Entwicklung eines BRDF-Shader-Plugins für Cinema 4d

Strahldichte (Radiance)
Die Strahldichte beschreibt, wie viel Lichtenergie auf einer Fläche auftrifft
bzw. von dort versendet wird. Sie entspricht der Helligkeit, die vom menschlichen
Betrachter wahrgenommen wird und ist radiometrisch gesehen somit
die wichtigste Größe. In der Literatur wird sie meistens, wie auch zum
Beispiel in [DBB03], durch das Zeichen L beschrieben und lässt sich mathematisch
folgendermaßen erfassen:
Die Einheit dazu lautet:
L =
d 2 Φ
dA · cos θ · dω
Watt
m 2 sr
Eine wichtige Eigenschaft der Strahldichte ist es, dass sie entlang des Lichtstrahls
konstant bleibt. Ein Blatt Papier beispielsweise erscheint somit aus
verschiedenen Betrachtungsdistanzen gleich hell. Dies gilt ebenfalls für verschiedene
Betrachtungswinkel, denn durch cos θ in Formel 2 nimmt die
Helligkeit konstant zur sichtbaren Fläche ab. Da aber auch die sichtbare
Fläche mit cos θ abnimmt, bleibt die wahrgenommene Helligkeit aus allen
Perspektiven konstant. Abbildung 2 zeigt schematisch die Abhängigkeit
der Strahldichte von cos und dem Ausstrahlungswinkel θ. Die Kreisform
verdeutlicht, dass orthogonal zur Fläche wesentlich mehr Licht ausgesandt
wird als zu den Seiten.
Abbildung 2: Radiometrie: Strahldichte; Abbildung aus: [Mue08]
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