Czytaj także -

Aktualne wydanie

2021 04 okladka

Świat Szkła 04/2021

User Menu

 

 ET-160x600-PL-3

 

 

 

facebook12

czytaj newsy Świata Szkła

- więcej szklanej architektury

 

Baztech

Miesięcznik Świat Szkła

indeksowany jest w bazie

czasopism technicznych

 

 

Tagi Globalne

Przykładowe wydanie

Świat Szkła 3/2021

2021 03 okladka1

(do pobrania) 

Wydanie Specjalne

okladka Dom inteligentny 22

(w opracowaniu) 

 dom bez barier okladka

gotowy

20200909przeciwpozarowe przegrody budowlane

 

Fasady przeszklone termika akustyka odpornosc ogniowa 2016

 

okna pasywne 2015a

 

Fotowoltaika w architekturze okladka

 

20140808Przegrody przeciwpozarowe

 

konstrukcje szklane

 

20140533 Konstrukcje przeszklone 2

 

Katalog 2021 okladka

 

banner konferencja 04 2019

 RODO

 

baner glaslift smartlift b2

Artykuły z ostatniego wydania miesięcznika Świat Szkła

Pierwszy raz w historii Kongres Stolarki Polskiej w digitalu

Już wkrótce - 15 czerwca br., odbędzie się kolejna edycja Kongresu Stolarki Polskiej. Z uwagi na aktualną sytuację epidemiczną w kraju oraz światowe trendy, wydarzenie będzie miało charakter digitalowy. Forma przekazu online czyni Kongres niezwykle dostępnym dla szerokiego grona osób zainteresowan...

VITRO MIX

Tecglass z przyjemnością przedstawia Państwu nową technikę VITRO MIX, kompaktowe i kompleksowe rozwiązanie stworzone do produkcji dowolnego kolorowego premiksu - wcześniej przygotowanej mieszanki w fabrycznym laboratorium.

MOLVER z grupy FENZI uzyskuje certyfikat CEKAL

Jakość i wysokie parametry użytkowe sit molekularnych MOLVER do szyb zespolonych zostały potwierdzone certyfikatem CEKAL. Certyfikat ten świadczy o skutecznej efektywności produktów grupy FENZI i ich zgodności z najsurowszymi standardami branżowymi. Ponadto dokument ten gwarantuje firmie i jej klien...

Szkło laminowane na straży bezpieczeństwa użytkowników

Współczesna architektura bazuje na odważnych, innowacyjnych projektach, w których nie ma miejsca na kompromisy – zarówno pod względem designu, jak i stosowanych materiałów oraz rozwiązań. Prawdziwym superbohaterem takiego zrównoważonego budownictwa jest nowoczesne szkło, które nie tylko doskonale s...

Najnowsza japońska „architektura materiałów”: szkło i stal. Część 2

Artykuł ten jest kontynuacją cyklu poświęconego najnowszym, przełomowym realizacjom architektonicznym wyrażającym estetykę nowoczesnych materiałów w połączeniu ze szkłem. W części 1 [15] omówiono efekty maksymalnej przezroczystości i symbiozy tych elementów: płynności, ruchu i miękkich przestrzeni ...

Biblioteka Deichman Bjørvika w Oslo

Norweski spektakl światła Jeśli uważasz, że biblioteki są staromodne, przemyśl to jeszcze raz. Weźmy na przykład nową Bibliotekę Deichman Bjørvika w Oslo. Nowy budynek zaprojektowany przez Atelier Oslo i Lund Hagem Architects jest obiektem, który łączy innowacyjne myślenie z energooszczędną archite...

System montażu w zewnętrznej warstwie izolacji cieplnej ISO-TOP WINFRAMER „TYP 3“ sprawdzony pod kątem RC 2

System montażu w zewnętrznej warstwie izolacji cieplnej ISO-TOP WINFRAMER „TYP 3” firmy ISO-Chemie, został w szerokim zakresie przebadany w instytucie Holzforschung Austria pod kątem właściwości antywłamaniowych ujętych w certyfikacie RC 2.

