BDRF에 대한 학습을 시작했습니다. 빛의 물리량에 대한 개념에 대한 이해가 필요하여 컴퓨터 그래픽스에서 빛을 계산할 때 주요하게 사용되는 빛의 물리량 개념을 정리해봤습니다.
1. Radiant Flux (방사 선속, \(\Phi\))
- 정의: 단위 시간당 방출되는 총 광 에너지.
- 단위: Watt (W) = Joule/second (J/s)
- 설명: Radiant Flux은 한 광원이 내보내는 총 광 에너지를 의미하며, 모든 방향으로 방출되는 에너지를 합친값.
- 예: 전구가 100w Radiant Flux를 가진다면, 이 전구는 초당 100J의 빛 에너지를 방출한다.
- 수식:
\[ \Phi = { dQ \over dt} \]- \(Q\): 에너지(Joule)
- \(t\): 시간(초, s)
2. Irradiance (방사 조도, E)
- 정의: 단위 면적당 입사하는 Radiant Flux.
- 단위: W/m²
- 설명: Irradiance는 특정 표면이 얼마나 많은 빛 에너지를 받는지를 나타냄.
- 예: 태양광 패널이 받는 Irradiance가 1000 W/m²이라면, 1m² 면적당 1000W의 에너지가 도달한다는 의미.
- 수식:
\[ E = { d\Phi \over dA} \]- \(\Phi\): Radiant Flux
- \(A\): 면적
3. Radiant Intensity (방사 강도, I)
- 정의: 광원이 특정 방향으로 방출하는 단위 입체각당 Radiant Flux.
- 단위: W/sr (sr: 입체각) (입체각 참고 - wiki)
- 설명: Radiant Intensity는 광원 이 특정 방향으로 방출하는 빛의 강도.
- 예: 자동차 헤드라이트와 같이 특정 방향으로 집중된 빛은 높은 Radiant Intensity 값을 가짐.
- 수식:
\[ I = { d\Phi \over d\Omega} \]- \(\Phi\)는 Radiant Flux
- \(\Omega\)는 입체각 (Steradian)
4. Radiance (방사 휘도, L)
- 정의: 단위 면적당, 단위 입체각당 방출되거나 입사하는 Radiant Flux.
- 단위: W/(m²·sr)
- 설명: Radiance는 광원이 특정한 방향으로 내보내는 빛의 강도를 면적 단위까지 포함해서 측정한 값
- 예: 카메라 센서가 광원을 바라볼 때, 센서 픽셀에 도달하는 빛의 강도는 Radiance로 표현.
- 수식:
\[ I = { d^2\Phi \over dA \cdot d\Omega \cdot cos\theta} \]- \(\Phi\): Radiant Flux
- \(\Omega\): 입체각 (Steradian)
- \(A\): 면적
- \(\theta\): 표면 법선과 빛의 진행방향 사이 각도)
