2016年04月30日

[物理] 廊下に入り込む光

【問】次の画像のおかしい点はどこか。


テレビアニメ『とある科学の超電磁砲』第1話より引用

 3DCGで似た状況を作ってシミュレートしてみる。

 空を青く、地面を茶色にしてラジオシティでレンダリングしたところ、廊下内は上半分が茶色く、下半分が青くなった。なぜか。

 環境光は、球面の内側からの光と解釈できる。
 光は直進するので、空からの光は窓を通って床と壁の下半分に届く。地面からの光は天井と壁の上半分に届く。
 仮に床に寝そべって窓を見上げれば、空のみが見え、地面は見えない。ということは、床には空からの光しか(直接には)届いていないということだ。

 こうして床や天井に当たった光が二次反射を起こして、窓側の壁に当たる。二次反射は弱いので、近くで起きた反射の影響を主に受ける。だから壁の下半分は青くなり、上半分は茶色くなる。

【解答】廊下の内部を照らす光の色が、上下逆になっている。

 これは実際に窓のある風呂場などで、晴れた日に確認できる。

※地面より空の方が明るいんじゃないかと思う人もいるかもしれないが、直射日光の当たった地面は空より明るくなる場合がある。


【おまけ】
 廊下の壁を取り除いていくとどうなるのだろう。

※本来は壁を取り除くほど明るく照らされるが、ハレーションを起こして見にくくなるので、適時明るさを下げている。

●窓側の壁を取り除いた

 まだ上半分が茶色く、下半分が青い。

●天井を取り除いた

 真っ青になった。
 天井が受け止めていた地面の光がなくなり、天井のあった所から空の光が大量に入り込んだからだ。
 壁の上部を茶色い光が少し照らしている。

●床を取り除いた

 天井を取り除いたのと反対の結果。

●天井と床を取り除いた

 ほぼ単色になった。

posted by 葛 at 17:56 | Comment(0) | その他3Dグラフィック
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