 130000  |
+| Full daylight (not direct sun) | -24 to -25 | 10000-25000 |
+| Overcast day | -21 | 1000  |
+| Very dark overcast day | -19 | 100  |
+| Twilight | -16 | 10  |
+| Deep twilight | -14 | 1  |
+| 1 Candela at 1 meter distance | -13.9 | 1.00 |
+| Full Moon overhead | -12.5 | 0.267 |
+| Total starlight + airglow | -6 | 2E-3 |
+| Total starlight only | -5 | 2E-4 |
+| Venus at brightest | -4.3 | 1.4E-4 |
+| Total starlight at overcast night | -4 | 1E-4 |
+| Sirius | -1.4 | 1E-5 |
+| 0th-mag star | 0 | 2.7E-6 |
+| 1st-mag star | +1 | 1.0E-6 |
+| 6th-mag star | +6 | 1.0E-8 |
-Pour une source de 1 candela, on peut calculer le flux lumineux (lumen) selon la distance dans la pupille :
+https://books.google.fr/books?id=FGHhZf-k8SkC&pg=PA529&lpg=PA529&dq=relation+between+magnitude+and+lux&source=bl&ots=5RoySpwOyL&sig=ACfU3U2WtvmB3GyMW50zcv4iwVVlmS69QQ&hl=fr&sa=X&ved=2ahUKEwiCnLOioMP1AhVl6uAKHXwIBMsQ6AF6BAguEAM#v=onepage&q=relation%20between%20magnitude%20and%20lux&f=false
-Dans la pupille à la distance D, il y a (PI*(DP/2)²)/(4*PI*D²)  lumen
+Donne cette formule, qui ne correspond pas exactement à l'autre mais est très proche...
+ELux = 10^(-0.4*(Mv+14))
+===== Brillance Surfacique (mag/angle solide) =====
+The table below gives approximate intensities (surface brightness) of some natural light sources:
-==== Sources Etendues ====
+Relation entre l'éclairage en candela/m² et la brillance surfacique exprimée en Mag/angle solide
-FIXME
-en cours
-Pour les sources étendues la sensation visuelle de la luminosité surfacique, ne dépend pas de la distance.
+Cette table permettra aussi de vérifier les calculs
-L'intensité lumineuse surfacique absolue de la source peut être exprimée en candela/m².
+^ Celestial Object ^ Luminance ^ Magnitudes per square ^ Magnitudes per square ^
+^ ^ Nit = cd/m2 ^ arcsec ^ arcmin ^
+| Sun | 3E+9 | -10.7 | -19.6 |
+| Venus (max elong) | 15000 | +1.9 | -7 |
+| Clear daytime sky (at horizon) | 10000 | +3 | -6 |
+| Full Moon | 6000 | +3.6 | -5.3 |
+| Mars at perihelion | 4000 | +3.9 | -5.0 |
+| Overcast daytime sky (at horizon) | 1000 | +5 | -4 |
+| Jupiter | 800 | +5.7 | -3.2 |
+| Saturn | 700 | +5.9 | -3.0 |
+| Heavy daytime overcast (at horiz) | 100 | +8 | -1 |
+| Uranus | 60 | +8.6 | -0.3 |
+| Neptune | 30 | +9.3 | +0.4 |
+| Sunset at horizon, overcast | 10 | +10 | +1 |
+| Clear sky 15 min after sunset (horiz) | 1 | +13 | +4 |
+| Clear sky 30 min after sunset (horiz) | 0.1 | +15 | +6 |
+| Fairly bright moonlight (at horizon) | 0.01 | +18 | +9 |
+| Moonless, clear night sky (at horiz) | 1E-3 | +20 | +11 |
+| Moonless, overcast night sky (at horiz) | 1E-4 | +23 | +14 |
+| Dark country sky between stars (zenith) | 3E-5 | +24 | +15 |
-Elle emet en direction de l'oeil
+What is a square degree : http://stjarnhimlen.se/comp/radfaq.html#4  (one steradian is (180/pi)^2 square degrees.)
-Le flux lumineux capté par l'œil, par unité de surface, ne dépend pas de la distance mais juste du ratio entre le diamètre de la pupille et l'intensité de la source en candela/m²
+Autre table de correspondance qui aide à vérifier les calculs
+^ Magnitudes per ^ S10vis ^ Nit = Candelas/m2 ^ Nit = Candelas/m2 ^
+^ square arcsec ^ ^ inside unit airmass ^ outside atmosphere ^
+| 0 | 1.30E+11 | 9.0E+4 | 10.9E+4 |
+| +5 | 1.30E+9 | 9.0E+2 | 10.9E+2 |
+| +10 | 1.30E+7 | 9.0 | 10.9 |
+| +15 | 1.30E+5 | 9.0E-2 | 10.9E-2 |
+| +20 | 1.30E+3 | 9.0E-4 | 10.9E-4 |
+| +25 | 1.30E+1 | 9.0E-6 | 10.9E-6 |
-C'est vrai tant que la taille angulaire sous laquelle la source est vue, n'est pas trop petite (>0.1° environ), en dessous, il faut mieux traiter la source comme ponctuelle.
+===== Atténuation Lumineuse selon la hauteur sur l'horizon =====
+Le tableau qui suit est aussi intéressant. Il permet de déduire l'atténuation lumineuse selon la hauteur angulaire.
+^ Solar altitude ^ Illumination ^ Illumination ^
+^ degrees ^ log10 Lux ^ Lux ^
+| 90.0 | 5.11 | 129000 |
+| 80.0 | 5.09 | 122000 |
+| 70.0 | 5.06 | 114000 |
+| 60.0 | 5.01 | 103000 |
+| 50.0 | 4.94 | 87400 |
+| 45.0 | 4.89 | 77800 |
+| 40.0 | 4.83 | 67500 |
+| 35.0 | 4.75 | 56900 |
+| 30.0 | 4.67 | 46300 |
+| 25.0 | 4.56 | 36300 |
+| 20.0 | 4.44 | 27400 |
+| 15.0 | 4.28 | 19200 |
+| 14.0 | 4.25 | 17600 |
+| 13.0 | 4.20 | 15900 |
+| 12.0 | 4.16 | 14300 |
+| 11.0 | 4.10 | 12700 |
+| 10.0 | 4.05 | 11100 |
+| 9.5 | 4.02 | 10400 |
+| 9.0 | 3.98 | 9610 |
+| 8.5 | 3.95 | 8880 |
+| 8.0 | 3.91 | 8170 |
+| 7.5 | 3.87 | 7490 |
+| 7.0 | 3.84 | 6840 |
+| 6.5 | 3.79 | 6220 |
+| 6.0 | 3.75 | 5620 |
+| 5.5 | 3.70 | 5060 |
+| 5.0 | 3.66 | 4540 |
+| 4.5 | 3.60 | 4010 |
+| 4.0 | 3.55 | 3550 |
+| 3.5 | 3.49 | 3110 |
+| 3.0 | 3.43 | 2690 |
+| 2.5 | 3.36 | 2290 |
+| 2.0 | 3.28 | 1920 |
+| 1.5 | 3.20 | 1580 |
+| 1.0 | 3.10 | 1270 |
+| 0.5 | 3.00 | 994 |
+| 0.0 | 2.88 | 759 |
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