simovni2:doc:lightbooth

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simovni2:doc:lightbooth [2022/01/23 14:20]
laurentc [Usage d'une "boite à lumière" pour calibrer la luminosité des casques] 		simovni2:doc:lightbooth [2022/10/16 00:08] (current)
laurentc [Sources Ponctuelles]
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-===== Usage d'une "boite à lumière" pour calibrer la luminosité des casques =====+===== Usage d'une "boite à lumière" pour calibrer la luminosité des casques de réalité augmentée 'see through' =====
  
 Une "boite à lumière" permet de générer un éclairage en lux sur une surface. Une "boite à lumière" permet de générer un éclairage en lux sur une surface.
  
-Exemple de produit de ce type : https://www.xrite.com/fr-fr/categories/light-booths/spectralight-qc+Exemple de produit de ce type :  
 +  * https://www.xrite.com/fr-fr/categories/light-booths/spectralight-qc 
 +  * [[https://www.byk-instruments.com/fr/Couleur/byko-spectra-Cabine-de-Lumi%C3%A8re/Cabine-%C3%A0-lumi%C3%A8re%2C-pour-l%27%C3%A9valuation-des-couleurs-critiques/byko-spectra-pro-220V/p/6073| 
 +Cabine à lumière, pour l'évaluation des couleurs critiques 
 +byko-spectra pro 220V]]
  
-On veut s'en servir pour la mesure de l'intensité lumineuse des systèmes d'affichage des HMD +{{:simovni2:doc:byko-spectra_pro220v.jpg?400|}}
  
-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.+On veut s'en servir pour la mesure de l'intensité lumineuse des systèmes d'affichage des HMD ((Head Mounted Display -- Casque de Réalité Augmentée))
  
-L'idée est avec la boite à lumière de produire un certaine éclairage contrôlé en lux et par comparaison avec ce que produit le HMD en déduire la luminosité de l'écran du HMD dans une unité SI. La comparaison n'est pas directe, il y a quelques calculs intermédiaires, mais ça reste assez simple.+Types d'illuminations produits par la boite: (CWF, TL84, D65, etc...)  https://www.xrite.com/fr-fr/service-support/understanding_illuminants
  
-Si on peut avoir côte à côte un carré de matériau parfaitement diffusant et blanc, réfléchissant avec un taux de réflexion de 100% +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.
-et un carré "parfaitement noir". On fait afficher par le HMD sur le carré noir un carré blanc dont on règle la luminosité. Lorsqu'on trouve que les deux carrés ont la même luminosité, alors on a les même candela/m² des deux cotés.  +
- +
-Si le matériau blanc a un taux de réflexion R [0.0..1.0], il suffit d'appliquer ce taux de correction sur la mesure. +
- +
-Calculateur de conversion entre les unités pour vérifs : https://www.rapidtables.com/calc/light/index.html+
  
 ==== Sources Etendues ==== ==== Sources Etendues ====
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 L'intensité lumineuse surfacique absolue de la source peut être exprimée en candela/m². C'est ce qu'on cherche. L'intensité lumineuse surfacique absolue de la source peut être exprimée en candela/m². C'est ce qu'on cherche.
  
-Si la boite produit un éclairage de X lux, sur une surface S.+L'idée est avec la boite à lumière de produire un certaine éclairage contrôlé en lux et par comparaison avec ce que produit le HMD ((Head Mounted Display -- Casque de Réalité Augmentée)) en déduire la luminosité de l'écran du HMD dans une unité SI. La comparaison n'est pas directe, il y a quelques calculs intermédiaires, mais ça reste assez simple.
  
-X lux = X lumen / m²  -> XS lumen reçu par la surface S. +Si on peut avoir côte à côte un carré de matériau parfaitement diffusant et blanc, réfléchissant avec un taux de réflexion de 100% et un carré "parfaitement noir". On fait afficher par le HMD sur le carré noir un carré blanc dont on règle la luminosité. Lorsqu'on trouve que les deux carrés ont la même luminosité, alors on a les même candela/m² des deux cotés. 
  
-Si on peut avoir un carré de matériau parfaitement diffusant et parfaitement réfléchissant blanc. Alors, il réémet toute la lumière reçue sur 2PI stéradians.+Si le matériau blanc a un taux de réflexion R [0.0..1.0], il faut appliquer ce taux de correction sur la luminosité en nits (candela/m²) de la surface blanche regardée.\\ 
 +Si le HMD a une visière tintée avec une transmittance T [0.0..1.0],  il faut aussi appliquer ce taux de correction sur la luminosité en nits (candela/m²) de la surface blanche regardée.
  
-Ce qui permet de calculer la luminosité en lumen/sr = candela+Calculateur de conversion entre les unités pour vérifs : https://www.rapidtables.com/calc/light/index.html
  
-La luminosité est alors XS/(2PI) candela.+---- 
 +**La luminosité surfacique du carré blanc diffusant parfait éclairé par X lux est X/(2PI) candela/m²**.
  
-**La luminosité surfacique du carré blanc diffusant parfait éclairé par X lux est X/(2PI) candela/m²**. C'est l'unité qui nous intéresse au final.+[[simovni2:doc:light:nits_from_lux|Calcul ici]] 
  
-Utiliser un miroir carré plutôt qu'un matériau diffusant serait préférable parce qu'assurant un très bon niveau de renvoi de la lumière, à condition de pouvoir caractériser la source de lumière de la boite directement en candela/m²  + 
 +Utiliser un miroir carré plutôt qu'un matériau diffusant serait préférable parce qu'assurant un très bon niveau de renvoi de la lumière, à condition de pouvoir caractériser la source de lumière de la boite directement en candela/m² au niveau du plafond éclairant.
  
