Відбиття світла на вологих поверхнях або
Відображення світла на вологих поверхнях або воді 16 12. 2018 12:55 # 45969
Я хотів би задати питання, на яке я досі не зміг знайти задовільної відповіді. Мене цікавило б, чому відбиття джерел світла на вологих поверхнях, таких як дорога чи водна поверхня, виглядає як витягнуті лінії, що тягнуться вертикально вниз (або перпендикулярно поверхні).
Ось два приклади:
Мені зрозуміло, що через нерівність поверхні та «дзеркальний ефект води» світло розсіюється у всіх можливих напрямках і тому не видно дзеркального відображення джерела світла, а розмите, розподілене зображення. Але я не можу пояснити, чому відбиття виглядає не як розширена поверхня, а просто як вертикальна лінія.
Одне з останніх відео пана Гаснера стосувалося відбиття світла, і я дізнався, що закон відбиття, коли ви його вивчаєте в школі, насправді не є правильним, оскільки світло фактично відбивається у всіх можливих напрямках, не тільки в напрямку кута падіння = кут відбиття. Лише певні вклади світла, очевидно, усувають один одного, так що відбиття виглядає як кут падіння = кут відбиття. Я не зрозумів пояснення, що на 100%, чесно кажучи (це, мабуть, було занадто спрощеним для цього).
І я зараз припускаю, що питання, яке я задав, не можна пояснити так тривіально, якщо закон відображення набагато складніший за своєю фактичною суттю.
Тому я був би вдячний за зрозуміле пояснення, або навіть краще: відео на цю тему
Якщо рівняння полегшують пояснення, це зі мною теж добре.
Будь ласка, увійдіть або зареєструйтесь, щоб приєднатися до розмови.
Пов’язані теми
| Вода та CO2 | Неділя, 02 липня 2017 р |
| Вода на землі | П’ятниця, 29 травня 2020 р |
| Вода на Марсі. | П'ятниця, 10 серпня 2018 року |
| Падіння абсолютного нуля; рідкої води | Вівторок, 11 лютого 2020 р |
| світло | Неділя, 11 лютого 2018 року |
Відображення світла на вологих поверхнях або воді 17 12. 2018 20:30 # 46036
Будь ласка, увійдіть або зареєструйтесь, щоб приєднатися до розмови.
Відображення світла на вологих поверхнях або воді 20 12. 2018 16:08 # 46106
велике спасибі за відповідь. Однак це не пояснює ефекту, оскільки ви майже завжди можете вирівняти дзеркало так, щоб ви могли бачити джерело світла, його просто потрібно повернути відповідно. А при випадково хвилястій водної поверхні або шорсткій поверхні дороги світло теоретично може відбиватися з будь-якої точки в будь-якому напрямку, саме тому я очікував би бачити відбиття, розподілені по поверхні, а не товстий промінь.
Але я сприйняв цю ідею як можливість написати сценарій, який повинен імітувати за допомогою трасування променів, як джерело світла (наприклад, Місяць) відображається на відбивальній поверхні (наприклад, воді). Для цього через кожен піксель камери знімається промінь і перевіряється, чи не стикається він з поверхнею води. Якщо так, то промінь відображається в точці зіткнення через кут падіння = кут відбиття і перевіряється, чи потрапляє він на джерело світла (сферу).
Якщо нічого не потрапляє, піксель малюється чорним. Якщо водна поверхня потрапила, але не куля, то вона намальована синім кольором. І якщо м’яч потрапляє безпосередньо або через відбиття від водної поверхні, піксель малюється білим кольором. Результат виглядає так:
Як і слід було очікувати, ви можете побачити джерело світла як чисту гру.
