Distribuzione della luce solare e del calore. Sistemi di illuminazione solare Solatube®

Illuminazione di alta qualità dell'area Cottage estivo può colpire in modo significativo il budget se si utilizzano solo lampioni alimentati dalla rete elettrica. Per fornire in qualche modo e allo stesso tempo rapidamente luce in campagna, si consiglia di utilizzare l'illuminazione stradale alimentato ad energia solare. Che tipo di sistema è questo, qual è il suo principio di funzionamento e i vantaggi rispetto all'illuminazione fissa, continua a leggere!

Progettazione e principio di funzionamento

La prima cosa che dovresti sapere è come funziona l'illuminazione stradale solare e in cosa consiste. Usando come esempio una normale lampada solare, consideriamo queste due domande.

Il design della lampada è abbastanza semplice ed è composto dai seguenti elementi:

• unità di illuminazione (solitamente un LED montato nell'alloggiamento);
• batteria solare (modulo fotovoltaico che converte l'energia solare in energia elettrica);
• controller (controlla l'illuminazione - la accende e la spegne al momento giusto);
• batteria integrata (accumula elettricità durante le ore diurne per il consumo notturno);
• supporto o fissaggio.

In base allo scopo di ciascun elemento, è possibile comprendere il principio di funzionamento dell'illuminazione ad energia solare: durante il giorno la batteria viene caricata e di notte viene consumata. Lampada a LED. Il disegno può anche includere dispositivi aggiuntivi, ad esempio, un sensore di movimento che accenderà la lampada solo quando viene rilevata una persona in una determinata area.

Vantaggi e svantaggi

La seconda domanda, non meno interessante, è quali sono i vantaggi e gli svantaggi illuminazione stradale sulle batterie solari. Sia i pro che i contro del sistema sono piuttosto significativi e ti fanno chiedere se valga la pena installare tale illuminazione nella tua dacia.

Quindi, tra i principali vantaggi ci sono:

• Lampade e lanterne possono essere installate rapidamente con le tue mani. Non è necessario collegare i cavi elettrici sottoterra a ciascun supporto, distruggendo così la progettazione paesaggistica del sito. Allo stesso tempo, non è necessario conoscere l'impianto elettrico, rispetto all'opzione in cui è necessario collegare un faretto o un lampione su un palo
• La luce delle lampade solari non colpisce gli occhi e inonda dolcemente la superficie in tutto il raggio d'azione.
• Significativo risparmio energetico, perché Per illuminare la dacia avrai bisogno di almeno 3-5 lampade con una potenza di 50 W o più. Con semplici calcoli aritmetici puoi scoprirlo spesa mensile elettricità, che può essere completamente ridotta realizzando con le proprie mani un'illuminazione stradale autonoma ad energia solare.
• Il sistema sarà completamente automatico, il che è molto comodo se vieni area suburbana solo nei fine settimana. Nel resto del tempo, le lampade serviranno come una sorta di protezione del territorio dagli intrusi.
• L’illuminazione ad energia solare non rappresenta una minaccia ambiente e all'uomo. Per quanto riguarda quest'ultimo, ciò significa che non è necessario mettere a terra le lampade, perché funzionano a tensione sicura.
• La manutenzione del sistema è ridotta al minimo: di tanto in tanto è necessario pulire la lampada del diffusore e la batteria stessa da sporco e polvere.
• Lunga durata del sistema. Ad esempio, la durata dei LED raggiunge le 50mila ore, la batteria fino a 25 anni (a seconda del produttore e della qualità), la batteria solare fino a 15 anni. In totale, una volta ogni 15 anni dovrai sostituire i dispositivi con altri nuovi.
• Hanno una temperatura elevata compresa tra 44 e 65, quindi non hanno paura della pioggia e di altre condizioni meteorologiche avverse.

Per quanto riguarda le carenze, non ce ne sono molte, ma sono significative:

• Nella dacia non sarà possibile utilizzare solo l'illuminazione ad energia solare, perché... le lampade non forniranno un'illuminazione brillante dell'area. Inoltre la carica non dura più di 8 ore se lo usi tutto il giorno tempo soleggiato. Tuttavia, zone importanti del territorio dovranno essere illuminate con lanterne alimentate da energia elettrica - cancelli su strada, ingresso della casa, parcheggio, ecc.
• Il costo delle lampade potenti è elevato: da 12.000 rubli e oltre. Non tutti possono permettersi un tale lusso, soprattutto per l'installazione in una casa di campagna.
• Ci sono recensioni dei clienti che brutto tempo Le lampade per l’illuminazione stradale solare funzionano male o per niente. Va subito notato che con tempo nuvoloso la ricarica avverrà quasi 2 volte più lentamente, ovvero di notte la luce funzionerà solo per 4-5 ore.

Come puoi vedere, i vantaggi e gli svantaggi del sistema sono davvero significativi, e qui devi decidere tu stesso se vale la pena acquistare questa opzione per la tua casa. Di solito tutto dipende dalle capacità materiali.

Varietà di apparecchi di illuminazione

Ma le informazioni fornite di seguito potrebbero comunque indurti a chiudere un occhio su alcuni degli svantaggi dell’illuminazione stradale ad energia solare. Il fatto è che oggi c'è una vasta gamma di apparecchi di illuminazione, che può essere di diversa potenza, forma, scopo e persino metodo di installazione.

• Lampade solari con gambe corte. Ideale per e anche avere di più basso costo. L'installazione dei prodotti è abbastanza semplice: la gamba affilata preme sul prato, dove vuoi.
  
• Faretti LED. Tali dispositivi possono avere una potenza superiore a 10 W, analoga a una lampada a incandescenza da 100 W. Ideale per portico casa di campagna e perfino un giardino.
  
• Lanterne sospese. Possono essere attaccati ai rami degli alberi, in un gazebo o su una recinzione. Usato per progettazione del paesaggio area e per creare un'illuminazione natalizia multicolore, come mostrato nella seconda foto.
  
  
• Lampioni stradali su palo o su gambe. Adatta per illuminare una vasta area: un parcheggio, la parte anteriore di un cortile, un giardino. Esistono dispositivi con una potenza fino a 60 W, ma sono più spesso utilizzati per l'illuminazione stradale autonoma.
  