 ==== Sources Ponctuelles ==== ==== Sources Ponctuelles ====
 Tant que la taille angulaire sous laquelle la source est vue, n'est pas trop petite (>0.1° environ), elle devrait être traitée comme étendue. En dessous, il faut mieux traiter la source comme ponctuelle. Tant que la taille angulaire sous laquelle la source est vue, n'est pas trop petite (>0.1° environ), elle devrait être traitée comme étendue. En dessous, il faut mieux traiter la source comme ponctuelle.
  
-Pour les sources ponctuelles, leur luminosité s'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).+Pour les sources ponctuelles, leur intensité lumineuse absolue s'exprime en candela (caractéristique propre à la source de lumière, indépendante de la position de l'observateur).
  
 Or, ce n'est pas ce qu'on mesure avec le témoin. La distance est à priori inconnue. Ce qu'on obtient avec le témoin c'est une mesure de luminosité apparente, soit des lumen (dépendant de la dilatation de la pupille) ou mieux, des lux (indépendant de la vision de l'observateur) Or, ce n'est pas ce qu'on mesure avec le témoin. La distance est à priori inconnue. Ce qu'on obtient avec le témoin c'est une mesure de luminosité apparente, soit des lumen (dépendant de la dilatation de la pupille) ou mieux, des lux (indépendant de la vision de l'observateur)
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 Quelle est la relation entre l'éclairage du témoin (lux (=lumen/m²)) et la luminosité absolue (candela) ? On peut se douter qu'elle ne dépend que de la distance. Quelle est la relation entre l'éclairage du témoin (lux (=lumen/m²)) et la luminosité absolue (candela) ? On peut se douter qu'elle ne dépend que de la distance.
  
-Quelle est la relation entre la luminosité apparente vue par le témoin (lumen) et la luminosité absolue (candela) ? On peut se douter qu'elle ne dépend que de la distance et du diamètre de la pupille du témoin.+---- 
 +** X candela produit → X/R² lux d'éclairage sur le témoin ** 
  
-L'oeil du témoin 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 en lumen. L'angle solide intercepté par l'œil varie avec l'inverse du carré de la distance.+[[simovni2:doc:light:lux_from_candela|Calcul ici]]
  
-Avec une pupille de DP de diamètre (disons DP=5mm de diamètre),  La surface est de PI*R²=PI*(DP/2)² 
- 
-On sait que pour une source de X candela, le flux lumineux en lumen est de X lumen (/ stéradian) par definition (quelque soit la distance). 
- 
-Pour une source de X candela, on peut calculer le flux lumineux (lumen) selon la distance dans la pupille :  
- 
-Dans la pupille à la distance R, il y a (PI*(DP/2)²)/(4*PI*R²) stéradians. 
- 
-Et par conséquent X candela produit -> **X x (PI*(DP/2)²)/(4*PI*R²)** lumen dans l'œil du témoin. 
- 
-Et pour retrouver la luminosité en lux (lumen/m²), il suffit de diviser par la surface de la pupille PI*(DP/2)² 
- 
-Soit X candela produit -> **X/(4*PI*R²)** lux d'éclairage sur le témoin 
  
 === Comment afficher des sources ponctuelles dans le casque ? === === Comment afficher des sources ponctuelles dans le casque ? ===
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 === Comment calibrer le casque pour des sources ponctuelles ? === === Comment calibrer le casque pour des sources ponctuelles ? ===
 On peut calculer/mesurer la taille angulaire des pixels affichés par le HMD. On peut calculer/mesurer la taille angulaire des pixels affichés par le HMD.
-Par conséquent, on devrait pouvoir utiliser la calibration pour les sources étendues pour en déduire la calibration pour les sources ponctuelles.+Par conséquent, on devrait pouvoir utiliser la [[simovni2:doc:lightbooth#sources_etendues|calibration pour les sources étendues]] pour en déduire la calibration pour les sources ponctuelles. 
 + 
 +En effet,  
 +  * soit Y la brillance d'un écran en candela/m² (obtenue par calibration de la luminosité avec la boite à lumière) 
 +  * soit Prad la largeur angulaire d'un pixel en radians 
 +  * soit L l'éclairage en Lux produit par ce pixel (ce qu'on cherche) 
 + 
 +alors ** L = Prad² * Y ** 
 + 
 +[[simovni2:doc:light:lux_from_nits|Calcul ici]]
  
 Une autre façon de faire serait de se servir d'étoiles de magnitude apparente connue pour calibrer le HMD. C'est beaucoup plus direct et simple. Et ce sera aussi un moyen de vérification de la méthode par calcul déduite de la calibration des sources étendues. Une autre façon de faire serait de se servir d'étoiles de magnitude apparente connue pour calibrer le HMD. C'est beaucoup plus direct et simple. Et ce sera aussi un moyen de vérification de la méthode par calcul déduite de la calibration des sources étendues.
  
-Il sera alors utile d'avoir la fonction de conversion lux/magnitude apparente.+Il est alors utile d'utiliser [[simovni2:doc:light#magnitude_apparente|la fonction de conversion lux/magnitude apparente]] 
  
 On pourrait d'ailleurs faire la même chose avec la lune pour validation de la méthode de calibration des sources étendues. On pourrait d'ailleurs faire la même chose avec la lune pour validation de la méthode de calibration des sources étendues.
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  • Last modified: 2022/01/23 14:20
  • by laurentc