Тепер ви також можете сказати, що коли промінь світла потрапляє на поверхню води, потрапляє випадково вирівняне мікродзеркало, яке трохи відхиляє світло. Для цього я математично використав рівняння площини, нормальний вектор якого випадково відхиляється від рівня водної площини. Відхилення визначається рівномірно і становить від 0 до фіксованого максимального значення, наприклад 1 °. Це буде виглядати так:
Оскільки воно досить пікселізоване, я спробував розрахувати загалом кілька мікровідблисків на промінь, які, потрапляючи в кулю, усереднюються, щоб сформувати значення кольору. Це виглядає так для максимального відхилення 1 °:
І малюнки показують те, чого я також би очікував: зображення кулі, яка залежно від шорсткості поверхні стає все більш і більш вимитою (поки ви практично не отримаєте дифузний розподіл світла). Рядок тут не утворюється!
Це означає, що ця модель не точно відображає реальність. Але як виглядає правильна модель?
Будь ласка, увійдіть або зареєструйтесь, щоб приєднатися до розмови.
Відображення світла на вологих поверхнях або воді 20 12. 2018 21:48 # 46116
Ці зображення нереальні для великих відстаней.
Обидва сонячні промені надходять практично паралельно, так само як і відбиття, розсіяне світло не надходить так далеко. (моя здогадка)
Це стосується вологих доріг, коли волога дуже слизька, тому розсіяння невелике.
Для дифузного зображення промені мали б відбиватися, як на бічній стінці, тому хвилі повинні пробігати справа наліво, якщо дивитись від спостерігача, але зазвичай вони біжать у напрямку до узбережжя (спостерігача). На додаток до відбиття праворуч-ліворуч, їх також потрібно було б відображати вгору-вниз. настільки складніший, ніж просто вгору-вниз, як із зовнішнім виглядом, що нагадує лінію. (здається, звучить краще).
Будь ласка, увійдіть або зареєструйтесь, щоб приєднатися до розмови.
Відображення світла на вологих поверхнях або воді 20 12. 2018 22:25 # 46121
ра-раїш писав: Ці зображення нереальні для великих відстаней.
Будь ласка, увійдіть або зареєструйтесь, щоб приєднатися до розмови.
Відображення світла на вологих поверхнях або воді 20 12. 2018 22:39 # 46123
ра-раїш писав: Ці зображення нереальні для великих відстаней.
Тоді вони повинні бути нереальними навіть на невеликих відстанях, тому що ми спостерігаємо лінійний ефект, незалежно від того, як далеко знаходиться джерело світла.
Я вважаю це питання справді захоплюючим і задавав собі його багато разів.
Будь ласка, увійдіть або зареєструйтесь, щоб приєднатися до розмови.
Відображення світла на вологих поверхнях або воді 20 12. 2018 22:41 # 46124
Будь ласка, увійдіть або зареєструйтесь, щоб приєднатися до розмови.
Відображення світла на вологих поверхнях або воді 20 12. 2018 22:43 # 46126
ра-раїш писав:
ра-рейч писав: Ці зображення нереальні для великих відстаней.
Тоді вони повинні бути нереальними навіть на невеликих відстанях, тому що ми спостерігаємо лінійний ефект, незалежно від того, як далеко знаходиться джерело світла.
Я вважаю це питання справді захоплюючим і задавав собі його багато разів.
Також є рябий малюнок.
Будь ласка, увійдіть або зареєструйтесь, щоб приєднатися до розмови.
Відображення світла на вологих поверхнях або воді 20 12. 2018 23:05 # 46129
ра-раїш писав:
ра-раїш писав: Ці зображення нереальні для великих відстаней.
Тоді вони повинні бути нереальними навіть на невеликих відстанях, тому що ми спостерігаємо лінійний ефект, незалежно від того, як далеко знаходиться джерело світла.
Я вважаю це питання справді захоплюючим і задавав собі його багато разів.
Також є рябий малюнок.
О, я думав, ви мали на увазі саме наявність чи відсутність шаблону лінії.
Будь ласка, увійдіть або зареєструйтесь, щоб приєднатися до розмови.
Відображення світла на вологих поверхнях або воді 21 12. 2018 04:17 # 46140
Привіт Марко,
Мені довелося впоратися з проблемою, тому що я малюю картини, і відбиття відіграють у них велику роль. Я запитав себе, наскільки великий предмет у дзеркальному зображенні (звичайне дзеркало), залежно від кута огляду, і дійшов висновку, що розмір змінюється з косинусом кута огляду.