• Lampade da parete solari. Può essere utilizzato oltre che per illuminare l'area ricreativa - terrazza all'aperto, gazebo, cortili.
  

Come puoi vedere, ci sono molti dispositivi di illuminazione moderni vari disegni, scopo e potere. Per la tua dacia, puoi facilmente scegliere di più opzione adatta in termini di prezzo, design e qualità!

Rassegna video delle lanterne solari da giardino

In quale altro modo puoi usare le batterie?

Un sistema più costoso ma potente è un impianto solare per la casa. Questa opzione ti consentirà di generare elettricità non solo per l'illuminazione stradale, ma anche per il funzionamento degli elettrodomestici domestici, come mostrato in figura.

I periodi di ripresa durante il giorno sono suddivisi in base all'altezza del Sole sopra l'orizzonte con cielo sereno (Fig. 1) in scarsa luminosità al mattino e alla sera con altezza del Sole fino a (13...15)° sopra il orizzonte. Il colore dell'illuminazione si sviluppa dal rosso al bianco, nell'ombra dal blu al blu. Questo periodo corrisponde al momento delle riprese spettacolari dell'alba e del tramonto. Il rapporto tra l'illuminazione orizzontale e superfici verticali; L'illuminazione è più normale all'altezza del sole (15...60)°. Il colore dell'illuminazione raggiunge il bianco (luce del giorno media), nell'ombra l'illuminazione è blu o blu. L'illuminazione dei piani orizzontale e verticale si equalizza gradualmente e diventa la stessa a 45°. Il contrasto dell'illuminazione dipende dalla purezza dell'atmosfera ed è attenuato dai diffusori sugli apparecchi di illuminazione. Per l'eliminazione tinta blu per le ombre durante le riprese a colori, i filtri giallo paglierino sono installati sui dispositivi di livellamento della luce; illuminazione zenitale, che non è molto adatta per la fotografia a causa della luce del sole che cade verticalmente. L'aumento dell'illuminazione delle superfici orizzontali e la diminuzione delle superfici verticali esalta il contrasto di luci e ombre. Le riprese vengono effettuate con un'illuminazione inferiore dell'oggetto o dei dettagli importanti per la trama da dispositivi di illuminazione o tavolette riflettenti: illuminazione crepuscolare (modalità) corrispondente alla posizione del sole (0...6)° sotto l'orizzonte e il cielo senza nuvole. IN in questo caso La luminosità del cielo crepuscolare, che crea illuminazione, varia a seconda della purezza dell'atmosfera e della profondità di immersione del Sole sotto l'orizzonte.

Riso. 1. Periodi di luce durante la giornata di riprese

Il tempo di esercizio richiesto viene selezionato dall'intervallo (15...30) minuti, durante il quale l'illuminazione dovrebbe essere tale che il cielo in negativo venga elaborato con densità (D cielo = D min + (0,1 ...0,9) ). Questo intervallo di tempo praticamente difficile da determinare in cui il sole è immerso ha dato allo scatto il nome "mode" (modalità di illuminazione). In questo momento, la fotografia viene solitamente eseguita utilizzando ulteriori illuminazione artificiale(controluce), la cui dose deve variare al variare della luminosità del cielo per ottenere un rapporto costante tra illuminazione naturale e artificiale. Al sud gli orari di apertura sono brevi, al nord sono relativamente lunghi (notti bianche). Nella fig. 2, a-h mostra i grafici dei periodi di illuminazione di ripresa in base all'ora del giorno e del mese per diverse latitudini geografiche (città). I grafici mostrano gli orari di inizio e fine dei quattro principali periodi di luce naturale per ogni ora di ora locale per le varie latitudini geografiche da 35 a 70° ogni 5°. Le curve sono il luogo dei punti per le altezze del Sole -- 6°, 0°, +15° e -f 60°. Altezza massima Il sole per una data latitudine il 22 giugno è indicato da un punto al centro del grafico e provvisto di un numero corrispondente in gradi. I dati del grafico corrispondono alla luce solare diretta con cielo sereno.

Riso. 2, grafici a-z periodi di illuminazione di ripresa a seconda dell'ora del giorno e del mese per le diverse latitudini geografiche (città).

Illuminazione delle superfici orizzontali e verticali degli oggetti. Gli oggetti fotografati possono avere diverse configurazioni. Le loro superfici rispetto alle sorgenti luminose possono essere posizionate orizzontalmente, verticalmente o ad angolo. Una certa posizione della fonte di luce principale (disegno) - il Sole, così come l'illuminazione dal cielo creano un'illuminazione diversa sugli oggetti, la cui differenza determina il corrispondente contrasto chiaroscurale. La differenza di illuminazione rappresenta un certo intervallo di luminosità dell'oggetto LP, che deve essere misurato, confrontato con le caratteristiche della pellicola fotografica (elaborazione) e riprodotto in un negativo (diapositiva).

Il sole come fonte di luce principale si muove attraverso il cielo dall'orizzonte verso l'alto (altezza in piedi H) e in azimut (da est a ovest), modificando in modo complesso l'illuminazione su tutte le superfici dell'oggetto (Fig. 3, a, b) . Nella maggior parte dei casi di ripresa, gli elementi in primo piano di un oggetto importanti per la trama hanno superfici posizionate verticalmente. Guardando il sole, ne percepiscono la luce principale, che è l'illuminazione chiave per determinare l'esposizione dello scatto. A seconda dell'altitudine del Sole, l'illuminazione chiave cambia e può essere significativamente inferiore all'illuminazione delle superfici orizzontali, non importanti per la trama. L'illuminazione con tempo nuvoloso ha caratteristiche diverse.

Quando il Sole è basso (Fig. 4, c), la superficie verticale è illuminata da luce diretta quasi lungo la normale N (angolo α ≈ 0) e ha la massima illuminazione con una temperatura di colore bassa (2500...2800) K.