Płyty konstrukcyjne do montażu naściennego

Firma ISO-Chemie przedstawia nowe rozwiązanie – płyty izolacyjne, z których można przygotować elementy konstrukcyjne wykorzystywane do montażu okien w warstwie zewnętrznej izolacji cieplnej. ISO-TOP PŁYTY KONSTRUKCYJNE WF3 wykonane są z wysoce gęstego THERMAPORU, a więc takiego samego materiału, ja...

Hotel Nobu w Warszawie: ponadczasowa elegancja w połączeniu ze współczesnym designem

Nowy designerski hotel Nobu to wyjątkowe miejsce na mapie stolicy Polski: jego niezwykła architektura łączy styl art déco lat dwudziestych XX wieku z nowoczesnością. Ekskluzywny 5-gwiazdkowy hotel, założony przez laureata Oscara Roberta de Niro, japońskiego szefa kuchni Nobu Matsuhisę i biznesmena ...

Nowy system okienny VEKA – więcej światła, więcej możliwości projektowych

Renomowany producent profili okiennych z PVC – VEKA Polska – wprowadza na rynek nowy system drzwi podnoszono-przesuwnych VEKAMOTION 82 i VEKAMOTION 82 MAX. To udoskonalone rozwiązanie do zabudowy drzwi tarasowych o dużych gabarytach, które jest efektem stosowania zaawansowanych technologii podnosząc...

Komfort we wszystkich porach roku

Każdy chyba lubi, gdy w jego domu jest duża ilość naturalnego światła – nie tylko poprawia ono nasze samopoczucie i nastrój, ale też zmniejsza zużycie energii elektrycznej zużywanej na sztuczne oświetlenie. Poza tym promienie słoneczne przenikające do wnętrza zapewniają też przyjemne, bezpłatne ogr...

Ochrona przeciwsłoneczna budynków mieszkalnych

Proste projektowanie i weryfikacja metodą diagramów ift Duże szklane powierzchnie wprowadzają słońce, ciepło i światło do budynku, poprawiając w ten sposób jego efektywność energetyczną. Aby uniknąć lub przynajmniej ograniczyć przegrzewanie się pomieszczeń oraz konieczność stosowania w związku z ty...

Automatyczne napędy drzwi

Instalowane w wejściach do budynków mieszkalnych i zamieszkania zbiorowego oraz użyteczności publicznej drzwi zewnętrzne, a także drzwi wewnętrzne znajdujące się w pomieszczeniach w tych obiektach, mogą być otwierane ręcznie lub automatycznie. Drugi z wymienionych sposobów wymaga wyposażenia drzwi w...

Innowacyjna propozycja firmy FORVET

FRANCESCA to pierwsze centrum robocze, które automatycznie kontroluje pozycjonowanie dowolnych formatek, wykonując operacje wiercenia, pogłębiania i frezowania.

LISEC SplitFin – dwie wieże

LiSEC od ponad 20 lat jest synonimem wysokiej jakości obróbki szkła za pomocą tarcz obwodowych. Wcześniej proces ten przebiegał przy udziale pionowych maszyn typu all-in-one lub złożonych (BAZ, KBF itp.). Główną zaletą tych maszyn jest możliwość obróbki dużych i skomplikowanych arkuszy w jednym etap...

Q4GLASS: „Obróbka szkła, nowe wyzwania, rozwój z pasją – to jest nasza filozofia”

Firma Q4Glass powstała dwanaście lat temu, cały czas szybko się rozwija, realizując coraz bardziej ambitne projekty, zdobywając silną renomę i obsługując coraz więcej klientów w Polsce i za granicą. Rozszerzając swój park maszynowy i wykorzystując najnowszą technologię firma wybrała FOREL jako dosta...

Red Dot w rękach VITRINTEC

Dla większości z nas wartością nadrzędną jest bezpieczeństwo. W VITRINTEC, każdego dnia dążymy do osiągnięcia rozwiązań technologicznych mających na celu ochronę zdrowia i życia ludzi. Z tej właśnie potrzeby postanowiliśmy stworzyć ognioodporne i dymoszczelne systemy ścian działowych o budowie alumi...

