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376Edition: 05.12.2006 | Aktuelle Version unter www.erco.com

E RatgeberSimulation und Berechnung

Lichtsimulation und Lichtberech-nung haben sich zu einem festen Bestandteil der Lichtplanung entwickelt und ermöglichen den kreativen Entwurf von Lichtlö-sungen mit dem Computer. Der Einsatz reicht von der Bewertung experimenteller Konzepte bis hin zu fotorealistischen Präsentati-onen. Die Berechnungsverfahren erlauben quantitative Analysen, um erforderliche Beleuchtungs-stärken zu überprüfen. Für einen effizienten Einsatz dieser Werk-zeuge ist die Kenntnis der techni-schen Grundlagen hilfreich.

Einführung Simu-lation

Planungsbeispiele

BerechnungenLichtsimulation

Planungsdaten


Architekten und Lichtplaner set-zen verschiedene Methoden ein, um Ideen und technische Details zu reflektieren und gegenüber den Planungsbeteiligten zu kom-munizieren. Bereits in der Ent-wurfsphase lassen sich Konzepte anschaulich vergleichen und notwendige Entscheidungen für die Bauphase treffen. Die digitale Technik der Simulation hat seit den 80er Jahren die bewährten Methoden von Skizzen, Modell-bau, Bemusterung und Zeichnung erweitert.

E RatgeberSimulation und BerechnungEinführung Simulation

Evaluation und Prä-sentation

Quantitative und qualitative Simulation

Simulation und Bild-bearbeitung

Simulation und Rea-lität

PlanungsprozessInteraktion


Evaluation und Präsentation So wie im Modellbau zwischen Arbeitsmodell und Präsentations-modell differenziert wird, weist das Gebiet der Simulation eine vergleichbare Unterscheidung auf. Das Arbeitsmodell erleichtert mit groben und skizzenhaften Varianten den Entwurfsprozess. Dem gegenüber steht das im Detail fein ausgeführte Präsenta-tionsmodell. Auf die Lichtplanung bezogen bilden Skizzen, digitale Zeichnungen oder Fotoretuschen schnelle Visualisierungstechniken. Für weitere Studien bietet sich danach eine grobe Lichtsimula-tion ohne genaue Material- und Leuchtendefinitionen an. In einer nächsten Stufe lässt sich die Simulation mit realistischen Oberflächen sowie Leuchten mit photometrischen Datensätzen für die Detailplanung und Präsentati-on weiter ausarbeiten.


Simulation und Bildbearbei-tung

Im Allgemeinen wird die Simula-tion mit 3D-Modellen und einer präzisen Illustration der Lichtwir-kung assoziiert. Für schematische Visualisierungen kommt dagegen häufig die digitale Bildbearbei-tung in einer 2D oder 3D-Darstel-lung zum Einsatz. Ihr Vorteil liegt in der Abstraktion und schnel-leren Umsetzung. Wenn der zu beleuchtende Raum komplex ist, stößt diese Methode allerdings an Grenzen, weil sie kaum Aussagen über Maßstab und komplizierte Geometrien für eine detaillierte Planung zulässt.

Quantitative und qualitative Simulation

Die Simulation in der Lichtpla-nung deckt zwei Felder ab. Die quantitative Simulation fragt nach physikalisch korrekten Zahlenwerten, um die in Normen vorgeschriebenen Beleuch-tungsstärken und Leuchtdichten zu überprüfen. Die qualitative Simulation rückt dagegen die Atmosphäre in den Vordergrund. Der Lichtplaner kann damit sei-ne ästhetische Vorstellung des Beleuchtungsentwurfs vermitteln.



Simulation und Realität Häufig wird die Qualität von Simulationen an ihrer Nähe zur Realität gemessen und die Frage gestellt, ob das Rendering physi-kalisch korrekt oder eine fotorea-listische Darstellung sei. Das Kri-terium der physikalisch korrekten Daten bezieht sich auf die Zah-lenwerte der quantitativen Simu-lation. Die Anzeige auf einem Monitor oder ein Farbausdruck auf Papier können niemals den gleichen Eindruck wiedergeben wie die reale Umgebung. So wie ein Fotograf durch Öffnen oder Schließen der Blende den Licht-einfall regelt, wird auch bei der Herstellung eines Renderings dieselbe gestalterische Entschei-dung getroffen. Hinzu kommt der Kontrastumfang der Ausgabe-medien. Weder ein Farbausdruck noch eine Bildschirmanzeige noch das projizierte Bild eines Beamers geben den Leuchtdichtekontrast der Realität korrekt wieder. Der fotorealistische Eindruck einer qualitativen Simulation ent-steht vielmehr durch die präzise Darstellung der Lichtwirkung, wie z.B. des Verlaufs von Licht und Schatten oder der Lichtreflexion auf Oberflächen.

Interaktion Um Änderungen unmittelbar bei der Bearbeitung zu sehen, möchte der Anwender die Simulation gerne interaktiv gestalten. Auf dem derzeitigen Stand der Tech-nik können die Programme nur bis zu einem gewissen Grad eine Interaktion realisieren. Sehr stark ist dies auch von der Hardware abhängig. Interaktiv stellen die Programme meist Änderungen an der Geometrie, Kameraposition, Textur sowie einfache Modifikati-onen an Lichtquellen und Materi-aleigenschaften dar. Nicht inter-aktiv sind derzeit Veränderungen bei Spiegelungen, komplexen Schatten und indirektem Licht.



Planungsprozess Für eine effiziente Lichtsimulation im Planungsprozess ist ein ange-messener Detaillierungsgrad und eine Zusammenarbeit mit einem Spezialisten entscheidend. Über die Festlegung des Darstellungs-umfanges lassen sich Zeit und Kosten steuern. Für die Umset-zung von Lichtsimulationen kann das Planungsbüro zwischen der internen Erstellung oder der Wei-tergabe an einen spezialisierten Dienstleister wählen. Die interne Lösung lässt ein Rendering par-allel zum Entwurfsprozess zu. Bei umfangreichen Simulationen mit einem externen Dienstleister ist dagegen der Informationsaus-tausch aufwendiger. Dafür ver-fügt der Dienstleister über mehr Erfahrung, kann schneller Resul-tate liefern und somit Kosten für das Planungsbüro senken. Die Lichtsimulation selber lässt sich in vier Phasen einteilen: Das Modellieren der Geometrie, die Definition der Materialien, das Beleuchten des Modells und den Renderprozess.


Die Lichtsimulation hat sich als eine hilfreiche Methode bewährt, um Beleuchtung zu visualisieren und zu überprüfen. Sie erfordert zunächst einige Arbeitsschritte als Vorplanung für das Rendering: Die Konzeptidee und Skizze, das 3D-CAD-Modell sowie das Spe-zifizieren der Lichtquellen und Oberflächeneigenschaften. Für professionelle Lichtsimulationen nutzt der Anwender spezialisierte Software wie 3ds VIZ/Max oder DIALux. Die meisten CAD-Pro-gramme sind dagegen nicht in der Lage, Licht physikalisch korrekt zu simulieren.

E RatgeberSimulation und BerechnungLichtsimulation

3D-Modell LichtOberfläche

Rendering HardwareBeurteilung

Software Entwicklungen


Als Basis für eine Simulation die-nen 3D-Daten eines Raumes, um daraus Bilder zu berechnen. Diese 3D-Daten können aus einfachen CAD Programmen oder speziali-sierten Applikationen stammen. Arbeitet ein Planungsbüro bereits mit 3D-Daten, lassen sich diese von der Software für Lichtsimu-lation importieren. Je differen-zierter das 3D-Modell angefertigt wurde, desto anspruchsvoller, aber auch zeitintensiver lässt sich die Lichtsimulation erstellen.

E RatgeberSimulation und Berechnung | Lichtsimulation3D-Modell

Export und Import GeometrieTopologie


Export und Import Existiert ein 3D-Modell aus einem anderen Programm als dem für die Lichtsimulation, lassen sich die Daten über einen Export und Import übertragen. Da 3D-Model-le komplexe Daten enthalten, muss der Anwender mit Fehler-quellen rechnen und manuelle Korrekturen vornehmen. Empfeh-lenswert ist daher, gleich in meh-rere gängige Austauschformate zu exportieren. Bewährte 3D-CAD Austauschformate sind beispiels-weise DWG, DXF und 3DS.

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Topologie CAD Programme arbeiten immer mehr mit bauteilorientierten Funktionen wie dem Generieren von Stützen oder Decken. Unklar bleibt häufig, ob sich die Ele-mente aus Flächen oder Volumen zusammensetzen. In den Simu-lationsprogrammen sieht sich der Anwender wiederum mit den grundlegenden 3D Elementen ohne Bauteilangaben konfron-tiert: Punkt, Linie, Fläche und Normale: Der Punkt mit der X,Y und Z Koordinate, der Linie aus zwei Punkten und der Fläche aus drei Punkten. Die Normale steht senkrecht auf der Fläche und zeigt deren Vorderseite an. Nach dem Export aus einem bauteilo-rientierten CAD-Programm muss der Anwender bei Modifikationen der Geometrie in einem Simulati-onsprogramm eine andere Struk-tur berücksichtigen.