Riso. 3. Schemi del movimento del Sole nel cielo secondo l'angolo H (c) e l'azimut (b)

Riso. 4. Schemi di illuminazione dei piani orizzontale e verticale quando il Sole è fermo: basso (o), medio (b) e zenit (c)

Una superficie orizzontale percepisce la luce obliqua, quasi scorrevole, proveniente dal Sole e, secondo la legge del coseno dell'angolo di incidenza della luce, ha una scarsa illuminazione. La luminosità della superficie verticale è elevata, quella orizzontale è bassa. Con una posizione media del Sole (N - 45°) (Fig. 4, b), le superfici verticali e orizzontali percepiscono equamente l'illuminazione solare, la temperatura del colore è vicina alla temperatura della luce bianca media (5300°.. .5500°) K, e la luminosità di entrambe le superfici è la stessa. In una posizione alta del Sole (N - 50...90°) (Fig. 4, c), la superficie verticale è illuminata dai raggi obliqui del Sole, e allo zenit da raggi striscianti e ha un'illuminazione bassa con un temperatura di colore della luce bianca media di 5500 K. La superficie orizzontale percepisce linee quasi rette dei raggi solari con illuminazione elevata e la stessa temperatura di colore. La luminosità della superficie verticale è bassa e la luminosità della superficie orizzontale è elevata.

Fig.5. Illuminazione dal cielo all'ombra del Sole, dove E c - illuminazione dal Sole, E n - dal cielo