Wizualne odwzorowanie nowoczesnych fasad szklanych. Część 1

Wybór szkła stanowi jeden z kluczowych aspektów procesu decyzyjnego i projektowania przeszklonych ścian osłonowych, między innymi dla architektów, inżynierów i inwestorów. Szeroka gama zaawansowanych technologicznie powłok i różne techniki obróbki powierzchni wraz z innowacyjnymi, inteligentnymi te...

Zaproponuj kandydata do nagrody Jorma Vitkala Award of Merit

Cztery lata temu, podczas wydarzenia Glass Performance Days (GPD) w 2017 r., Została utworzona nagroda Jorma Vitkala Award of Merit (JVAM) w uznaniu wybitnych indywidualnych zasług dla przemysłu szklarskiego. Nagrodę tę otrzymał sam Jorma Vitkala jako pierwszy w historii laureat podczas 25-lecia GPD...

Pierwszy digitalowy Kongres Stolarki Polskiej już za 14 dni

15 czerwca br. odbędzie się XI Kongres Stolarki Polskiej – najbardziej oczekiwane wydarzenie w branży budowlanej. Tym razem cenieni prelegenci, reprezentujący m.in. BCC, EY Polska czy Microsoft Technology Center, spotkają się z uczestnikami w środowisku wirtualnym. Przewidziane są dwa wyjątkowe blok...

VEKAPRO – seria środków czyszcząco-pielęgnujących do okien

Producent profili okiennych VEKA oferuje produkty do pielęgnacji okien. VEKAPRO Daily Clean jest przeznaczony do regularnego mycia profili, uszczelek i szyb.

Glasbau 2021

W tegorocznym wydaniu Glasbau 2021, w licznych artykułach uznanych ekspertów, przedstawiono aktualny stan wiedzy w zakresie konstrukcji ze szkła strukturalnego. Zrównoważone i odporne systemy elewacyjne przyszłości są przedmiotem dyskusji, a także podlegają ocenie w zakresie właściwego zastosowania...

Najnowsze osiągnięcia w projektowaniu i badaniach konstrukcji szklanych

Konferencja Techniczna miesięcznika Świat Szkła. Za nami kolejne już spotkanie, tym razem w postaci webinarium online, poświęcone szeroko rozumianej tematyce budowlanych przegród przeszklonych. Eksperci z Instytutu Techniki Budowlanej (a dokładniej z Zakładu Inżynierii Elementów Budowlanych), Poli...

10 lat produkcji Super Spacer® w Heinsberg w Niemczech

,  Europe GmbH ma powód do dumy W roku 1989 firma Edgetech I.G. Inc. wprowadziła na rynek amerykański system ciepłej ramki dystansowej Super Spacer®, bazujący na silikonie. Miało to miejsce trzy lata przed szczytem klimatycznym w Rio de Janeiro i na długo przed tym, zanim na dobre zaczęto zwra...

Portowe miasto Gdynia: Yacht Park kreuje nową panoramę miasta

Połączenie unikalnej lokalizacji, historycznego tła i nowoczesnej architektury wyróżnia polskie miasto portowe Gdynia. W postindustrialnej części centrum miasta, która wcześniej była zamknięta dla publiczności jako obszar portowy, obecnie w ramach rewitalizacji nabrzeża powstaje luksusowy kompleks m...

Zawiasy do drzwi drewnianych, metalowych, tworzywowych i szklanych

Zawiasy służą do połączenia skrzydeł z ościeżnicami budowlanych wyrobów otworowych, w tym drzwi rozwieranych. Ich podstawowym zadaniem jest zapewnienie bezpiecznego oraz sprawnego, zgodnego z przypisaną im funkcją, działania skrzydeł zawieszonych na ościeżnicy. Konstrukcja zawiasów powinna uwzględn...

