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SCHIFAHR'N MIT LAMBERT  --  SCHNEE, BELEUCHTUNG UND INDUSTRIELLE BILDVERARBEITUNG  (Fortsetzung)


4. Verlorene Struktur  --  Wie Schnee unsichtbar wird (Fortsetzung)


4.2 Schnee unter verschiedenen Beleuchtungen
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Schluesselwoerter:

Oberflaechenform | Lambert | Winkel | Leuchtdichte | bedeckter Himmel | Sonnenschein



Nun sehen wir uns eine strukturierte Schneeoberflaeche an. Sie besteht aus LAMBERT'schen Oberflaechenelementen, die um verschiedene Winkel schief liegen: Bild 4_d.

Bild 4_d: Schnee-Oberflaechen-Elemente (vereinfacht); 3 kByte

Bild 4_d: Schnee-Oberflaechen-Elemente (vereinfacht)

Obwohl Schnee in recht guter Naeherung ein LAMBERT'scher Reflektor ist, sehen reale Schneeoberflaechen nicht homogen-weiss aus; wir koennen also die OBERFLAECHENFORM meistens gut sehen. Warum? Irrte LAMBERT?
Nein, er irrte nicht. Schatten ist die Loesung. Betrachten wir Bild 4_e.

Bild 4_e: Schnee-Oberflaeche im Sonnenschein; 11 kByte

Bild 4_e: Schnee-Oberflaeche im SONNENSCHEIN

Wo die OBERFLAECHENFORM das Sonnenlicht abschattet, bleibt nur noch blaues Himmelslicht zur Beleuchtung in den Schattenflaechen. Und so machen die Schatten, im Kontrast zu all den besonnten Flaechen, die Schnee-OBERFLAECHENFORM sichtbar.
Die Form "er-scheint" in dem guten Kontrast zwischen sonnenhellen Flaechen (hell und gelblich) und Schattenflaechen (dunkler und blaeulich).

Das vergleichen wir jetzt mit dem Ergebnis der Beleuchtung, wie sie ein BEDECKER HIMMEL liefert (Bild 4_f):

Bild 4_f: Schnee-Oberflaeche und bedeckter Himmel; 7 kByte

Bild 4_f: Schnee-Oberflaeche und BEDECKTER HIMMEL

Diese gleichartige Beleuchtung aus allen Richtungen des (Halb-)Raumes herrscht nur oberhalb der Baumgrenze und bei bedecktem Himmel.
Alle Formelemente der Schneeoberflaeche sind gleichbeleuchtet und zeigen  --  entsprechend (Gl. 5) in Abschn. 4.1  --   dem Auge dieselbe Leuchtdichte oder "Helligkeit".
Keine Unterschiede zwischen den Oberflaechenelementen werden sichtbar und alles sieht gleichmaessig weiss aus.
Schifahren unter dieser Art von Beleuchtung fuehlt sich komisch an:
Man sieht nicht, wo es rauf oder runter geht; man sieht seine Geschwindigkeit nicht; es kann einem sogar schwindlig werden, wenn man nur anhaelt.
Und aus diesen Effekten allein schon koennen wir schliessen, dass Schnee in recht gut Naeherung ein LAMBERT-Strahler ist:
Der Winkel zwischen einem Schnee-Oberflaechenelement und dem Auge hat keinerlei Einfluss darauf, ob wir dies Element heller oder dunkler sehen.

Uebrigens: Wie draussen ein BEDECKTER HIMMEL leuchtet, so leuchtet man im Labor mit einer Ulbrichtkugel (englisch meist "integrating sphere"). Ein Anwendungsbeispiel ist gezeigt in Absch. 5.2, Abtastung von Drucksachen.

Stellen wir uns jetzt eine Schi-Piste vor, die auf einer Seite Baeume hat (oder den dunklen Hang eines Nachbarberges).
Ein BEDECKTER HIMMEL kann hier die Schneeoberflaeche nicht mehr aus dem Halbraum beleuchten, sondern nur aus wenig mehr als einem Viertelraum.
So nehmen unterschiedlich geneigte Oberflaechenelemente unterschiedliche Leuchtdichten an und werden visuell unterscheidbar  --  wodurch die Seh-Aufgabe fuer den Schifahrer einfacher wird.




Fortsetzung: 5. Anwendungen / 5.1 Kleine Geschichte aus der Werkhalle

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Letzte Aenderung 28.2.2009