L'illuminazione dal cielo all'ombra del Sole (Fig. 5) è 6...8 volte inferiore a quella solare con relativa uniformità. 98. Caratteristiche atmosferiche alla luce del giorno. Qualità luce del giorno determinato dal grado di torbidità dell'aria tra il Sole e la fotocamera. I fenomeni atmosferici che influenzano l'illuminazione, il modello di luce e il colore di un oggetto includono foschia atmosferica, celeste e ottica, foschia, nebbia, pioggerellina e pioggia. Se all'interno della cornice fotografica questi fenomeni occupano una parte insignificante dell'area (10...30%), allora sono elementi dell'oggetto fotografico con luminosità e colore propri e non influenzano l'illuminazione. Se servono come ambiente in cui si trova il soggetto, influenzano in modo significativo l'illuminazione e il colore dell'illuminazione. Qualunque fenomeno atmosferico e le condizioni in cui si sviluppa influenzano lo schema luce-ottico e la qualità fotografica dell'immagine, e gli effetti visivi che si presentano, ad esempio, sotto la pioggia, la neve o la nebbia, concretizzano l'ambientazione dell'azione. La foschia atmosferica (molecolare) è un velo uniforme di luce (media) che copre le distanze della superficie terrestre. Causato dalla diffusione della luce solare da parte di uno strato d'aria. IN aria pulita con umidità relativamente zero, i raggi della parte blu-viola dello spettro sono dispersi più fortemente di quelli verde, giallo e rosso, quindi la foschia atmosferica, e con essa gli oggetti scuri distanti, acquisiscono un colore bluastro ("distanze blu") . La foschia atmosferica attenua le differenze di luminosità e colore degli oggetti distanti e quindi ne compromette la visibilità fino a farli scomparire completamente. La natura della foschia è determinata dal colore dell'alone attorno al Sole e dallo stato dell'atmosfera. La presenza di foschia molecolare rende l'alone molto debole e il cielo attorno al Sole assume un colore bluastro. Con un'umidità dell'aria relativamente maggiore, la foschia diventa più densa e l'alone acquisisce una tinta bluastra-acciaio. Nella fotografia in bianco e nero, la foschia atmosferica viene ridotta installando filtri gialli, arancioni e rossi (soprattutto nella fotografia aerea). L'uso di questi filtri non è efficace se l'opacità è causata dalla diffusione della luce su particelle di polvere e nebbia, poiché la diffusione luce del sole equamente in tutte le parti dello spettro. Nella fotografia a colori, i filtri non vengono utilizzati per eliminare la foschia molecolare. Una leggera foschia atmosferica blu vicino all'orizzonte durante la fotografia a colori è addirittura indesiderabile, poiché la prospettiva aerea che esprime distrugge la secchezza e la durezza dei colori, il chiaroscuro diventa più morbido e l'immagine assume una certa colorazione. La foschia del cielo è un tipo di foschia atmosferica caratterizzata da un alto contenuto di umidità atmosferica. La densità della foschia celeste determina la qualità dell'illuminazione solare, che influenza l'illuminazione dell'oggetto e il colore dei raggi del sole. La luce del Sole, dopo aver attraversato la foschia celeste nella parte blu-verde dello spettro, si indebolisce notevolmente e diventa più calda. Le parti bianche del soggetto assumono una tinta leggermente rossastra, ma le ombre non hanno una forte dominante blu perché sono illuminate da una luce più bianca. La foschia del cielo ha un effetto benefico sulla qualità del colore dell'immagine: i risultati di ripresa sono migliori rispetto a quelli con un cielo azzurro puro e una leggera foschia molecolare, e la prospettiva aerea è espressa più chiaramente. La fitta foschia del cielo (espressione professionale "Sole nel latte") ha un impatto significativo sull'illuminazione solare. La sua illuminazione è simile alla luce del giorno, quando i raggi del sole attraversano alti cirri. Allo stesso tempo, nonostante l'illuminazione diminuisca di quasi la metà, le ombre sono ben illuminate dalla luce diffusa del Sole, il contrasto chiaroscurale si riduce e l'illuminazione generale diventa più favorevole per creare un motivo tridimensionale. I colori dell'oggetto sotto tale illuminazione vengono trasmessi nel colore più pieno; non ci sono distorsioni cromatiche dal cielo azzurro. La foschia ottica è creata dall'opacizzazione locale dell'aria dovuta alla differenza di temperatura tra gli strati, provocandone l'apparenza getti d'aria oscillanti. La foschia ottica è particolarmente evidente in climi caldi e secchi sull'asfalto in città, sul terreno asciutto nella steppa e sui tetti riscaldati degli edifici. La luce in presenza di foschia ottica è piuttosto polarizzata, quindi in questo caso l'uso di filtri polarizzatori è efficace. La foschia è la torbidezza dell'aria causata da particelle solide di fumo, bruciato e polvere in essa sospese. L'elevata intensità della foschia riduce la visibilità degli oggetti, a volte fino a 1 km. Sulle grandi città con tempo calmo c'è una foschia associata all'inquinamento atmosferico con polvere e fumo di origine locale (smog). Rende l'atmosfera vicino alla superficie terrestre grigio scuro. Il colore brunastro o grigio-marrone della foschia cambia significativamente il colore della luce del giorno illuminata: la rende rossastra e talvolta il Sole viene percepito come rosso attraverso la foschia. La foschia della polvere come tipo di foschia durante la fotografia in bianco e nero non viene filtrata dai filtri gialli, verdi o addirittura arancioni. In ogni ripresa, il cielo viene percepito come grigio-bianco e all'orizzonte grigio scuro. La luce diffusa dalla foschia della polvere è parzialmente polarizzata, quindi durante le riprese in aree steppiche viene utilizzato un filtro polarizzatore per ridurre l'eccessiva luminosità del cielo. La nebbia (una nuvola stesa al suolo) è un accumulo di piccole gocce d'acqua nello strato terrestre dell'atmosfera con un'altezza fino a centinaia di metri, che riduce la visibilità da (1...3) m a 1 km. La nebbia si forma a seguito della sublimazione o condensazione del vapore acqueo su particelle d'aria aerosol (liquide o solide) e si divide in nebbia di evaporazione e nebbia di raffreddamento. La nebbia di evaporazione si verifica quando ulteriore vapore acqueo entra nell'aria fredda da una superficie di evaporazione più calda si verifica quando l'aria viene raffreddata al di sotto della temperatura del punto di rugiada; Contemporaneamente il vapore acqueo contenuto nell'aria raggiunge la saturazione e condensa parzialmente. La nebbia di raffreddamento si verifica più spesso. luce bianca fortemente disperso dalla nebbia a causa di un significativo eccesso del diametro delle particelle di umidità nelle lunghezze d'onda dei raggi dello spettro. Solo raggi infrarossi, la cui lunghezza d'onda diametro maggiore goccioline di nebbia. Quando la luce riflessa dagli oggetti passa attraverso la nebbia, alcuni raggi raggiungono l'obiettivo della fotocamera, mentre gli altri vengono dispersi, molti raggi indeboliti provenienti dall'intera massa di nebbia raggiungono l'obiettivo. I raggi che raggiungono l'obiettivo disegnano un'immagine dell'oggetto, mentre quelli diffusi impongono su di esso un velo grigio uniforme, riducendo il contrasto dell'immagine. Quando la nebbia è densa, il suo effetto velante è significativo, la struttura dell'immagine non viene osservata e il materiale fotografico nella fotocamera viene illuminato uniformemente dalla luce diffusa. La nebbia ha una propria luminosità, nella maggior parte dei casi maggiore della luminosità dell'oggetto, poiché la “sorgente luminosa” in questo caso è essa stessa. In caso di nebbia, le superfici orizzontali e verticali hanno la stessa illuminazione. Prima di tutto, i raggi blu dello spettro sono dispersi nella nebbia e, infine, i raggi rossi dello spettro, quindi un oggetto colorato, a seconda della densità della nebbia, perde prima il blu, poi il verde e infine il rosso saturo. Per questo motivo, il viso di una persona, fotografato nella nebbia, non perde la sua tinta rosata. Colori rosso vivo, fuoco e fonti di colore rosso sono chiaramente visibili nella nebbia. All'aumentare della distanza tra la fotocamera e l'oggetto, il colore dell'oggetto nella nebbia si perde rapidamente. A certe distanze assume l'immagine dell'oggetto tonalità pastello, poiché la nebbia imbianca notevolmente il colore, sovrapponendosi a ciascuno Tonalità di colore aggiuntivo velo bianco con ammorbidimento dei contorni e dei rilievi. Quando si spara contro il Sole (kotrazhur), quando si avverte la sua traslucenza, la nebbia diventa rossa e lo sfondo appare come attraverso un velo rossastro. Quando si scatta dal Sole (in lato nord) la nebbia appare incolore, grigia o bluastra a seconda della sua densità. Pioviggina - precipitazione sotto forma di gocce molto piccole con un diametro fino a 0,5 mm (più grandi delle gocce di nebbia e più piccole delle gocce di pioggia). La pioggerellina cade dagli strati e dagli stratocumuli e, a seconda della sua densità, ha le proprietà della nebbia o della pioggia. La pioggia è la precipitazione che cade dalle nuvole sotto forma di gocce d'acqua con un diametro compreso tra 0,5 e 6...7 mm. L'effetto ottico della pioggia è che tra la fotocamera e il soggetto appare un ulteriore mezzo ottico sotto forma di una densa pellicola d'acqua che assorbe e disperde la luce. Quando piove, le gocce stesse diventano un mezzo luminoso che espone la pellicola fotografica (come, ad esempio, la nebbia), quindi oggetti neri o colorati distanti non possono essere raffigurati né in nero puro né riccamente colorati. Il colore è sbiancato dall'effetto velante della pioggia così come dalla nebbia. Nella pioggia fitta e continua, prima di tutto, i colori blu cessano di distinguersi, poi verde e poi rosso. Oltre a ciò, sotto la pioggia, tutte le superfici appaiono lucide, nessuna esclusa, poiché il velo dell'acqua piovana le rende lucide, e risaltano bene i rilievi delle superfici lucide. La luce riflettente appare su pieghe, curvature e superfici irregolari, consentendo di vedere chiaramente la forma e il volume degli oggetti. Pozzanghere d'acqua sul terreno, sull'asfalto o sul marciapiede riflettono la luce del cielo, creando un'illuminazione aggiuntiva dal punto inferiore, in presenza della quale talvolta è possibile eliminare l'illuminazione inferiore della scena dettagli importanti oggetto. I bagliori e i riflessi consentono di scattare contro la parte più chiara del cielo (una sorta di controluce) e ottenere un'immagine con un'illuminazione relativamente minima. Quando si scatta in bianco e nero durante la pioggia, è possibile ottenere immagini multidimensionali (soprattutto nei paesaggi) e quando si scatta a colori, è possibile ottenere, ad esempio, un'immagine in cui il colore in primo piano dell'immagine è relativamente saturato, e nella profondità prospettica è riprodotto in una gamma acromatica di toni neri e grigi (semaforo rosso in primo piano con tono grigio progetti lontani). I riflessi e le luci trasmettono un senso di forma volumetrica e di prospettiva ariosa (tonale). La nuvolosità, a seconda della natura delle nuvole e del grado della loro distribuzione nel cielo, crea un'illuminazione diversa nel colore della luce del giorno. C'è una netta differenza nell'intensità, nel contrasto e nella composizione spettrale dell'illuminazione sotto il Sole con un cielo senza nuvole e sotto nuvole continue con coperto dal sole, L'area delle nuvole rispetto alla volta del cielo influenza la percentuale di luce diffusa, riflessa e diretta proveniente dal Sole nella luce del giorno totale. L'illuminazione maggiore si osserva quando il cielo è quasi completamente coperto da sottili nubi leggere con il Sole aperto o leggermente velato, quella minima si ha quando il cielo è coperto (tempo nuvoloso). Il contrasto maggiore alla luce del giorno si osserva quando il Sole è aperto e limpido cielo blu, poiché l'illuminazione del cielo è 6...8 volte inferiore all'illuminazione del Sole (contrasto significativo). Il contrasto si verifica meno quando il cielo è parzialmente coperto da nuvole bianche che riflettono bene la luce solare, mentre il contrasto è minimo o assente quando il cielo è completamente coperto dalle nuvole. I dati sull'illuminazione e sul colore della luce del giorno sono forniti nel libro di consultazione.

