pab Datenvisualisierung

Visualisierung von Lichtverteilungskurven und BSDF Streudaten

Koordinaten System

Das Koordinaten System für Lichtquellen und für die Reflexion/Transmission an Materialien (BRDF,BSDF,BRTF Messwerte) ist praktisch dasselbe: Ein standard Kugel-Koordinatensystem mit Radius=1, in dem jede Richtung durch zwei Winkel angegeben wird:

Bei der Messung einer Lichtquelle wird jede Abstrahl-Richtung durch zwei Winkel ϑ, φ angegeben, Die Messdaten bestehen aus einer Liste von (ϑ, φ Messwert), wie im Datenformat angegeben.

Bei der Messung der Lichtstreuung an Materialien ist die ausgehende Richtung analog durch die beiden Winkel ϑ_out, φ_out gegeben. Die Einfallsrichtung ist entsprechend ϑ_in, φ_in. Die X-Achse, zu der der Winkel φ gemessen wird, wird vom Kunden auf der Probe angegeben. Dieses Koordinatensystem wurde bei uns seit dem ersten Gonio-Photometer 1989 verwendet und entspricht Norm E2387. Alternativ stellen wir unseren Kunden die Messdaten in anderen Formaten zur Verfügung. Unter anderem im Format EULUMDAT für selbstleuchtende Objekte. Messdaten in anderen Koordinatensysteme, oder auf fixen ϑ-φ Gittern sind durch Interpolation der Messdaten problemlos lieferbar.

Datenformat

Standard der Messdaten sind ASCII Textfiles mit je einem Messpunkt pro Zeile. Eine Datei enthält im Normalfall alle Ausfallswinkel für einen Einfallswinkel. Jede Zeile ist aufgebaut aus drei Spalten:

Das Dezimalzeichen ist '.' (Punkt), Standard-Trennungszeichen der Spalten ist "tab" (Tabulator) und das Zeilenende ist mit CR-NL markiert. Die meisten UNIX und und Windows/Mac Programme sollten diese Datei generisch lesen können. Auf Wunsch stellen wir Daten in anderen Formate nach Kundenvorgabe zur Verfügung (CSV, binär, Matrix Schreibweise, etc).

Der Messwert ist proportional zur Strahlstärke, gewichtet mit der spektralen Empfindlichkeit des verwendeten Sensors und optionaler Filter. Für BSDF,BRDF Messungen wird der Messwert durch das Integral des ungestreuten Strahls geteilt, daraus ergibt sich ein absoluter Wert der BRDF (siehe ASTM2387 für die Normierung und hier für Details).
Die Anzahl der Messpunkte liegt, je nach notwendiger Winkelauflösung, zwischen einigen Hundert und einigen Hunderttausend. Die Anzahl der spektralen Kanäle hängt von dem verwendeten Messkopf des Goniophotometers ab.

Visualisierung der LVK und BSDF mit "mountain" (pab)

Unsere eigenen Visualisierungsprogramme sind speziell auf die Anforderungen der LVK und BSDF Messdaten entwickelt. In wesentlichen ist eine Visualisierung der BSDF für einen fixen Einfallswinkel dasselbe wie eine Visualisierung einer LVK. Unterschiede ergeben sich vorallem durch die feinere Struktur einer BSDF, die meist eine deutlich höhere Winkelauflösung erfordert.
Große Datenmengen (einige Hunderttausend Messpunkte) können effektive visualisiert werden und erlauben einen detaillierten, interaktiven Blick auf die gemessenen Daten. Dies ist die Basis für eine detailliertere Untersuchung der Lampen und Materialeigenschaften. Diese Visualisierung ist zugleich durch ihre Lupenfunktion eine Routinemethode zur Qualitätssicherung der Messdaten.
In diesem Beispiel besteht die Messung aus 101309 Messpunkten pro Hemisphäre.

Visualisierung der BSDF mit anderen Programmen (z.B. Gnuplot)

Die meisten Plotprogramme haben Schwierigkeiten mit der Darstellung von Daten in Kugelkoordinaten. Dazu kommt, daß viele Programme ebenfalls Schwierigkeiten haben Messpunkte darzustellen, die als Funktion z=f(x,y) vorliegen, wobei die (x,y) nicht auf einem festen Gitter liegen.

Eine Darstellung ist meist trotzdem möglich, als Beispiel hier eine gnuplot Gnuplot Eingabedatei und das PDF Ergebnis. Um eine BRDF Datei in einem standard Plotprogramm darzustellen sind zwei "Kniffe" nützlich: Zum ersten werden die Daten auf ein reguläres (ϑ,φ) Gitter interpoliert (durch uns oder durch Sie). Im weiteren ist die BSDF in einem Kartesischen Koordinatensystem grob darstellbar mit:
x=ϑcos(φ) , y=ϑsin(φ) , z=BSDF

BRDF,BSDF Daten zum Ausprobieren finden Sie unter unserer BSDF-Daten Webseite.

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