RatgeberSimulation und Berechnung | Lichtsimulation3D-Modell


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Geometrie Da CAD-Modelle andere Anfor-derungen als Modelle für Licht-simulation abdecken, ergeben sich durch die Modellgeometrie häufig Probleme bei der Simula-tion. Besteht in einem CAD-Pro-gramm bei der Konstruktion aller Drahtseile eines Treppengeländers als hoch aufgelöste Zylinder kein Problem, so erweist sich die Berechnung der Zylinderoberflä-che im Rendering als sehr kompli-ziert. Der Anwender sollte diesen Sachverhalt bereits bei dem Erstellen des 3D-Modells und den Exporteinstellungen berücksich-tigen. Da Simulationen rechen-intensiv sind und auch weiterhin bleiben werden, lässt sich durch eine optimierte Geometrie der Aufwand für Lichtsimulationen wesentlich reduzieren. Kleine, aber sehr detailreiche Geometri-en auf einem eigenen inaktiven Layer können die Rechenzeit verringern. Ebenso empfiehlt sich eine auf Materialien basierende Layerstruktur für schnelle Zwi-schenberechnungen.

RatgeberSimulation und Berechnung | Lichtsimulation3D-Modell


Materialien erkennt der Betrach-ter erst durch die Definition der Oberflächeneigenschaften. In den Simulationsprogrammen lassen sich je nach gewünschtem Aufwand einfache bis komplexe Einstellungen vornehmen.

E RatgeberSimulation und Berechnung | LichtsimulationOberfläche

Shading Textur


Shading Der englische Begriff „Shading“ bedeutet Schattierung. Mit einem Shader definiert der Anwender für die Oberflächen die lichttech-nischen Eigenschaften mit der Farbe, dem Reflexionsgrad und der Transparenz. Sie bestimmen, wie das Licht auf dem Objekt erscheint und die Umgebung beeinflusst. Die Lichtwirkung der Materialeigenschaften ist dabei immer von der Art und Position der Lichtquellen abhängig und wird erst in der Kombination von Shading-Faktoren und Beleuchtung sichtbar: So treten Glanzpunkte auf reflektierenden Oberflächen erst durch das Licht von Lichtquellen auf.

E RatgeberSimulation und Berechnung | LichtsimulationOberfläche

Textur Um Objekte nicht nur mit einem Farbton darzustellen, lassen sich Oberflächen Texturen zuweisen. Bei dieser als „Mapping“ bezeich-neten Technik können abstrakte grafische Muster oder Fotos als Vorlage dienen. Simulationspro-gramme bieten dafür umfang-reiche Materialsammlungen in Bibliotheken an, um beispielswei-se Holz oder Sichtbeton darzu-stellen. Mit speziellen Mapping-Verfahren (Bump Mapping) lassen sich Mikrostrukturen modifizie-ren, um den Eindruck von räumli-chen Oberflächen zu erzeugen.Einen sehr realistischen Eindruck erzielen Fotos, die als Textur den Flächen zugewiesen werden. Für eine gute Qualität sollte das Foto eine hohe Auflösung besitzen, möglichst frontal fotografiert sein, keine eigenen Lichtreflexe oder Spiegelungen beinhalten, sowie keine Verzerrungen durch die Linse aufweisen.


Wenn der Planer die Atmosphäre eines Raumes anschaulich ver-mitteln möchte, gehört Licht zu den wichtigsten Mitteln der Visu-alisierung. Es ist ein essentieller Bestandteil in der Wahrnehmung der Umwelt und bestimmt, wie der Mensch Räume und Objekte interpretiert. Licht in einem 3D-Modell mit einem Rendering zu simulieren, ist ein zeitaufwendi-ger Vorgang. Der Anwender kann dazu auf standardisierte Licht-quellen zurückgreifen oder mit digitalen Datensätzen zur Abbil-dung realer Leuchten arbeiten.

E RatgeberSimulation und Berechnung | LichtsimulationLicht

Direktes Licht Indirektes Licht Lichtquellen

Tageslicht



Direktes Licht Bei dem direkten Licht geht der Lichtstrahl von der Lichtquelle zur Fläche hin. Befindet sich kein Hindernis im Lichtstrahl, gilt der Punkt auf der Fläche als beleuch-tet. Die Berechnung des direkten Lichts benötigt nur einen gerin-gen Rechenaufwand und war bereits in den Anfängen der Com-putergrafik möglich. Sie weist jedoch eine starke Einschränkung auf, indem sie kein indirektes Licht abbildet: Ein über Decken-fluter beleuchteter Raum wäre demzufolge vollkommen dunkel außer in dem Bereich, wo das direkte Licht auf die Decke trifft.

Indirektes Licht Indirektes Licht entsteht bei der Reflexion von Licht auf einer Flä-che. Der Reflexionsgrad der Ober-fläche und der meist idealisierte Grad der Streuung bestimmen das reflektierte indirekte Licht. Für einen realen Eindruck eines Raumes müssen möglichst viele Interreflexionen berechnet wer-den, um eine natürliche Vertei-lung des Lichts im Raum zu erzie-len. Erst in den 90er Jahren haben Fortschritte in der Hardware die komplexe Berechnung zugelassen. Die Berechnung des indirekten Lichts wird auch als „Global Illu-mination“ bezeichnet.


LichtquellenLichtverteilung

In den Simulationsprogrammen existieren allgemeine Lichtquellen wie Spot-, Punkt-, Flächen- und Sonnenlicht. Die Darstellung spezieller Leuchten erfordert aber eine Schnittstelle, die Lichtvertei-lungsdaten von Leuchten impor-tieren kann. Diese bei den meisten Leuchtenherstellern erhältlichen Datensätze beschreiben die spe-zifische Abstrahlcharakteristik für die jeweiligen Leuchten. Das IES-Format ist dafür ein inter-national gängiges Datenformat. Auf eine andere Weise lassen sich Leuchten mit beispielsweise asymmetrischer Lichtverteilung wie Wand- oder Deckenfluter nicht korrekt berechnen. Der Einsatz von Zubehör wie einer Skulpturenlinse beeinflusst die Lichtverteilung und erfordert einen eigenen Datensatz.

Tageslicht Die Verbindung von Tageslicht mit dem direkt einfallenden Son-nenlicht und dem diffusen Him-melslicht verleiht Simulationen einen realen Eindruck. Lässt sich das Tageslicht für Präsentatio-nen und Verschattungsstudien einfach berechnen, ist die quan-titative Analyse sehr komplex. Genaue Aussagen zur Blendung am Arbeitsplatz und zur Wärme-transmission für unterschiedliche Sonnenschutzverglasungen lassen sich nur mit spezieller Software und den entsprechenden Analyse-werkzeugen erreichen.


Lichtquellen3D-Modell

Möchte sich der Anwender nicht auf eine quantitative Lichtsimu-lation beschränken, sondern auch darstellen, wie Leuchten im Raum wirken, benötigt er 3D-Modelle der Leuchten. Einige Leuchten-hersteller bieten dafür so genann-te virtuelle Leuchten an, die die 3D-Geometrie der Leuchte, die Oberflächeneigenschaften, die funktionsfähigen Drehachsen und die Lichtstärkeverteilung umfas-sen. Mit der inversen Kinematik lassen sich Strahler schnell und realistisch einrichten: Wenn der Anwender die Lichtverteilung im Raum ausrichtet, werden automatisch die beweglichen Ele-mente der Leuchte entsprechend nachgeführt.


Mit einer so genannten Render-Engine lassen sich aus einem 3D-Modell fotorealistische Bilder generieren. Jedes Simulations-programm verfügt über spezielle Renderverfahren mit entspre-chenden Vor- und Nachteilen. Die Erfahrung zeigt, dass aufgrund der Fortschritte in der Hardwar-eleistung etwa alle drei bis vier Jahre neue Berechnungsarten entwickelt werden. Auch wenn die Optimierung der Simulations-programme intensiv fortschreitet, hängt die Qualität der Renderings auch wesentlich von den Fähig-keiten des Anwenders ab.

E RatgeberSimulation und Berechnung | LichtsimulationRendering

Radiosity Photon Mapping Raytracing



RadiosityBei der Lichtberechnung mit dem Radiosity-Verfahren gehen die Lichtstrahlen von der Lichtquelle aus und werden bei dem Auftref-fen auf eine Fläche reflektiert. Dieser Vorgang setzt sich in einer definierten Anzahl von Itera-tionen fort und berücksichtigt dadurch auch das reflektierte Licht von anderen Flächen. Ein wesentlicher Vorteil von Radi-osity liegt in der Speicherung der Lichteigenschaften in einem Git-ternetz auf der Modellgeometrie. So lässt sich der Kamerastand-punkt nachträglich ohne eine Neuberechnung verändern. Als nachteilig erweist sich bei Radiosity der Effekt von Details, Kugeln oder komplexen Szenen mit einer sehr hohen Anzahl von Polygonen auf die Rechenzeit. Bei einem relativ groben Netz der Lichtwerte für eine schnellere Berechnung können dagegen Fehler in der Beleuchtungsstärke-

Photon Mapping Das Photon Mapping funktioniert ähnlich wie das Raytracing-Verfahren. Während Raytracing mit Strahlen vom Augpunkt aus arbeitet, nutzt Photon Mapping von der Lichtquelle ausgehende Strahlen. Das Photon Mapping arbeitet mit virtuellen Partikeln, so genannten „Photonen“, von denen das Licht in den Raum strahlt. Treffen sie auf eine Ober-fläche, werden sie reflektiert und die Lichtwerte dort gespeichert. Eine eigene Karte (Photon Map) speichert die Einstellungen der Photonen. Sie ist damit nicht an die Geometrie gebunden und kann für Simulationen mit verteilten Berechnungen im Netzwerk eingesetzt werden. Die Kameraposition lässt sich modifizieren ohne eine neue Berechnung durchzuführen - wenngleich dieser Vorgang nicht interaktiv möglich ist.Je mehr Photonen das Modell

verteilung entstehen.Radiosity war eines der ersten Verfahren zur Lichtberechnung und wegen der Möglichkeit, indirekte diffuse Beleuchtung zu berechnen, stark verbreitet. Wenn sich bei der Animation eines Architekturmodells nur die Kameraeinstellung verändert, aber nicht das Licht, genügt eine einmalige Berechnung für ver-schiedene Perspektiven.

aufweist, desto akkurater lassen sich die Übergänge im Rende-ring gestalten und desto mehr nimmt der Rechenaufwand zu. Nach einer bestimmten Anzahl an Reflexionen hat die Photonenkar-te die gewünschte Präzision. In einem weiteren Prozess können die Punkte durch eine Glättung (Gathering) verschmolzen werden. Das Photon Mapping dient derzeit als Basis für weitere Berech-nungsverfahren. Um Details besser darzustellen, wird eine Kombination mit Raytracing ver-wendet. Eine ausschließlich auf Raytracing basierende Methode kann bei Modellen mit sehr klei-nen und sehr hellen Lichtquellen aufwendiger sein.