È noto da tempo che il "sole nel latte" diurno (foschia celeste), alti cirri o un punto luminoso al posto del sole dietro continue nuvole sciolte - illuminazione perfetta per le riprese. Luce e ombra diventano più bianche, il che significa che è possibile ottenere la migliore resa cromatica e ombre morbide. Di norma, l'illuminazione in questo momento è ridotta della metà e la matrice fotosensibile della videocamera fornisce la migliore risoluzione, poiché un'illuminazione eccessiva della matrice porta alla diffusione cariche elettriche effetto fotoelettrico e, di conseguenza, alla perdita di nitidezza dell'immagine.

Per un'illuminazione uniforme di più oggetti e quando si scatta in stanze grandi, è meglio utilizzare la luce indiretta (riflessa) o molto diffusa e per evitare ombre da una persona all'altra è necessario utilizzare diverse fonti di luce.

Attenzione all'illuminazione: nelle zone residenziali è quasi sempre sospesa, dal soffitto. Questa non è molto buona, ha troppo contrasto, nel cinema questa luce si chiama “prigione” perché questa è l'illuminazione con cui si creano scene drammatiche e scene tragiche. Prova a utilizzare la luce naturale proveniente da una finestra e, se scatti di sera, accendi una lampada da terra, lampada da scrivania e tutto ciò che trovi simile in modo che la scena ripresa sia illuminata in modo più uniforme.

È meglio riprendere un bel cielo sopra un cielo luminoso e riflettente superfici lucide, ad esempio, su sabbia, neve, acqua, altrimenti il ​​contrasto risulterà eccessivo. Quando il sole è alto (più di 42° sopra l'orizzonte), l'acqua diventa scura; quando è basso, scintilla e assume il colore del cielo;

Illuminazione naturale della scena (sole), meglio se laterale, in modo da illuminare in rilievo la scena ripresa. Se il sole è dietro di te, nella cornice apparirà un disordine eterogeneo di sfumature allegre. La nebbia è molto buona per le riprese all'aperto; enfatizza in modo sorprendente la profondità della composizione e il volume dell'inquadratura, quindi sul set di un film vero i piani distanti vengono spesso “appannati” con l'aiuto di fumo speciale.

Con tempo sereno, le principali fonti di luce sono il sole e il cielo. La composizione spettrale della luce solare diretta dipende dalla posizione della nostra stella rispetto all'orizzonte, poiché l'atmosfera assorbe i raggi a onde corte (blu-viola) più di quelli rossi. Quando il sole sorge sopra l'orizzonte, allo zenit cambia dal rosso al bianco-giallo e la temperatura del colore aumenta da 2200 °K a 5700 °K. Il colore del cielo dipende da molti fattori e varia da blu a blu, la temperatura del colore aumenta corrispondentemente da 104 a 3 x 104 °K.

Le ombre illuminate principalmente da un cielo azzurro appaiono più fredde delle luci (aree illuminate) sotto un sole giallo. Le ombre blu e le luci gialle aumentano ulteriormente il contrasto dell'immagine. Durante il giorno, con tempo nuvoloso e quando il sole è velato, la differenza di colore tra luce e ombra è poco evidente (la temperatura di colore è rispettivamente di circa 5500 °K e 7000-8500 °K).

Il sole all'alba o al tramonto si trova sopra l'orizzonte con un angolo di 0-6° e crea un netto contrasto di luci e ombre. Solo le superfici verticali degli oggetti sono illuminate; la luce solare diretta li fa diventare rossi, le ombre sono nere e gli altri colori vengono attenuati. Questa posizione del sole enfatizza il terreno ed è adatta per riprendere paesaggi, superfici d'acqua tranquille nella luce in arrivo. Tale illuminazione non è adatta per fotografare le persone da vicino; soprattutto la luce laterale è inaccettabile a causa del contrasto eccessivo. Sera - buon tempo per fotografare paesaggi urbani, poiché quando in strada c'è ancora abbastanza luce, le finestre delle case già si illuminano.

Il sole basso (13-15° sopra l'orizzonte) al mattino, alla sera o in una giornata invernale dà una netta differenza nell'illuminazione delle superfici orizzontali e verticali. Alla luce gli oggetti sono dipinti in tonalità giallo-arancio e le ombre in blu (la temperatura del colore del sole è 2500-3500 °K, quella del cielo più di 15.000 °K). Il contrasto è elevato, la riproduzione dei colori è distorta.

La parte illuminata del viso diventa dorata ombra calda. Nei primi piani, la retroilluminazione con una lampada incorporata è utile per livellare l'illuminazione della parte in ombra al livello di luminosità del cielo e correggerne il colore. Per fotografare piani distanti, l'illuminazione mattutina è più adatta rispetto a quella serale, poiché l'aria diventa meno trasparente dopo una giornata calda. Il sole basso con tempo nuvoloso non crea ombre e difficilmente è adatto alla fotografia.

