Ответ Стэна превосходен в объяснении измерений с практической точки зрения. Вы также, кажется, спрашиваете, в чем специфика, особенно вокруг стерадиан и конверсии из Lux в EV. Используя статьи Википедии, которые вы связали, и несколько дочерних ссылок оттуда, я думаю, что смогу объяснить несколько вещей, а остальное оставлю до экстраполяции.
Прежде всего, стерадианы . Странный термин и странная концепция, однако, как только вы поймете, что это на самом деле, вещи станут более понятными. Чтобы сделать шаг назад, давайте сначала поговорим о радианах . Радиан - это угловая мера, что означает следующее:
Один радиан - это дуга, равная
в длину до радиуса круга.
Радиан измеряется в двумерной плоскости. Steradian похож на радиан, измеряется только в трех измерениях. Определение стерадиана следующее:
Один стерадиан - это круглое пятно на
поверхность сферы, чья площадь равна
на квадрат радиуса
сфера.
Стерадиан - это нечетная «проекция» двухмерного угла в трехмерное пространство, или то, что называется телесный угол . Пересечение двумерного угла с поверхностью сферы пересекает круговое пятно (которое само делится пополам радиальной дугой). Другой термин для него - квадрат радиан . Телесный угол, представляющий один стерадиан, вычисляется как:
θ = A/r^2
Что интригующе, это просто r 2 / r 2 или имеет единицы измерения m 2 * m -2 , что делает стерадиан, как и радиан, безразмерной спецификацией, описывающей фиксированную область на поверхности сферы относительно радиуса сферы.
Чтобы завершить определение стерадиана относительно сферы:
Телесный угол всей сферы
эквивалентно 4π ср.
Можно посмотреть на это по-другому:
Площадь поверхности сферы имеет
единица 4π ср.
Теперь, когда определение стерадиана отсутствует, мы можем прийти к более ясному пониманию взаимосвязи люмена с канделой . Согласно связанной статье в википедии:
1 лм = 1 кд ср
Или один люмен равен один кандела стерадиан . Кандела-стерадиан - это световая сила света, излучаемого стерадианом, который, как мы теперь знаем из приведенного выше обсуждения, представляет собой площадь круглого пятна на сфере, равную квадрату радиуса этой сферы.
Если мы привнесем источник света в обсуждение, чтобы сделать вещи более реальными, это привело бы к следующему. Предполагая, что у нас есть лампочка с радиусом 1,5 дюйма, что метры на 1 люмен, можно описать как испускающий 1 кд от любой области на поверхности этой лампы, измеряющей 1,5 " 2 (2,25" общая площадь) .
Полная лампочка на самом деле излучает в общей сложности 1 кд 4π ср или 12,57 лм со всех углов. Однако экспонометр не будет измерять 12,57 лм, потому что он измеряет только от одного угла до колбы, а не от всех углов до колбы. Если мы предположим, что наш экспонометр эффективно чувствителен к примерно одному стерадиану, то он будет измерять 1 люмен.
Дополнительные вопросы?
В: Можно спросить, почему приравнивают 1 люмен к 1 канделе стерадиану, а не только к 1 канделе?
A: Ответ геометрия . Описание канделы полезно для того, чтобы сообщить нам количество света, но не обязательно его концентрацию или форму и размер излучения. Цель введения стерадианов в смесь состоит в том, что она включает в себя определенную геометрическую форму и площадь для источника света, излучающего свет.
Это становится более важным, когда у вас есть источник света высокой плотности. Например, лазерная указка малой мощности (милливатт) может составлять 250 000 Вт / ср. Теперь, когда вы рассматриваете возможности плотности, скажем, глаз в 120000 Вт / ср, это становится более чем тривиальным - понимаете? Ой, подождите, вы не увидите!
Согласно википедии, один люкс - это измерение люменов на квадратный метр. В единицах измерения, поскольку один лм равен один компакт-диск , то:
1 lux = 1 cd sr/m^2
Если я правильно понимаю, это можно прочитать, так как 1 люкс эквивалентен количеству света, полученного на поверхности, освещаемой источником света с радиусом один метр, который излучает 1 кд стер световой мощности в направлении измеряемой поверхности.
Преобразование lux в EV является довольно простым, в котором используется постоянная C. Я не могу конкретно сказать, как получается C, однако, если предположить, что «общее» значение 250 является точным, простая формула для преобразование из люкс в EV будет:
EV = log 2 (E * S) / C
Где S - датчик ISO, а E - освещенность в люксах. Если мы предположим, что сцена освещена 1 люкс, а наш ISO равен 100, то (длинная стрелка, переведенная в основание десять логарифм для вычисления на обычном калькуляторе):
EV = log 2 (1 * 100) / 250
EV = log 2 100/250
EV = log 2 0,4
EV = log 10 0,4 / log 10 2
EV = -0,398 / 0,301
EV = -1,322
Довольно низкое значение экспозиции, однако, что можно ожидать при слабом освещении в 1 люкс. Чтобы пойти другим путем и выяснить, сколько освещения вам нужно для поддержки определенного EV, мы можем изменить преобразование между EV и E (длинная стрелка):
EV = log 2 (E S) / C
2 EV = 2 log 2 (E S) / C
2 EV = E * S / C
2 EV * C / S = E * S / C * C / S
2 EV * C / S = E
E = 2 EV * 250/100
Это приводит нас к простой простой формуле для вычисления люкс из EV (при ISO 100):
E = 2 EV * 2,5
Если наш целевой EV равен 1, то мы вычисляем люкс следующим образом:
E = 2 1 * 2,5
E = 2 * 2,5
E = 5
Для экспозиции одного EV нам нужно ровно 5 люкс освещения, или 5 кд ср / м ^ 2, или 5 лм / м ^ 2.
Дополнительные вопросы?
В: Кто-то может спросить, зачем измерять люксы, которые являются лм / м ^ 2, а не просто измерять люмены?
A: Ответ будет единицами или, более конкретно, единицами площади, которые человек может легко распознать. Кандела-стерадиан полезна для описания количества и геометрии, однако сам стерадиан сам по себе не имеет единиц измерения. Он чисто определяет геометрию, но не определяет какую-либо конкретную область. Стерадиан - это стерадиан, независимо от фактического радиуса сферы. Однако кандела-стерадиан на квадратный метр привносит достаточную единичную специфику, чтобы мы могли более четко понять, сколько на самом деле света 1 люкс (что, прямо скажем, совсем немного).