RaytracingDie Lichtberechnung mit Ray-tracing, auch Monte Carlo Ray-tracing genannt, setzt nicht wie Radiosity und Photon Mapping bei den von den Lichtquellen ausgehenden Lichtstrahlen an. Stattdessen gehen Strahlen vom Augpunkt zum Modell und den Lichtquellen. Treffen die Strahlen vom Augpunkt auf eine Oberflä-che, wird über weitere Strahlen geprüft, ob dieser Punkt Licht reflektiert oder Schatten erhält. Das Ergebnis zu diesem Punkt wird auf einer Bildebene als Pixel abgebildet. Je größer die Auflö-sung der Bildebene gewählt wird und je mehr reflektierende Ober-flächen vorhanden sind, desto mehr Strahlen und damit Rechen-aufwand erfordert die Simulation. Der Vorteil von Raytracing liegt in der genauen Abbildung von Details und kleinsten Schatten. Da diese Methode von einer Bil-debene abhängt, verlangt eine


Veränderung des Standpunktes und der Blickrichtung eine neue Berechnung. Szenen mit sehr hohen Kontrastverhältnissen sind kritisch, da die zufälligen Strahlen zur Berechnung vom Auge aus-gehen und Lichtöffnungen wie kleine Fenster auf einer großen Wand zunächst unberücksichtigt bleiben können.


Ebenso wie Fotos sich nach tech-nischen Qualitätskriterien beur-teilen lassen, können Planungs-beteiligte Renderings auf Fehler überprüfen. Entscheidet häufig ein erster Eindruck über das ästhetische Gesamtbild und die Ähnlichkeit der Lichtwirkungen zur natürlichen Umgebung, so stehen verschiedene Kriterien zur kritischen technischen Beurtei-lung zur Verfügung. Dem Wunsch nach einer möglichst präzisen Abbildung steht der Aufwand für eine detaillierte Modellierung und eine längere Rechenzeit gegenü-ber. Für die jeweilige Simulation gilt es, den angemessenen Kom-promiss zwischen Genauigkeit und Geschwindigkeit zu finden.

E RatgeberSimulation und Berechnung | LichtsimulationBeurteilung

Bildgestaltung Artefakte


Bildgestaltung Bei der Beurteilung der Bild-gestaltung stehen ästhetische Aspekte im Mittelpunkt. Die Perspektive entscheidet mit einer Isometrie, Zentralperspektive oder Zweipunktperspektive über den geometrischen oder natür-lichen Eindruck. Ebenso tragen Gesamthelligkeit, Kontrast und Farbsättigung zu einer realisti-schen Darstellung bei. Sorgfältig definierte Oberflächen erzeugen eine wirklichkeitsnahe Impression.



Artefakte Gute Einstellungen in der Bildbe-rechnung lassen sich an Hand der Artefakte von Details überprüfen. Zeigen gebogene Kanten Aliasing-Effekte wie eckige Kanten und harte Übergänge auf, so deutet dies auf eine zu starke Reduzie-rung der Rechenleistung hin. Oft lassen sich die Berechnungs-zeiten um ein Vielfaches verrin-gern, wenn nur wenige Stich-probenpunkte genommen und miteinander geglättet verschmol-zen werden. Diese Abkürzung fällt auf glatten Oberflächen nicht auf, jedoch bei kleinen, komplexen Formen wird der Fehler sichtbar. Relevanz erhält dieser Aspekt bei starken Leuchtdichtekontrasten auf Details. Ähnlich verhalten sich die Leuchtdichteverläufe auf Bauteilkanten oder der zu geringe Schatten eines Objektes, wenn die Schattigkeit im Raum zu stark interpoliert wurde. Ein zu grobes Gitternetzraster sowie eine nicht optimierte Fügung von Bauteilen kann zu falschen Lichtverteilungen füh-ren, bei dem zum Beispiel das Licht durch eine Wand oder Decke strahlt.


Raum mit geringen Stichproben-punkten

Raum mit ausreichend Stichpro-benpunkten

Schatten mit starker Interpolation Detail Schatten mit starker Inter-polation

Schatten mit guter Interpolation Oberflächen mit geringen Stich-probenpunkten


E RatgeberSimulation und Berechnung | LichtsimulationHardware

Schnellere Hardware wirkt sich in der Lichtsimulation deutlicher auf die Rechenleistung aus als in anderen Anwendungsgebieten wie Kommunikation oder Text-verarbeitung. Für einen effizien-ten Simulationsprozess ist das Zusammenspiel von Prozessor, Speicher und Grafikkarte ent-scheidend.

Prozessor Arbeitsspeicher Grafikkarte


E RatgeberSimulation und Berechnung | LichtsimulationHardware

Prozessor Der Prozessor (CPU, Central Pro-cessing Unit) ist für die Rechen-leistung zuständig. Arbeitet ein Prozessor doppelt so schnell wie ein anderer, sinkt die Berech-nungszeit für ein Rendering auf die Hälfte. Empfehlenswert sind heute Dual-Prozessoren. Einige Workstations besitzen dafür meh-rere CPUs. Für komplexe Aufgaben kann der Anwender weitere Com-puter aus dem Netzwerk zur ver-teilten Berechnung heranziehen.

Arbeitsspeicher Der Arbeitsspeicher (RAM, Ran-dom Access Memory) wirkt sich nicht direkt auf die Rechenge-schwindigkeit aus. Er bestimmt in erster Linie, wie groß die zu bearbeitende Szene sein kann, bevor der Computer Daten auf die Festplatte schreibt. Dieser Vor-gang des Schreibens läuft lang-sam und hält den Renderprozess auf. Da die Abhängigkeit hierbei nicht linear verläuft, nimmt die Leistung ab einem bestimmten Grenzwert stark ab. Fällt die Berechnung häufig mit einer Festplattenaktivität zusammen, bietet sich eine Erweiterung des Arbeitsspeichers an.

Grafikkarte Die Grafikkarte bestimmt den Grad der möglichen Interaktivität mit dem 3D-Modell, insbesondere bei texturierten Objekten. Auf die eigentliche Rechengeschwin-digkeit wirkt sich die Grafikkarte weniger aus. Einige Entwicklun-gen lassen aber erkennen, dass die Grafikkarte zukünftig auch zur Simulation herangezogen wird.


E RatgeberSimulation und Berechnung | LichtsimulationSoftware

Für die Lichtsimulation steht eine breite Auswahl an Programmen zur Verfügung. Das Spektrum der Software reicht von schnellen quantitativen Analysen bis zu anspruchsvollen Visualisierungen. Ob sich eine physikalisch kor-rekte Lichtsimulation mit einer Software durchführen lässt, kann der Nutzer im Handbuch an der Unterstützung von Global Illumi-nation beziehungsweise Radiosity und dem IES- oder Eulumdat-Format erkennen. Wenn dies der Fall ist, kann der Anwender die photometrischen Daten mit den jeweiligen 3D DXF-Daten zusam-mensetzen.

DIALux Autodesk Radiance


DIALux DIALux ist eine kostenlose Lichtplanungs-Software zur Berechnung und Visualisierung. Das Programm stammt vom Deut-schen Institut für Angewandte Lichttechnik (DIAL). Die Software DIALux erlaubt eine schnelle und problemlose quantitative Analyse einer Planung und verfügt über eine einfache 3D- und Render-Funktionalität. Das ULD-Daten-format für die Leuchten beinhal-tet die 3D-Geometrie der Leuchte, die Lichtstärkeverteilung und eine Artikelbeschreibung. Die PlugIn-Pakete der Leuchtenhersteller umfassen zusätzliche Planungs-daten wie Wartungsfaktoren oder UGR-Werte.Weitere Informationen zur Soft-ware DIALux: www.dialux.com

Autodesk Die Firma Autodesk stellt mit der Software VIZ ein Programm für anspruchsvolle Visualisierungen zur Verfügung. Die Leuchtendaten für Autodesk VIZ oder auch 3ds Max beinhalten das 3D-Modell der Leuchte, Oberflächeneigen-schaften und Texturen sowie die Beweglichkeit von Komponenten (Inverse Kinematik). Mit der inver-sen Kinematik lassen sich Strahler mit wenigen Einstellungen aus-richten. Zur Lichtsimulation sind zusätzlich photometrische Daten notwendig. In Autodesk VIZ oder 3ds Max ist eine Radiosityberech-nung für eine physikalisch korrek-te Lichtsimulation möglich.

Radiance Radiance ist ein professionelles Programm für Lichtsimulation von Berkeley Lab. Die breite Auswahl von Berechnungs- und Analysewerkzeugen erfordert sehr umfangreiche Kenntnis-se von Betriebssystemen und Shell-Kommandos und findet daher meistens Verwendung in Forschungseinrichtungen und hoch spezialisierten Firmen. Für eine schnelle Darstellung einer qualitativen Lichtplanung eignet sich dieses Programm durch sei-ne Komplexität nicht. Über IES Leuchtendaten kann eine physi-kalisch korrekte Lichtsimulation erfolgen.