L'illuminazione universale si verifica quando il sole splende con un angolo di 30-60°, la luce è bianca e la temperatura di colore è di circa 55.000 °K. In questo momento, l'illuminazione delle superfici orizzontali e verticali è approssimativamente la stessa e la resa cromatica delle aree illuminate ha più successo. Le ombre sono blu, dentro nei posti giusti questi possono essere ammorbiditi da schermi bianchi riflettenti sui supporti. Puoi fotografare sia persone che paesaggi.

Il sole allo zenit è di scarsa utilità per la fotografia, poiché sono illuminate principalmente le superfici orizzontali. Ma solo questa luce naturale si trova nei boschetti delle foreste, nelle cave profonde e nei pozzi. Ciò richiede un'illuminazione frontale e un'illuminazione dal basso; si ottengono risultati soddisfacenti quando si scatta su sabbia chiara o neve.

In una giornata soleggiata, sotto la chioma degli alberi, si formano molti punti di luce e abbagliamento, motivo per cui il contrasto diventa proibitivo. Per questo motivo è meglio scattare in un parco o in una foresta in una giornata nuvolosa o quando il sole è velato. Si consiglia di scegliere un luogo per le riprese in una radura in modo che almeno piccola area cielo.

Un cielo squarciato prima della tempesta, quando il sole splendente irrompe tra le nuvole scure, può fornire un'illuminazione eccellente ma imprevedibile per lo svolgersi di eventi drammatici. I paesaggi acquisiscono tensione interna. Il sole dietro una densa nuvola in un cielo azzurro dona una luce fioca e diffusa, in cui le ombre scompaiono e gli oggetti diventano piatti. Questa illuminazione non è molto buona per la fotografia.

Una giornata nuvolosa non produce ombre, il contrasto è molto basso, la temperatura colore è superiore a 6500°K, i colori sbiadiscono. L'immagine risulta piatta; sono necessari ulteriori mezzi per enfatizzare il volume e la forma degli oggetti. L'illuminazione è adatta per riprese ravvicinate di persone, ma è auspicabile un'illuminazione direzionale laterale, soprattutto per i volti piatti, sono necessari contrasti di colore. L'illuminazione calda e brillante con l'illuminatore integrato darà l'effetto di scattare sotto il sole al tramonto.

Illuminazione - concetti base

Illuminazioneè una quantità fisica che caratterizza l'illuminazione di una superficie creata da un flusso luminoso incidente sulla superficie.

L'unità SI di illuminazione è il lux (1 lux = 1 lumen per metro quadro), nel GHS - foto (una foto equivale a 10.000 lux).

A differenza dell’illuminamento, l’espressione della quantità di luce riflessa da una superficie si chiama luminosità.

Illuminazioneè direttamente proporzionale all'intensità luminosa della sorgente luminosa. Allontanandosi dalla superficie illuminata, la sua illuminazione diminuisce in proporzione inversa al quadrato della distanza.

Quando i raggi luminosi cadono obliquamente verso la superficie illuminata, l'illuminamento diminuisce proporzionalmente al coseno dell'angolo di incidenza dei raggi.

Per esempio:

• Luce solare a mezzogiorno: 100.000 lux
• Durante le riprese in studio: 10.000 lux
• SU luogo aperto in una giornata nuvolosa - 1000 lux
• IN stanza luminosa vicino alla finestra - 100 lux
• Sul desktop per bel lavoro- 100–200 lux
• Necessario per la lettura: 30–50 lux
• Su uno schermo cinematografico: 85–120 lux
• Dalla luna piena - 0,2 lux
• Dal cielo notturno a una notte senza luna - 0,0003 lux

Illuminazione - concetti di base

Di norma l'illuminazione è direzionale, diffusa e combinata.

• Luce direzionale- questa è la luce che produce luci e ombre ben definite e, in alcuni casi, luci su un oggetto.
• Luce diffusa- questa è la luce che illumina in modo uniforme e uniforme tutte le superfici di un oggetto, per cui non ci sono ombre, luci o riflessi su di esse.
• Illuminazione combinataè una combinazione di luce direzionale e diffusa.

Una diminuzione dell'illuminazione complessiva modifica il rapporto tra la luminosità delle luci e delle ombre: la luminosità delle luci diminuisce più velocemente di quella delle ombre. Ciò può verificarsi a causa di una certa illuminazione delle ombre con luce diffusa. Pertanto, una diminuzione dell'illuminazione complessiva provoca contemporaneamente una diminuzione del contrasto.

L'illuminazione è semplice se la luce ha una direzione, complessa se proviene da più direzioni, da due o più fonti.

L'illuminazione sarà dura quando la sorgente luminosa è un arco voltaico o una lampada elettrica senza raccordi; ammorbidito - se è oscurato da uno schermo traslucido (fatto di carta, vetro di latte, tessuto leggero) e morbido - quando è racchiuso in un ampio intradosso con uno schermo traslucido.

Il tipo di illuminazione influisce sul contorno delle ombre e sulla natura del rilievo. Con un'illuminazione intensa, i confini delle ombre sono definiti in modo molto preciso e il rilievo dell'oggetto è esagerato: dà l'impressione che tutte le depressioni siano approfondite. L'illuminazione morbida sfuma i contorni delle ombre e riduce il rilievo dell'oggetto. L'illuminazione soffusa migliora ulteriormente questo effetto.

Se la sorgente luminosa è vicina al corpo illuminato, le ombre saranno a forma di cono e ben definite. Se due sorgenti luminose inviano nello spazio raggi che si intersecano reciprocamente, produrranno ombre e penombra, che attenuano il contrasto dell'immagine.

I raggi incidenti sulla superficie di un oggetto con un angolo maggiore di 45° forniscono un'illuminazione diretta, mentre quelli con un angolo minore forniscono un'illuminazione obliqua.