Моє незабезпечене пояснення асиметричного спотворення дзеркального зображення через мокру дорогу:
Якби дорога була рівною, як дзеркало, ви отримали б точне дзеркальне зображення фар автомобіля. Під кутом 0 ° (з головою на дорозі) в оригінальних розмірах. Коли ви встаєте, поступово менше до 0, коли ви знаходитесь точно над фарою (= 90 °).
А тепер уявіть дзеркальний Рифлене залізо що ви ставите перед машиною. І повернутися на 20 метрів назад. На поверхні гофрованого металу завжди буде кут, який згідно із законами оптики (або, як ми хочемо це назвати після нового відео), спрямовує світло від фари автомобіля у ваше око. Дзеркальне відображення прожектора виглядає розтягнутим, але темні лінії вставлені. Чергуються світла і темна зони. Для цього дзеркальне зображення витягується.
Щоб перевірити це, я зробив експеримент з торшером і дзеркалом для гоління: Лампа світить до підлоги і її можна розглядати рівно в одному положенні дзеркала, коли дзеркало лежить горизонтально на підлозі та має певну відстань між оком і дзеркалом. Скажімо, на відстані витягнутої руки від мене. Якщо я відсуну дзеркало далі від себе, лампа зникне, якщо я підтягну його ближче, то теж. АЛЕ: Я підтягую його ближче і нахиляю трохи вертикально, тоді я теж бачу лампу тут. Це проходить весь шлях між лампою та мною. Це не йде праворуч і ліворуч. Тоді потрібно було б додати дзеркало горизонтальний бути нахиленим.
Скло може нахилятися горизонтально. Води немає. Вода залишається вирівняною по горизонталі (Загалом). У цьому відношенні волога дорога нічим не відрізняється від озера без вітру. Макроскопічно.
На жаль виявляється мікроскопічний одне заперечення:
Мікроструктура утворює нерівності на поверхні. Вони відкидають поверхню рівня води, оскільки вода не тече на 100% рівномірно через поверхневий натяг та сили адгезії. Вода покриває нерівності і рівномірна не зовсім. У всіх напрямках. Як скляний мармур.
Тому уявімо море мармуру замість асфальтової поверхні перед фарою: тепер усі кульки сприятимуть тому, щоб зображення потрапляло на сітківку ока. Навіть самий крайній правий і крайній лівий. Принаймні я так думаю. Але пропорція буде швидко зменшуватися в сторони, оскільки інтенсивність світла зменшується з квадратом відстані і (я сам про це думав, хто знає краще, хотів би це виправити), тому що кут огляду, під яким я бачу сферу, стає все гострішим і тому, що тут знову видима відбивна поверхня зменшується з косинусом. 2 ефекти, завдяки яким світловий конус залишається досить обмеженим до області перед фарами автомобіля. Але краї також повинні відображатися практично без обмежень.
І ще: Ці підняті частини вулиці - це лише невелика частина поверхні. Як острови в Індонезії. Найбільша і найважливіша частина поверхні гладка, тобто лежить горизонтально. Але вулиця внизу не зовсім рівна. Як і дзеркало для гоління з попередніх часів, воно буває таким чином, іноді кривим і похилим. Але В основному ВЕРТИКАЛЬНИЙ. І суть в тому, що вона утворює форму, подібну гофрованому заліза.
Ерго: Фокус у тому, що мені доводиться мати справу з багатьма дзеркалами на своїй вулиці, одне з яких завжди підходить. Але через нахил води до горизонтального вирівнювання, світло, що потрапляє на землю між мною та прожектором, досягне мене швидше, ніж (рідше) відбиття маленьких мікродзеркал, вирівняних під іншими кутами в околицях. (Що теоретично також повинно бути там).
Так відбувається через воду та її гладку поверхню на нерівній поверхні.
Будь ласка, увійдіть або зареєструйтесь, щоб приєднатися до розмови.