E RatgeberSimulation und Berechnung | LichtsimulationSoftware

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E RatgeberSimulation und Berechnung | LichtsimulationEntwicklungen

Die 3D-Visualisierung ist im Ver-gleich zu anderen Technologien wie Digitalfotografie oder Desk-top Publishing noch lange nicht ausgewachsen. Innovationen können innerhalb von wenigen Jahren die Arbeitsabläufe erheb-lich verändern. Der Ausblick weist auf einige Entwicklungen für die Lichtsimulation hin.

HDR Lichtspektrum Echtzeit Rendering

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E RatgeberSimulation und Berechnung | LichtsimulationEntwicklungen

HDRDer Ausdruck HDR steht für „High Dynamic Range“ und beschreibt ein technisches Format, das einen größeren Leuchtdichtekontrast speichern und darstellen soll. Die heutigen Grafik-Ausgabegeräte arbeiten größtenteils als „Low Dynamic Range“ mit 255 Abstu-fungen pro Farbkanal für RGB (8bit). In einer Szenerie mit einem sehr hohen Leuchtdichtekontrast, zum Beispiel durch die Sonne, können Bereiche 100000mal heller als verschattete Zone sein. Speichert man das Bild als TIFF- oder jpg-Datei ab, wird der Kon-trastumfang komprimiert, sodass die Sonne nur 255mal heller als der Schatten ist. Die Sonne und eine weiße Vase können im Bild beide weiß sein und so den realen Leuchtdichtekontrast nicht kor-rekt wiedergeben. Da bei Bildern in einem HDR-Format (32bit) der komplette Kontrastumfang erhal-ten bleibt, entstehen neue Mög-

LichtspektrumDie Qualität der Farbwieder-gabe lässt sich in den meisten Simulationsmodulen noch nicht abbilden, da keine entsprechen-den Daten und Programme zur Verfügung stehen. Die Software berechnet zur Zeit nicht das gesamte sichtbare Spektrum des Lichts, sondern nur bestimmte Segmente: Rot, Grün, und Blau. Da die verschiedenen Leuchtmit-tel nicht über ein einheitliches Spektrum verfügen, resultiert daraus eine unterschiedliche Farbwiedergabe, die von den Simulationsprogrammen nicht abgedeckt wird. Aussagen, die zum Beispiel die Farbwiedergabe bei der Beleuchtung von Textilien in einem Geschäft betreffen, sind beim aktuellen Stand der Technik also nicht möglich. Entsprechen-de zukünftige Funktionalitäten würden bedingen, sowohl Licht-quellen als auch Oberflächen zusätzlich in ihren spektralen

Echtzeit RenderingBei Simulationen verstreicht immer eine Zeit zwischen Einga-be und Ergebnis. Daher besteht der Wunsch, die Berechnung in Echtzeit durchzuführen. Zahlrei-che Funktionen können bereits in Echtzeit abgebildet werden. Die technischen Fortschritte gehen aber auch oft mit höheren Ansprüchen der Darstellung ein-her, die wiederum die Geschwin-digkeit senken. Impulse erhält die Echtzeit-Technologie von den Computerspielen, bei denen die Interaktion direkt die Bildfolge modifiziert. Der Anwender profi-tiert bei den Computerspielen von aufwendigen Vorberechnungen, wie sie bei der Simulation in der

Architektur nicht üblich sind. Die Hersteller von Rendering-Programmen entwickeln dabei Lösungen, die auf den Hardware-Funktionen leistungsfähiger Gra-fikkarten beruhen.

lichkeiten für die Nachbelichtung oder Renderings. Ist dies bereits gängige Praxis, so wird die Ent-wicklung HDR-fähiger Monitore diese Technologie auf eine höhere Stufe heben. Mittelfristig wird das HDR-Format die heutigen Bild-formate ablösen. Das Fotoformat RAW ist bereits ein Schritt auf dem Weg dorthin.

Eigenschaften zu definieren.

Relative spektrale Verteilung Glühlampe

Relative spektrale Verteilung Hochdruck-Entladungslampe


Die Planung von Beleuchtungs-anlagen erfordert eine Reihe von technischen und wirtschaftlichen Berechnungen. Diese beziehen sich in der Regel auf das durch-schnittliche Beleuchtungsniveau oder die exakte Beleuchtungs-stärke an einzelnen Raumpunk-ten. Darüber hinaus kann es bedeutsam sein, die Leuchtdichte einzelner Raumbereiche, Quali-tätsmerkmale der Beleuchtung wie Schattigkeit und Kontrast-wiedergabe oder die Kosten einer Beleuchtungsanlage inklusive Wartungsaufwand zu ermitteln.

E RatgeberSimulation und BerechnungBerechnungen

Anschlussleistung WartungsfaktorPunktbeleuchtungs-stärken

UGR-Verfahren Beleuchtungs-kosten

Wirkungsgrad-verfahren


Bei der Projektierung nach der Anschlussleistung wird bei gege-bener Leuchte und Lichtquelle die erforderliche Anschlussleis-tung, beziehungsweise Leuch-tenanzahl, für eine gewünschte Beleuchtungsstärke ermittelt. Alternativ lässt sich bei gegebener Anschlussleistung und Lichtquelle die mittlere Beleuchtungsstärke berechnen. Die Anschlussleistung findet Verwendung bei der Pla-nung von regelmäßigen Leuch-tenrastern. Zur überschlägigen Beleuchtungsplanung bieten Leuchtenhersteller Tabellen mit Leuchtenanzahl und Beleuch-tungsstärken an.

E RatgeberSimulation und Berechnung | BerechnungenAnschlussleistung

Leuchtenanzahl Beleuchtungsstärke

404

Specifications 22227.000 Connected load of one luminaire P: 66.0 WConnected load per 100lxP*: 2.81 W/m2

Em Maintained value of illuminance DIN EN 12464

f Correction factor from separate correction table 0.93

MF Maintenance factor, reference value 0.80

Example with P*

Em · a · b · P*n = P · f · MF

500lx · 12m · 14m · 2.81W/m2

n = 66W · 0.93 · 0.81 · 100lx

n = 48

Specifications 22227.000 Connected load of one luminaire P: 66.0 WConnected load per 100lxP*: 2.81 W/m2

Em Maintained value of illuminance DIN EN 12464

f Correction factor from separate correction table 0.93

MF Maintenance factor, reference value 0.80

Example with P*

n · P · f · MFEm = a · b · P*

48 · 66W · 0.93 · 0.80 · 100lxEm = 12m · 14m · 2.81W/m2

Em =499


Leuchtenanzahl Die Kalkulation der benötigten Leuchtenanzahl für eine gege-bene Beleuchtungsstärke basiert auf den gegebenen Werten der Anschlussleistung pro Leuchte und 100lx. Als weitere Größe muss der Wartungsfaktor berück-sichtigt werden, um die Anforde-rung an die Beleuchtungsstärke auch über die gesamte Betriebs-zeit zu gewährleisten. Da die Wer-te nur für einen Standardraum zutreffen, benötigt die Berech-nung für abweichende Bedingun-gen einen Korrekturfaktor.

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Beleuchtungsstärke Um die Beleuchtungsstärke für eine gegebene Leuchtenanzahl zu berechnen, ist als Vorgabe die Anschlussleistung pro Leuchte und 100lx erforderlich. Unter Einbeziehung des Wartungsfak-tors kann der Wartungswert der Beleuchtungsstärke ermittelt werden. Der Wartungswert gibt die Beleuchtungsstärke an, die im Betrieb der Beleuchtungsanlage nicht unterschritten wird. Da die Werte nur für einen Stan-dardraum zutreffen, benötigt die Berechnung für abweichende Bedingungen einen Korrektur-faktor.

RatgeberSimulation und Berechnung | Berechnungen Anschlussleistung


Mit Hilfe des photometrischen Entfernungsgesetzes lässt sich die Beleuchtungsstärke an ein-zelnen Raumpunkten berechnen. Diese basiert darauf, dass die Beleuchtungsstärke mit dem Quadrat der Entfernung von der Lichtquelle abnimmt. Indirekte Beleuchtungsanteile werden bei der Berechnung nicht berück-sichtigt. Die Berechnung von Punktbeleuchtungsstärken kann sowohl für die Beleuchtung durch eine einzelne Leuchte als auch für mehrere Leuchten durchgeführt werden. Für eng begrenzte Berei-che mit einzelnen Leuchten lässt sich auch eine manuelle Berech-nung ausführen. Für eine Vielzahl von Leuchten und Raumpunkten finden dagegen Lichtplanungs-programme Verwendung, die auch die indirekten Beleuchtungsan-teile einbeziehen. Die Programme können die Beleuchtungsstärke für alle Raumbegrenzungsflächen und Nutzebenen ermitteln. Zur graphischen Darstellung dienen Isoluxdiagramme oder Falschfar-bendarstellungen.

E RatgeberSimulation und Berechnung | Berechnungen Punktbeleuchtungsstärken


Um eine erforderliche Beleuch-tungsstärke über einen Zeitraum zu gewährleisten, sieht die Lichtplanung einen Wartungs-faktor MF (Maintenance Factor) vor, der die Lichtstromabnah-me einer Beleuchtungsanlage berücksichtigt. Der Neuwert der Beleuchtungsstärke einer Anlage errechnet sich dabei aus dem Wartungswert der Beleuchtungs-stärke und dem Wartungsfaktor. Der Wartungsplan legt die Reini-gungsintervalle von Leuchten und Raum sowie den Lampenwechsel fest. Der Wartungswert der Beleuchtungsstärke hängt damit von Leuchten, Lampen und den Raumbedingungen ab.