L'illuminazione obliqua enfatizza la forma degli oggetti e ne mette in risalto i dettagli. La sua varietà è l'illuminazione scorrevole, quando l'angolo di incidenza sulla superficie dell'oggetto è vicino a zero gradi. L'illuminazione scorrevole rivela la struttura di un oggetto in modo particolarmente chiaro. Per attenuare il contrasto con l'illuminazione radente, viene fornita un'ulteriore illuminazione diretta del soggetto, ma da una fonte di luce più debole rispetto alla fonte di illuminazione planante.

Quando si illuminano primi piani (ritratti, nature morte, ecc.) con fonti di luce artificiale, vengono utilizzati i seguenti tipi di illuminazione:

• Luce di riempimento o generale– illuminazione dell'oggetto uniforme, diffusa e priva di ombre, con intensità sufficiente per un tempo di posa breve. Viene effettuato mediante una combinazione di sorgenti luminose superiori e anteriori.
• Dipingere la luce- un raggio di luce diretto su un oggetto o sul suo soggetto parte importante. Il suo compito è creare l'effetto luminoso principale. Tale luce dovrebbe fornire una maggiore illuminazione sull'area illuminata dell'oggetto rispetto all'illuminazione della luce generale. La luce autodisegnante viene utilizzata raramente, poiché fornisce un'illuminazione contrastante, che rende difficile l'elaborazione dei dettagli nelle ombre o nelle luci a causa dell'ampia gamma di luminosità.
• Luce modellante- un fascio di luce stretto, diretto e di bassa intensità, utilizzato per produrre riflessi che migliorano il trasferimento del volume di un oggetto ed evidenziano le ombre per ammorbidirle, e talvolta eliminarle completamente. Lo scopo della modellazione della luce è migliorare la gradazione di luci e ombre. Il dispositivo per modellare la luce è un intradosso stretto e profondo su cui è posizionata una normale lampada a incandescenza a bassa potenza o un intradosso ordinario su cui è posizionato un tubo.
• Contorno, o retroilluminazione, luce- luce scorrevole posteriore utilizzata per evidenziare il contorno di un oggetto dallo sfondo. Questa luce rivela la forma dell'intero oggetto o di qualsiasi parte di esso. La fonte di luce di contorno è posizionata dietro il soggetto a una distanza ravvicinata da esso. Si ottiene una sottile linea di contorno luminosa, che si espande man mano che la sorgente luminosa si allontana dall'oggetto. Come dispositivo per l'illuminazione dei contorni viene utilizzato un intradosso con un diametro medio del riflettore.
• Luce di fondo- luce che illumina lo sfondo su cui è proiettato l'oggetto. L'illuminazione dello sfondo dovrebbe essere inferiore all'illuminazione fornita dalla luce generale e principale. La luce di fondo può essere uniforme o irregolare. Di solito è distribuito in modo che le aree chiare dell'oggetto siano disegnate su uno sfondo scuro e le aree scure su uno sfondo chiaro. Per illuminare uniformemente lo sfondo, le sorgenti luminose vengono utilizzate in un ampio intradosso e per creare punti luminosi su di esso, in un intradosso stretto. La luce riflessa dà ottimi risultati nell'ammorbidimento della luce; a questo scopo vengono utilizzati ombrelli con superficie riflettente e riflettori piatti in tessuto bianco su telaio.

La fonte principale che determina la luce naturale è il Sole. La composizione spettrale della radiazione solare al confine dell'atmosfera è solitamente approssimata dalla radiazione di un corpo nero con una temperatura K. La vera distribuzione dell'energia nello spettro della radiazione solare è leggermente diversa dalla distribuzione di un corpo nero con K : nella regione di 0,4...0,75 μm, il Sole emette più energia di un emettitore nero a K, nella regione dell'ultravioletto è meno, e nella regione dell'infrarosso le differenze sono insignificanti. Il Sole come emettitore è una sfera e teoricamente emette un flusso di raggi divergenti, tuttavia, a causa della grande distanza del Sole, la sua radiazione sulla superficie terrestre rappresenta praticamente un flusso di raggi paralleli. Illuminazione energetica creata dai raggi del sole su un piano perpendicolare ad essi all'esterno atmosfera terrestre alla distanza media dalla Terra al Sole, è caratterizzato dalla costante solare.

L'illuminazione dei paesaggi naturali è determinata dall'altezza del Sole sopra l'orizzonte e dall'influenza dell'atmosfera. L'altezza del Sole per un'area con latitudine e longitudine geodetica è determinata dalla seguente formula di calcolo:

dov'è la declinazione del Sole alla data dell'osservazione; – differenza di longitudine del Sole e dell'osservatore (angolo orario).

La differenza di longitudine (gradi) è legata all'ora locale tramite la relazione , dove è il tempo in ore e le sue frazioni.

In un dato momento dell'ora di Mosca, il valore è determinato rispettivamente dalle seguenti uguaglianze per l'ora invernale ed estiva:

dove è l'equazione del tempo (correzione del tempo) in frazioni di ora.

La declinazione solare è specificata in una tabella, ma può essere determinata analiticamente con sufficiente precisione per la modellazione: , dove è il tempo in giorni dall'equinozio diurno (22 marzo) alla data dello scatto. I valori sono determinati dal nomogramma o dalle tabelle.

Per simulare immagini realistiche alla luce naturale, è inoltre necessario determinare l'azimut del Sole, per il cui calcolo vengono utilizzati , e :

Nelle procedure di sintesi delle immagini è consigliabile utilizzare un vettore unitario che indichi la direzione rispetto al Sole. Se utilizziamo un sistema di coordinate topocentrico destrorso, in cui l'asse è diretto verso nord e l'asse è perpendicolare alla superficie terrestre e diretto allo zenit, le componenti vettoriali lungo gli assi saranno determinate dalle seguenti relazioni :

(1.3.4)

Si noti che per caratterizzare la posizione del Sole, insieme all'altezza, viene utilizzata la distanza zenitale.

L'influenza dell'atmosfera si manifesta nell'indebolimento della radiazione solare diretta e nella sua dispersione. In conformità con ciò, l'illuminazione della superficie terrestre è determinata da due flussi luminosi: radiazione diretta indebolita e radiazione diffusa della radiazione solare che arriva sulla Terra.