Leuchtenwartungs-faktor

Raumwartungs-faktor

E RatgeberSimulation und Berechnung | Berechnungen Wartungsfaktor

Lampenlichtstrom-wartungsfaktor

Lampenlebens-dauerfaktor

407

Cleaning frequency (a)Environmental conditionsA Open luminairesB Open-top reflectorsC Closed-top reflectors D Closed reflectors E Dustproof luminairesF Luminaires with indirect emission

1 2 3P C N D P C N D P C N D0.96 0.93 0.89 0.83 0.93 0.89 0.84 0.78 0.91 0.85 0.79 0.730.96 0.90 0.86 0.83 0.89 0.84 0.80 0.75 0.84 0.79 0.74 0.680.94 0.89 0.81 0.72 0.88 0.80 0.69 0.59 0.84 0.74 0.61 0.520.94 0.88 0.82 0.77 0.89 0.83 0.77 0.71 0.85 0.79 0.73 0.650.98 0.94 0.90 0.86 0.95 0.91 0.86 0.81 0.94 0.90 0.84 0.790.91 0.86 0.81 0.74 0.86 0.77 0.66 0.57 0.80 0.70 0.55 0.45

1 2 3P C N D P C N D P C N D0.99 0.98 0.96 0.95 0.97 0.96 0.95 0.94 0.97 0.96 0.95 0.940.96 0.92 0.88 0.85 0.93 0.89 0.85 0.81 0.90 0.86 0.82 0.780.94 0.88 0.82 0.77 0.91 0.84 0.77 0.70 0.84 0.78 0.72 0.64

Classification of Environmental ConditionsP (very clean room) pureC (clean room) cleanN (average conditions) normalD (dirty room) dirty

Cleaning frequency (a)Environmental conditionsDirect emissionDirect/indirect emission Indirect emission


Leuchtenwartungsfaktor Der Leuchtenwartungsfaktor LMF (Luminaire Maintenance Factor) berücksichtigt den Rückgang des Leuchtenlichtstromes in Folge der Verschmutzung der Leuchte. Er stellt das Verhältnis des Betriebs-wirkungsgrades einer Leuchte zum Zeitpunkt der Reinigung zu dem Neuwert dar. Er ist von der Bauform der Leuchte und der damit verbundenen Möglichkeit einer Verschmutzung abhän-gig. Die LMF-Klassifikation wird jeweils bei der Leuchte angege-ben. Für den Wartungsplan gilt es, das optimale Reinigungsintervall zu bestimmen.

Raumwartungsfaktor Der Raumwartungsfaktor RSMF (Room Surface Maintenance Factor) berücksichtigt den Licht-stromrückgang als Folge der Verschmutzung der Raumbegren-zungsflächen. Er stellt das Ver-hältnis der Reflexionsgrade der Raumflächen zum Zeitpunkt der Reinigung zu dem Neuwert dar. Er ist von der Verschmutzung des Raumes bzw. der Umgebungsbe-dingung eines Raumes und einem gewählten Reinigungsintervall abhängig. Ebenso nehmen die Größe des Raumes und die Art der Beleuchtung (direkt strahlend bis indirekt strahlend) Einfluss. Für den Raumwartungsfaktor liegen vier Klassifizierungen an Raumverschmutzung vor: P pure (sehr sauberer Raum), C clean (sauberer Raum), N normal (nor-mal verschmutzter Raum) und D dirty (verschmutzter Raum).


408

2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 200000.95 -- -- -- -- -- -- -- -- --

0.86 0.82 0.75 0.69 0.66 -- -- -- -- --0.99 0.98 0.98 0.97 0.97 0.96 0.96 0.95 0.95 0.94

0.92 0.88 0.85 0.83 0.83 -- -- -- -- --0.96 0.95 0.94 0.93 0.92 0.91 0.90 0.89 0.88 0.88

Hours of operation (h)Tungsten halogen lamps/ low-voltageMetal halide lamps High-pressure sodium vapour lampsCompact fluorescent lamps Fluorescent lamps


Lampenlichtstromwartungs-faktor

Der Lampenlichtstromwartungs-faktor LLMF (Lamp Lumen Main-tenance Factor) berücksichtigt den Rückgang des Lichtstromes in Folge der Alterung der Lampe. Er ist das Verhältnis des Lampen-lichtstroms zu einem bestimmten Zeitpunkt zu dem Neuwert. Die aktuellen Angaben der Lampen-hersteller gilt es zu berücksich-tigen.


Lampenlebensdauerfaktor Der Lampenlebensdauerfaktor LSF (Lamp Survival Factor) berück-sichtigt die Abweichung der Lebensdauer einzelner Lampen von der mittleren Lebensdauer der Lampen. Er ist abhängig von der Betriebsdauer. Hierbei sind die aktuellen Daten der Lampen-hersteller zu berücksichtigen. Beim sofortigen Austausch einer defekten Lampe ist der Lampen-lebensdauerfaktor LSF = 1 anzu-setzen. Für den Wartungsplan einer Beleuchtungsanlage gilt es, zusätzlich das optimale Lampen-austauschintervall zu bestimmen. Dieses ist nutzungsabhängig und wird durch die Analyse der Brenndauer und der mittleren Lebensdauer der gewählten Lam-pen ermittelt.

409

3.3 Practical planning3.3.6 Calculations

the portion of luminous flux emitted bythe light sources, which falls on theworking plane after interaction with lumi-naires and room surfaces. The decidingfactor in this calculation is the utilance,which is derived from the geometry ofthe space, the reflectance of the room sur-faces and the efficiency and the distri-bution characteristics of the luminairesused.

To be able to calculate the appropriateutilance in each individual case, there are tables available, which contain theutilance of a standardised space withchanging room geometry, changing re-flection factors and luminaires with avariety of distribution characteristics. Thebasic, idealised space is presumed to beempty and of regular shape and propor-tions, i.e. rectangular and having the ratioof length to width approx. 1.6 to 1. The luminaires are presumed to be arrangedin a regular pattern on the ceiling, eithermounted directly onto the ceiling or sus-pended from the ceiling. These standar-dised values have a decisive influence onthe accuracy of the calculations for theapplication. If the conditions inherent inthe basic concept are in line with those inthe model space, the results will be rea-sonably accurate. The more the basic con-ditions deviate from the standardisedconditions, e.g. if the lighting layout is distinctly asymmetrical, it must be acceptedthat an increasing number of errors willoccur in the calculation.

When using the utilisation factor method an appropriate utilance table hasto be used for each type of luminaire. Thecorresponding standard luminaire classifi-cation table can be used for this purpose.Luminaire classification in accordancewith DIN 5040 and the German LightingEngineering Society is made up of oneletter and two digits, a combination indi-cates a number of luminaire qualities. The letter defines the luminaire class andindicates whether a luminaire emits light primarily in the upper or lower partof the space, i.e. direct or indirect ligh-ting. The first digit refers to the proportionof luminous flux falling onto the workingplane in the lower part of the space. Thesecond digit indicates the correspondingvalue for the upper part of the space. It isoften not necessary to use the standardtable of luminaire classification, as exacttables are supplied by the lighting manu-facturers.

155

Light output ratio hLB:ratio of the luminousflux emitted by a lumi-nair ÏLe under opera-ting conditions to theluminous flux of thelamp ÏLa.

Utilisation factor method: formula forcalculating the nominal illuminance EN for a given number of lumi-naires or the numberof luminaires n for a given illuminance.

Typical light output ratios hLB for direct luminaires with variouscut-off angles and lamp types.

Luminaire Lamp type hLB

Louvred luminaire 30° T26 0.65–0.75Louvred luminaire 40° T26 0.55–0.65Louvred lumin. square TC 0.50–0.70Downlight 30° TC 0.60–0.70Downlight 40° TC 0.50–0.60Downlight 30° A/QT 0.70–0.75Downlight 40° A/QT 0.60–0.70

EN (lx) Nominal illuminancen Number of luminairesa (m) Length of spaceb (m) Width of spaceÏ (m) Luminous flux per luminairehR UtilancehLB Light output ratioV Light loss factor

ÏLa

ÏLe

æLB = ÏLeÏLa

EN = V . n . Ï . æR . æLBa . b

n = . En . a . bÏ . æR . æLB

1V


the portion of luminous flux emitted bythe light sources, which falls on theworking plane after interaction with lumi-naires and room surfaces. The decidingfactor in this calculation is the utilance,which is derived from the geometry ofthe space, the reflectance of the room sur-faces and the efficiency and the distri-bution characteristics of the luminairesused.

To be able to calculate the appropriateutilance in each individual case, there are tables available, which contain theutilance of a standardised space withchanging room geometry, changing re-flection factors and luminaires with avariety of distribution characteristics. Thebasic, idealised space is presumed to beempty and of regular shape and propor-tions, i.e. rectangular and having the ratioof length to width approx. 1.6 to 1. The luminaires are presumed to be arrangedin a regular pattern on the ceiling, eithermounted directly onto the ceiling or sus-pended from the ceiling. These standar-dised values have a decisive influence onthe accuracy of the calculations for theapplication. If the conditions inherent inthe basic concept are in line with those inthe model space, the results will be rea-sonably accurate. The more the basic con-ditions deviate from the standardisedconditions, e.g. if the lighting layout is distinctly asymmetrical, it must be acceptedthat an increasing number of errors willoccur in the calculation.

When using the utilisation factor method an appropriate utilance table hasto be used for each type of luminaire. Thecorresponding standard luminaire classifi-cation table can be used for this purpose.Luminaire classification in accordancewith DIN 5040 and the German LightingEngineering Society is made up of oneletter and two digits, a combination indi-cates a number of luminaire qualities. The letter defines the luminaire class andindicates whether a luminaire emits light primarily in the upper or lower partof the space, i.e. direct or indirect ligh-ting. The first digit refers to the proportionof luminous flux falling onto the workingplane in the lower part of the space. Thesecond digit indicates the correspondingvalue for the upper part of the space. It isoften not necessary to use the standardtable of luminaire classification, as exacttables are supplied by the lighting manu-facturers.

155

Light output ratio hLB:ratio of the luminousflux emitted by a lumi-nair ÏLe under opera-ting conditions to theluminous flux of thelamp ÏLa.

Utilisation factor method: formula forcalculating the nominal illuminance EN for a given number of lumi-naires or the numberof luminaires n for a given illuminance.

Typical light output ratios hLB for direct luminaires with variouscut-off angles and lamp types.

Luminaire Lamp type hLB

Louvred luminaire 30° T26 0.65–0.75Louvred luminaire 40° T26 0.55–0.65Louvred lumin. square TC 0.50–0.70Downlight 30° TC 0.60–0.70Downlight 40° TC 0.50–0.60Downlight 30° A/QT 0.70–0.75Downlight 40° A/QT 0.60–0.70

EN (lx) Nominal illuminancen Number of luminairesa (m) Length of spaceb (m) Width of spaceÏ (m) Luminous flux per luminairehR UtilancehLB Light output ratioV Light loss factor

ÏLa

ÏLe

æLB = ÏLeÏLa

EN = V . n . Ï . æR . æLBa . b

n = . En . a . bÏ . æR . æLB

1V


Das UGR-Verfahren (Unified Gla-re Rating), die vereinheitlichte Blendungsbewertung nach CIE 117, dient der Bewertung und der Begrenzung der psychologischen Direktblendung durch Leuchten. Im Gegensatz zu bisherigen Ver-fahren, bei denen die Blendung durch die Leuchtdichten einer einzelnen Leuchte beurteilt wur-de, wird hierbei die Blendung der gesamten Beleuchtungsanlage für eine definierte Beobachterpo-sition berechnet. Gemäß DIN EN 12464 wird der UGR Referenzwert für einen Standardraum angege-ben. Moderne Lichtplanungspro-gramme ermöglichen eine genaue Berechnung des UGR Wertes für eine definierte Beobachterposi-tion in einem Raum. Je niedriger der UGR Wert, desto geringer ist die Blendung. Zusätzlich erfolgt die Angabe des Elevationswinkels 65°, 75° oder 85° für Leucht-dichten < 1000 cd/qm. Hierbei handelt es sich um den Grenzwin-kel, oberhalb dessen die Leuchte rundum eine Leuchtdichte von 1000 cd/qm aufweist.

E RatgeberSimulation und Berechnung | Berechnungen

UGR-Verfahren

Das Wirkungsgradverfahren dient zur überschlägigen Dimensionie-rung von Beleuchtungsanlagen. Es erlaubt die Bestimmung der Leuchtenanzahl, die für eine angestrebte Beleuchtungsstär-ke auf der Nutzebene benötigt wird, bzw. die Bestimmung der Beleuchtungsstärke, die durch eine vorgegebene Leuchtenanzahl erreicht wird. Das Wirkungs-gradverfahren baut darauf auf, dass sich die mittlere horizontale Beleuchtungsstärke für einen Raum gegebener Größe aus dem Gesamtlichtstrom der installier-ten Leuchten sowie dem Leuch-tenwirkungsgrad und dem Raum-wirkungsgrad berechnen lässt. Für den Planungsalltag ist das Wirkungsgradverfahren kaum mehr von Relevanz, da es auf standardisierten Räumen beruht

Wirkungsgradverfahren

Wirkungsgradverfahren: Formeln zur Berechnung der Nennbe-leuchtungsstärke EN bei gege-bener Leuchtenanzahl oder der Leuchtenanzahl n bei gegebener Beleuchtungsstärke

und sich inzwischen mit Com-puterprogrammen individuelle Räume einfacher und schneller berechnen lassen. Das Wirkungs-gradverfahren dient noch als Basis für die entsprechende Euro-panorm und Planungsprogram-me, um für Räume mit einem regelmäßigen Leuchtenraster die mittlere Beleuchtungsstärke zu kalkulieren.

410

Eh

P

A L

™

h

Eh

P

L

å

Ev

Eh


3.3.6.4 Lighting costs

When calculating the costs for a lightinginstallation it is necessary to differentiatebetween the fixed costs and the variablecosts. The fixed costs do not apply to theoperating time of the lighting installation,they comprise the amotised costs for the luminaires, for their installation andcleaning. The variable costs are dependenton the operating time. They comprise costsfor energy, material and wages for staffcarrying out lamp replacement. On thebasis of these values it is possible to cal-culate the different qualities of a lightinginstallation.

The annual costs of a lighting instal-lation are of particular interest. It is oftenadvisable to compare the economic effi-ciency of different lamp types in the plan-ning phase. This data can be calculatedeither as annual costs or as costs for theproduction of a specific quantity of light.The pay-back time is important in bothcompletely new projects and refurbishmentprojects, that is to say the period of timewithin which the operating costs that havebeen saved can be set off against theinvestment costs for the new installation.

159

Horizontal illuminanceEh at point P, producedby luminous surface Aof luminance L at angle ™.

Horizontal illuminanceEh at point P, producedby a circular luminoussurface of luminance L,whereby the surfaceextends to an angle 2 å.

Vertical illumnancee Ev,produced by luminanceL from one half of thespace.

Horizontal illuminanceEh, produced by lumi-nance L from one halfof the space.

Formula for calculatingthe costs of a lightinginstallation K from thefixed costs K' and theannual operating costsK".

Formula for calculatingthe pay-back time t of a new installation.

Comparison of thepay-back time t of twonew installations, whereby installation Bhas higher investmentcosts and lower opera-ting costs.

Calculating illumi-nances from the lumi-nance of flat lightsources.

a (EU/kWh) Energy costs K (EU/a) Annual costs for a

lighting installationK' (EU/a) Fixed annual costsK" (EU/a) Annual operating costsK1 (EU) Costs per luminaire incl. mountingK2 (EU) Costs per lamp

incl. lamp replacementK l (EU) Investment costs (n · K1)

n Number of luminairesp (1/a) Interest payments for the installa-

tion (0.1–0.15)P (kW) Wattage per luminaireR (EU/a) Annual cleaning costs

per luminairet (a) Pay-back timetB (h) Annual operating timetLa (h) Service life of a lamp

Eh = . cos4 ™L . Ah2

Eh = π . L . sin2 å

[E] = lx[l] = cd/m2

[h] = m[A] = m2

K = K' + K''

K' = n (p . K1 + R)

K'' = n . tB (a . P + )K2tLa

K = n [p . K1 + R + tB (a . P + )]K2tLa

t = Kl (new)K'' (old) – K'' (new)

t = Kl (B) – Kl (A)K'' (A) – K'' (B)

Eh = π . L EV = . Lπ2

Eh

P

A L

™

h

Eh

P

L

å

Ev

Eh





159

















[E] = lx[l] = cd/m2

[h] = m[A] = m2

K = K' + K''

K' = n (p . K1 + R)

K'' = n . tB (a . P + )K2tLa

K = n [p . K1 + R + tB (a . P + )]K2tLa


t = Kl (B) – Kl (A)K'' (A) – K'' (B)

Eh = π . L EV = . Lπ2

Eh

P

A L

™

h

Eh

P

L

å

Ev

Eh





159

















[E] = lx[l] = cd/m2

[h] = m[A] = m2

K = K' + K''

K' = n (p . K1 + R)

K'' = n . tB (a . P + )K2tLa

K = n [p . K1 + R + tB (a . P + )]K2tLa


t = Kl (B) – Kl (A)K'' (A) – K'' (B)

Eh = π . L EV = . Lπ2


Die Kosten einer Beleuchtungs-anlage lassen sich differenzieren in feste und bewegliche Kosten. Die festen Kosten sind unab-hängig von der Betriebszeit der Beleuchtungsanlage. Sie umfas-sen die jährlichen Kosten für die Leuchten, deren Installation sowie deren Reinigung. Die bewegli-chen Kosten sind dagegen von der Betriebszeit abhängig. Sie umfassen die Stromkosten sowie die Material- und Lohnkosten für den Lampenwechsel. Auf der Grundlage dieser Werte lassen sich verschiedene Merkmale einer Beleuchtungsanlage berechnen. Von besonderem Interesse sind dabei die entstehenden jährlichen Kosten einer Beleuchtungsanlage. Häufig ist bei der Planung aber auch ein Wirtschaftlichkeitsver-gleich unterschiedlicher Lam-pentypen sinnvoll, die ebenfalls als jährliche Kosten, aber auch als Kosten für die Erzeugung einer bestimmten Lichtmen-ge berechnet werden können. Sowohl bei der Neuerstellung als auch vor allem bei der Sanie-rung von Beleuchtungsanlagen spielt zusätzlich die Berechnung der Pay-Back-Zeit eine Rolle, des Zeitraums also, in dem die eingesparten Betriebskosten die Investitionskosten der Neuanlage ausgleichen.

E RatgeberSimulation und Berechnung | Berechnungen

Beleuchtungskosten


Der Prozess der Lichtplanung bedarf detaillierter Informatio-nen, um Normen für Beleuch-tungsstärken und Sehkomfort zu erfüllen. Für die Simulationspro-gramme bieten die Leuchtenher-steller Dateien mit lichttechni-schen Daten der Leuchten an.