La significativa instabilità delle proprietà dell'atmosfera, un numero significativo di fattori che causano la sua variabilità, non ci consentono di fornire una previsione accurata dell'illuminazione. Vengono solitamente utilizzati modelli approssimati con un numero limitato di parametri che caratterizzano le proprietà ottiche dell'atmosfera. Il modello dell’atmosfera media standard è ampiamente utilizzato per i calcoli. Illuminazione spettrale creata dal Sole sulla superficie della Terra su un'area perpendicolare alla i raggi del sole, con un cielo senza nuvole e un'atmosfera standard è determinata dalla formula

, (1.3.5)

dov'è l'illuminazione spettrale creata dalla radiazione solare al confine dell'atmosfera; – profondità ottica dell'atmosfera.

Il parametro generalizzato può praticamente essere utilizzato nell'intervallo , all'interno del quale l'indebolimento della radiazione solare diretta è dovuto principalmente alla diffusione molecolare e di aerosol (Fig. 1.3.1).

Riso. 1.3.1. Attenuazione della radiazione solare diretta nell'atmosfera:

1 – radiazione solare al confine dell'atmosfera; 2 – radiazione solare sulla superficie terrestre; 3 – dispersione di aerosol; 4 – assorbimento nell'atmosfera

Per questo intervallo, la dipendenza dalla lunghezza d'onda per un'atmosfera standard è descritta dalla formula empirica

dove è la profondità ottica dell'atmosfera a nm. Nel calcolo secondo (1.3.6), i valori vengono sostituiti in nanometri.

Nei calcoli vengono solitamente utilizzati diversi valori standard. Per un'atmosfera moderatamente torbida è 0,3. Ad una torbidità elevata corrisponde una bassa torbidità atmosferica.

L'illuminazione creata dalla radiazione diretta del Sole su un sito orientato arbitrariamente è determinata dall'angolo tra il vettore unitario di direzione rispetto al Sole e il vettore unitario normale al sito:

, (1.3.7)

dove è il prodotto scalare di vettori e .

Il programma di sintesi delle immagini deve tenere conto della condizione di illuminazione non negativa

Se le condizioni (1.3.8) non sono soddisfatte, questo lato del sito non è illuminato: . Il vettore normale unitario al sito deve essere diretto dalla superficie di cui si sta calcolando l'illuminazione. Ciò significa che, in linea di principio, la piattaforma è caratterizzata da due vettori normali unitari e , che ne definiscono i due lati. È ovvio che.

Tieni presente che da formula generale per determinare l'illuminazione (1.2.23), segue direttamente la formula riportata in letteratura per l'illuminazione della superficie terrestre. Per superficie terrestre orizzontale e quindi .

L'illuminazione creata dalla radiazione diffusa è determinata dalla luminosità del cielo. L'importanza di tenere conto della radiazione diffusa è dovuta al fatto che essa determina l'illuminazione delle zone della scena che sono in ombra.

La luminosità di un punto arbitrario nel cielo è funzione di quattro parametri principali: l'altezza del Sole, la trasmissione dell'atmosfera, la distanza zenitale del punto nel cielo e l'angolo tra la direzione rispetto al Sole e rispetto a dato punto nel cielo.

Il calcolo dell'illuminazione di un'area orientata arbitrariamente, tenendo conto della reale distribuzione della luminosità del cielo, richiede l'integrazione numerica utilizzando una tabella funzioni specificate. Ciò complica notevolmente la procedura per calcolare l'illuminazione dei punti sul piano dell'immagine. La procedura di calcolo può essere notevolmente semplificata se si presuppone che la luminosità di tutti i punti nel cielo sia la stessa e pari ad un valore medio. La luminosità media del cielo può essere approssimata dalla dipendenza della forma

Il valore dipende in modo relativamente debole da e . In alcuni casi si presume che sia costante. Un'approssimazione più accurata può essere ottenuta assumendo . Tuttavia, le differenze tra i risultati ottenuti sulla base dei modelli più accurati e quelli presentati sopra sono piccole. Le differenze massime raggiungono il 20% solo ad un'altezza significativa del Sole ().

Per determinare l'illuminazione dal cielo di un'area orientata arbitrariamente, considerare lo schema generale per determinare l'illuminazione creata da una sorgente estesa (Fig. 1.3.2).

Riso. 1.3.2. Determinazione dell'illuminazione di un'area orientata arbitrariamente da parte del cielo

Secondo (1.2.16), l'illuminazione dal cielo del sito è determinata come segue: , dove è la proiezione della parte visibile della sfera celeste sul piano illuminato in cui si trova il sito. Prima . Al di fuori di questo intervallo i valori sono praticamente nulli.

Sebbene il passaggio da un sistema energetico a un sistema di illuminazione non comporti difficoltà fondamentali, per i sistemi nel campo del visibile è più conveniente utilizzare formule di calcolo che esprimono l'illuminamento direttamente nel sistema di illuminazione. Per tali calcoli si può utilizzare una relazione, basata su quella nota in , ma integrata tenendo conto dell'inclinazione della zona illuminata:

Dove – illuminazione del piano perpendicolare ai raggi del Sole al confine dell'atmosfera nel sistema di illuminazione delle unità; – coefficienti che caratterizzano la trasparenza e la dispersione nell'atmosfera.

Per parametri medi dell'atmosfera standard; . Secondo (1.2.29), l'illuminazione massima di un'area orizzontale sulla superficie terrestre in condizioni standard è di 106.000 lux (a ).

La quantità di luce naturale è fortemente influenzata dalla natura della nuvolosità. La presenza di nuvole provoca un aumento significativo della radiazione diffusa. Quando le nuvole si squarciano, l'illuminazione “al Sole” risulta essere del 10...30% più alta che in condizioni di tempo senza nuvole, e l'illuminazione all'ombra può aumentare fino al doppio del valore. Questa circostanza è la ragione della significativa dispersione dei dati sperimentali sull'illuminazione in ombra e giustifica l'uso nella computer grafica di modelli relativamente semplici per il calcolo dell'illuminazione, l'uso di fattori di correzione che aumentano il valore dell'illuminazione in ombra rispetto a quelli calcolato agli angoli solari.