E RatgeberSimulation und BerechnungPlanungsdaten

Lichtsimulation Wartungswert


Für die Lichtsimulation kann der Anwender Informationen zur dreidimensionalen Lichtstärke-verteilung und Geometrie nutzen. Damit lassen sich Beleuchtungs-stärken und Leuchtdichten ermit-teln und der visuelle Eindruck der Leuchte im Raum bewerten.

E RatgeberSimulation und Berechnung | PlanungsdatenLichtsimulation

IES / Eulumdat DXF i-drop


IES / Eulumdat Das IES-Datenformat ist ein inter-national gängiges Datenformat zur Beschreibung der Lichtstärke-verteilung von Leuchten. Es kann in einer Vielzahl von Lichtpla-nungs-, Berechnungs- und Simu-lationsprogrammen verwendet werden. Das Format ist ursprüng-lich der Standard der IESNA (Illuminating Engineering Society of North America) gewesen. Die aktuelle Version ist IES LM-63-02. Eulumdat ist das europäische Lumen Datenformat als Pendant zu IES.

E

DXF Das DXF-Format speichert die Geometrie einer Leuchte. Mate-rialien und Lichtverteilung sind in diesem Austauschformat nicht gespeichert. Dieses Datenformat lässt sich in die meisten CAD-Sys-teme importieren. DXF-Daten mit 2D-Elementen dienen in der Pla-nung zum Eintragen der Leuchten in den Deckenspiegel. DXF-Daten mit 3D-Elementen ergeben einen anschaulichen Eindruck der Leuchten bei räumlichen Darstel-lungen.

RatgeberSimulation und Berechnung | Planungsdaten Lichtsimulation

i-drop i-drop ist eine Technologie des Softwareherstellers Autodesk, die es ermöglicht, per „Drag & Drop“ Inhalte aus dem Internet in die Software-Anwendung zu über-tragen. Für die Lichtsimulation lassen sich virtuelle Leuchten mit den dazugehörigen photo-metrischen Daten direkt von der Website eines Leuchtenherstellers in das Simulationsprogramm einsetzen. Die Daten umfassen die 3d-Geometrie, Photometrie und Texturen. Eine Leuchte lässt sich direkt in die Szene der Licht-simulation an die gewünschte Position einfügen. Um die Leuchte automatisch an den Raumflächen oder beliebigen Flächennormalen auszurichten, muss das automa-tische Raster (autogrid) aktiviert sein. Mithilfe der inversen Kine-matik kann die Ausrichtung der Leuchte durch den Zielpunkt der Lichtquelle erfolgen. i-drop funktioniert zum Beispiel mit VIZ 4 VIZrender, 3ds Max 5 und 6, AutoCAD sowie DIALux.

Voraussetzung ist der Internet Explorer und die Aktivierung von Active X Funktionen.


E RatgeberSimulation und Berechnung | Planungsdaten Wartungswert

Zur Berechnung des Wartungs-wertes einer Beleuchtungsan-lage wird zu den Leuchten ein Leuchtenbetriebswirkungsgrad und Leuchtenwartungsfaktor angegeben.

Leuchtenbetriebs-wirkungsgrad

Leuchtenwartungs-faktor

415

Cleaning frequency (a)Environmental conditionsA Open luminairesB Open-top reflectorsC Closed-top reflectors D Closed reflectors E Dustproof luminairesF Luminaires with indirect emission

1 2 3P C N D P C N D P C N D0.96 0.93 0.89 0.83 0.93 0.89 0.84 0.78 0.91 0.85 0.79 0.730.96 0.90 0.86 0.83 0.89 0.84 0.80 0.75 0.84 0.79 0.74 0.680.94 0.89 0.81 0.72 0.88 0.80 0.69 0.59 0.84 0.74 0.61 0.520.94 0.88 0.82 0.77 0.89 0.83 0.77 0.71 0.85 0.79 0.73 0.650.98 0.94 0.90 0.86 0.95 0.91 0.86 0.81 0.94 0.90 0.84 0.790.91 0.86 0.81 0.74 0.86 0.77 0.66 0.57 0.80 0.70 0.55 0.45


E RatgeberSimulation und Berechnung | Planungsdaten Wartungwert

Leuchtenbetriebswirkungsgrad Der Leuchtenbetriebswirkungs-grad wird nach DIN/EN 13032/2 als LOR (Light Output Ratio) bezeichnet und beschreibt das Verhältnis des von einer Leuchte abgegebenen Lichtstroms zum Lichtstrom der verwendeten Lam-pen. Bei direkt/indirekt strahlen-den Leuchten werden zusätzlich die Komponenten „DLOR“ (Down Light Output Ratio) und „ULOR“ (Upper Light Output Ratio) ange-geben. Damit ist die Verteilung des Lichtstroms einer Leuchte in den unteren und oberen Halb-raum erkennbar.

Leuchtenwartungsfaktor Der Leuchtenwartungsfaktor (LMF) berücksichtigt den Rück-gang des Leuchtenlichtstromes in Folge der Verschmutzung der Leuchte. Er ist das Verhältnis des Betriebswirkungsgrades einer Leuchte zum Zeitpunkt der Reini-gung zu dem Neuwert. Er ist von der Bauform der Leuchte und der damit verbundenen Möglichkeit einer Verschmutzung abhängig. Für die Leuchten wird eine Klassi-fikation für den „Wartungsfaktor nach CIE“ angegeben.


Die Planungsbeispiele illustrie-ren, wie sich Lichtsimulationen sinnvoll im Planungsprozess einsetzen lassen. Die Visualisie-rungen erleichtern nicht nur die Optimierung der Leuchtenanord-nung, sondern helfen auch bei der Kommunikation von Konzepten. Die Beispiele geben zugleich eine historische Entwicklung wieder – vom ersten Einsatz virtueller Leuchten über Reflektorberech-nungen bis hin zur Darstellung dynamischer farbiger Lichtkon-zepte.

E RatgeberSimulation und BerechnungPlanungsbeispiele

Simulation Virtual Prototyping


Die Auswahl der Projekte gewährt einen Einblick, wie sich Simula tion bei Denkmälern, Sakralbauten, Verwaltungsgebäuden und in Verkaufsräumen einsetzen lässt.

E RatgeberSimulation und Berechnung | PlanungsbeispieleSimulation

Chiesa Dives in Misericordia

Brandenburger Tor Ara Pacis

Schottisches Parlament

BMW Mini Autohaus Film: Tune the light


Simulation Die Lichtplanung der Chiesa Dives in Misericordia stellt einen Meilenstein dar, da 1998 erstmals virtuelle Leuchten von ERCO zur Lichtsimulation eingesetzt wur-den. Damit ließen sich bereits in einem frühen Planungsstadium Konzeptvarianten darstellen, überprüfen und analysieren. In dem Gesamtmodell der Kirche kamen etwa 160 virtuelle Leuch-ten zum Einsatz. Die Einzelbilder aus dem Programm Lightscape wurden zu interaktiven Modulen kombiniert, zu denen alle Planer über das Internet Zugang hatten. So konnten sie unterschiedliche Lichtszenen beurteilen.

E

Planung Das Lichtkonzept arbeitet mit direktem, gerichtetem Licht zur Zonierung des Kirchenraumes und zur Akzentuierung der Hauptblickpunkte wie Altar und Kruzifix. Hierfür wurden die Strahler an der Stahlkonstrukti-on des Oberlichts montiert. Die andere Komponente des Konzepts entsteht durch die gleichmäßige Ausleuchtung der Innenseiten der gewölbten Betonschalen mit Scheinwerfern und Flutern, die oberhalb der Oberlichter montiert wurden.

Architekt:Richard Meier, New York

Lichtplaner:Fisher Marantz Stone, New York

Ort:Rom

RatgeberSimulation und Berechnung | Planungsbeispiele | SimulationChiesa Dives in Misericordia


E RatgeberSimulation und Berechnung | Planungsbeispiele | SimulationBrandenburger Tor

Simulation Das Brandenburger Tor, Wahrzei-chen von Berlin, wurde restau-riert und neu beleuchtet. Die Lichtplaner setzten im gesamten Planungsprozess intensiv Licht-simulationen ein. Probebeleuch-tungen waren nicht möglich, da das Gebäude von der Entwurfs-phase bis zur Eröffnung verhüllt war und dies bis zur Eröffnung blieb. Virtuelle Leuchten mit der photometrischen Lichtverteilung ermöglichten sowohl qualitative Aussagen als auch quantitative Analysen. Aus den Ergebnissen ließ sich die Anordnung und Ausrichtung der Leuchten ermit-teln. Der intensive Einsatz von Simulationen für den Wettbewerb trug entscheidend zum Erfolg des Entwurfs bei.

Planung Linsenwandfluter für den Boden-einbau akzentuieren die Säulen. Fluter mit einer asymmetrischen Lichtverteilung beleuchten homo-gen die Wandflächen der Tor-durchgänge. Die Scheinwerfer für das Quadriga-Denkmal auf dem Tor wurden großteils diskret auf umliegende Gebäude verteilt.

Architekt:Carl Gotthard Langhans (1732-1808)

Lichtplanung: Kardorff Ingenieure, Berlin

Ort:Berlin


Simulation Bei den Simulationen des antiken Friedensaltars Ara Pacis kam die Methode der Fototextur zum Einsatz. Der Tempel wurde kom-plett fotografiert und die Fotos den einzelnen Bauteilen zuge-ordnet. Das Programm DIALux ermöglichte damit einen recht realistischen Eindruck. Einen Schwerpunkt der Lichtsimulation bildete die Analyse des optima-len Lichteinfallswinkels für die Reliefs, um die Schattenbildung durch das auskragende Fries zu überprüfen und die Leuchten gut in die Architektur zu inte-grieren. Für die Außenansicht bei Nacht sorgte die Fototextur der Travertin-Wandscheiben und des Sockelreliefs. Das Modell wurde zugleich für Tageslicht-simulationen herangezogen. Die Einbettung der Architektur in die Umgebung erfolgte in einem Bild-bearbeitungsprogramm. Für die Nutzflächen im Gebäude erfolgte die Dokumentation der Beleuch-tungsstärken in Zahlen und mit Isoluxkurven.

E

Planung Der Besucher betritt das Gebäude durch ein geschlossenes Atrium, bevor ihm sich die tageslicht durchflutete Halle mit dem Altar öffnet. In den Nischen der Beton-gitterdecke montierte Strahler beleuchten die Reliefs des Tem-pels. Die mit einem Daylight-Konversionsfilter ausgestatteten Leuchten korrespondieren dort sehr harmonisch mit der Licht-farbe des Tageslichts. Die warme Lichtfarbe des Halogenlichts hebt dagegen die Farbe der Travertin Wandscheiben optimal hervor.

Architekt:Richard Meier, New York

Lichtplaner:Fisher Marantz Stone, New York

Ort:Rom

RatgeberSimulation und Berechnung | Planungsbeispiele | SimulationAra Pacis


Simulation Das schottische Parlament weist mit den asymmetrisch gewölbten Decken, der sichtbaren Tragkon-struktion für das Dach und der Sitzanordnung für das Parlament eine komplexe Geometrie auf, was die Lichtplanung erschwert. Diese Situation erforderte den Einsatz von Lichtsimulation, um Vorgaben für die Fernsehübertragung in Hinblick auf Lichtrichtung und Beleuchtungsstärke einzuhalten. Da die unterschiedlichen Entfer-nungen zwischen Leuchte und beleuchteter Fläche zu starken Helligkeitskontrasten führten, wurde die Beleuchtungsstärke auf den Gesichtern am Besprechungs-tisch berechnet und gegebe-nenfalls durch weitere Leuchten erhöht. Das Programm „Autodesk 3ds Max“ ermöglichte es, virtuelle Leuchten mit 3D-Geometrie und photometrischem Datensatz ein-zusetzen, die auch eine Überprü-fung der Leuchtengröße im Raum ermöglichten. Für die Ausführungsplanung wur-de eine eigene Anwendung ent-wickelt, die für die 900 Leuchten die 3D-Informationen der Simula-tion in 2D-Zeichnungen umsetzte und entsprechend die Leistung, Position, Ausrichtung und Ansicht der jeweiligen Leuchte aufführte.

E RatgeberSimulation und Berechnung | Planungsbeispiele | SimulationSchottisches Parlament

Grundriss

3D-Modell

Studie zur Leuchtenanordnung

Analyse der Beleuchtungsstärke

Anwendung zur Analyse der Beleuchtungsstärke

Test Rendering


Planung Im Plenarsaal erzielen 200 Strah-ler mit Variolinse für HIT-CE 150W mit 4200K das für die Fern-sehübertragung notwendige hohe Beleuchtungsniveau und gewähr-leisten dabei guten Sehkomfort für die Parlamentarier. Über die Variolinse kann der Lichtplaner den Ausstrahlungswinkel indi-viduell einstellen und die unter-schiedlichen Entfernungen zur beleuchteten Fläche ausgleichen.

Architekt:EMBT Enric Miralles, Benedetta Tagliabue, Barcelona; RMJM, Edinburgh

Lichtplaner:Office for Visual Interaction (OVI), New York

Ort:Edinburgh

Simulation: Pierre-Félix Breton, Montrealwww.pfbreton.com

E RatgeberSimulation und Berechnung | Planungsbeispiele | SimulationSchottisches Parlament


Simulation Mit den Simulationen für das Autohaus wurde einerseits das Lichtkonzept überprüft und andererseits dem Bauherren die Planung anschaulich präsentiert. Zum Leistungsumfang der Simu-lationen gehörte die Berechnung der Beleuchtungsstärke und Leuchtdichte für die Autos, Wän-de und Arbeitsflächen, um kri-tische Leuchtdichtekontraste zu analysieren und Blendung zu ver-meiden. Gegenüber der Verwen-dung ausschließlich technischer Zeichnungen mit Grundriss und Schnitt verhalfen die Visualisie-rungen den Planungsbeteiligten zu einer besseren räumlichen Vor-stellung der Lichtlösung.

E

Planung Die blendfreie Grundbeleuchtung der Halle erfolgt über Pendel-Downlights für Halogen-Metall-dampflampen 150W. Zusätzliche Strahler an abgependelten Lichtstrukturen heben einzelne Präsentationsflächen hervor. Sie sorgen für Brillanzeffekte auf Metall und Glas. Eine Reihe von Uplights umreißt die Gebäude-kontur, indem sie die Alumi-niumlamellen des Kragdaches beleuchten.

Architekt:Scaramuzza/Rubelli

Lichtplaner:Piero Comparotto, Arkilux, Verona

Ort:Brescia

RatgeberSimulation und Berechnung | Planungsbeispiele | SimulationBMW Mini Autohaus


Simulation Die Lichtsimulation von dynami-schem, farbigem Licht bei Bewe-gungen durch den Raum gestaltet sich sehr komplex. Bei einem Film können sich die Einzelbilder sowohl in der Veränderung des Lichts als auch in der Perspektive unterscheiden. Um eine möglichst hohe Flexibilität im Entwurf zu erhalten, wurden Leuchtengrup-pen separat ohne Einstellungen der endgültigen Lichtfarbe berechnet. Das Videobearbei-tungsprogramm ermöglichte es, die Filme der verschiedenen Leuchtengruppen zusammen-zustellen und die dynamischen Farbeinstellungen vorzunehmen. So ließen sich Farbanpassungen vornehmen, ohne den Film neu berechnen zu müssen.

E

Planung In dem Veranstaltungsraum akzentuieren eng strahlende Strahler die einzelnen Tische und lassen diese als Inseln wirken. Fluter, die über eine variable Lichtfarbe verfügen, verändern die Atmosphäre durch einen Farb-wechsel. Die Projektion von Gobos lässt Lichtmuster als Blickfang entstehen.

Simulation: Aksel Karcher, Berlinwww.akselkarcher.com

RatgeberSimulation und Berechnung | Planungsbeispiele | SimulationFilm: Tune the light


Das Virtual Prototyping in der Leuchtenentwicklung versucht in einer frühen Entwurfsphase durch Simulationen ästhetische und technische Aspekte wie Lichttechnik, Statik und Thermik zu analysieren, ohne dass eine reale Leuchte vorhanden ist. Das Verfahren beschleunigt den Ent-wicklungsprozess und sichert die Entscheidung zwischen Entwurf-salternativen ab.

E RatgeberSimulation und Berechnung | PlanungsbeispieleVirtual Prototyping

Leuchten Reflektor


E RatgeberSimulation und Berechnung | Planungsbeispiele | Virtual PrototypingLeuchten

Simulation Um einen Leuchtenentwurf in Form und Ästhetik mit bestehen-den Produktfotografien in Bezug zu setzen, wird ein Leuchtenmo-dell in einem virtuellen Fotostu-dio simuliert. Die reale Beleuch-tungssituation des Fotostudios wird in die Software übertragen, indem man das Fotostudio digital in einem HDR Format fotografiert. Eine Spiegelkugel steht dabei an der Position der abzubildenden Leuchte und der Fotograf nimmt mit unterschiedlichen Belich-tungszeiten eine Fotoreihe auf. Daraus errechnet ein entspre-chendes Bildbearbeitungspro-gramm ein High Dynamic Range Image (HDRI). Im Gegensatz zu konventionellen Digitalfoto-grafien lässt sich mit HDRI ein größerer Leuchtdichtekontrast abdecken. Das HDR Bild wird als Umgebung in das Simulations-programm importiert und liefert Informationen über Lichtrichtung, Lichtfarben, relative Leucht-dichten, Art der Schatten und Spiegelungen, wie sie im realen Fotostudio vorhanden sind.

Leuchtendesign: ERCO

Simulation: ERCO; Aksel Karcher, Berlin


E RatgeberSimulation und Berechnung | Planungsbeispiele | Virtual PrototypingReflektor

Simulation Durch die Simulation von Reflek-toren kann man in kurzer Zeit sehr präzise Aussagen über Licht-verteilungen vornehmen, ohne auf kostenintensive Werkzeuge für Reflektor-Prototypen zurück-greifen zu müssen. Für die Reflek-torsimulation werden zunächst die vorgesehenen Lampen im Detail vermessen und den einzel-nen Bauteilen der Lampe Leucht-dichten und weitere lichttechni-sche Eigenschaften zugeordnet. Anschließend definiert man die Geometrie von Lichtaustritts-öffnung und Lampenposition. Ausgehend von einer Reflektor-Grundform verändert der Kon-strukteur schrittweise die Kontur des Reflektors, um die gewünsch-te Lichtverteilung zu erreichen. Nach jeder Änderung der Kontur errechnet das Programm für eine Musterfläche die Beleuchtungs-stärke, um die Lichtverteilung beurteilen zu können und erstellt eine Lichtstärkeverteilungskurve der virtuellen Leuchte. Pro-gramme zur Reflektorsimulation basieren in der Regel auf dem Raytracing-Verfahren, bei dem die Strahlen von der Lichtquelle ausgehen.

Definition Lampeneigen-schaften

Rendering Lampe

Reflektorsimulation

Lichtverteilung auf Testfläche

Lichtverteilungskurve

Date post:	08-Jul-2020
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E Ratgeber - ERCO...Einführung Simulation Evaluation und Prä-sentation Quantitative und...

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