Potencjalne oszczędności dzięki roletom oraz okiennicom przesuwnym i składanym

Oszczędzaj energię dzięki zmiennej ochronie termicznej (TWS)Oszczędzanie energii potrzebnej do ogrzewania i chłodzenia budynków mieszkalnych i biurowych to konieczność w obliczu rosnących kosztów energii i redukcji emisji CO2.

Sztuka za szkłem, czyli jak zadbać o profesjonalną ekspozycję dzieła

Kiedy w ubiegłym stuleciu szyldy i afisze zawitały na miejskie słupy i tablice ogłoszeniowe nikt nie przypuszczał, że za kilkadziesiąt lat zagoszczą na salonach. Obecnie plakat jest ikoną nowoczesnej sztuki, a różnorodność technik jego wykonania zapewnia twórcom swobodę w prezentowaniu artystycznyc...

Łączniki montażowe szklanych balustrad

Współczesne trendy architektoniczne charakteryzują się coraz większymi przeszkleniami budynków. Odnosi się to również do balustrad, zarówno balkonowych, tarasowych, jak i schodowych. W celu zagwarantowania skutecznej ochrony przed upadkiem, balustrady powinny być montowane i kotwione w sposób zapew...

60 lat LiSEC – plany na jubileuszowy rok

LiSEC w 2021 roku obchodzi 60-lecie istnienia, wspominając pełną sukcesów i bogatą w wydarzenia historię. Od sześciu dekad firma dostarcza innowacyjne, indywidualne i kompletne rozwiązania w zakresie obróbki i wykańczania szkła płaskiego. Jednak to na przyszłości tak naprawdę koncentruje się LiSEC. ...

Technologia hartowania, a jakość szkła

Jakość szkła jest ważną kwestią w dziedzinie szkła hartowanego, a zainteresowanie nim stale rośnie i to nie tylko ze względu na jego ogromny wpływ na koszty produkcji.

RCN SOLUTIONS wprowadza nową, innowacyjną technologię RD CLEAN CONCEPT

Laminowanie szkła z użyciem folii EVA daje niesamowite możliwości.

Najbardziej kompaktowa obróbka

Gdzie zainstalowano pierwszą Vertmax One? Krótko po ubiegłorocznej światowej premierze najnowszej propozycji INTERMAC pionowa obrabiarka trafiła do poznańskiej firmy FEMA-GLASS. Właściciel za każdym razem obiecuje sobie, że to ostatnia maszyna, którą kupuje, by dzierżyć palmę pierwszeństwa w szeroko...

Giętarka do profili FOREL z nowym „pakietem” do obróbki ramek plastikowych

Dzięki opatentowanemu rozwiązaniu „Smart Arm (Inteligentne Ramię)” FOREL zrewolucjonizował rynek i wprowadził nowy poziom jakości gięcia elementów dystansowych. Teraz można łatwo obrabiać każdy rodzaj ramki dystansowej, doskonale kalibrując każde zagięcie za pomocą dedykowanego oprogramowania

Automatyzacja procesu hartowania szkła płaskiego

Ostatnio dużo słyszymy o automatyzacji, internecie rzeczy i cyfryzacji. Co oznaczają te terminy? Jakie to ma przełożenie dla branży hartowania szkła?

Ekologiczna strona VITRINTEC

Recycling to nic innego, jak metoda ochrony środowiska naturalnego. Obejmuje on odzyskiwanie surowców z produktów odpadowych i wykorzystywanie ich do produkcji nowych, poszukiwanych towarów. Oprócz szkła i stali, aluminium jest jednym z najłatwiejszych materiałów do recyklingu na naszej planecie. ...

Laboratorium Elementów Budowlanych ITB z rozszerzonym zakresem badań

Instytut Techniki Budowlanej jest największą jednostką badawczą działającą w obszarze budownictwa w Polsce i jednocześnie dobrze rozpoznawalną zarówno w Europie, jak i na świecie. Dzięki doświadczonej kadrze wykorzystującej najnowsze metody badawcze i specjalistyczną aparaturę pomiarową, wspiera roz...

Wizualne odwzorowanie nowoczesnych fasad szklanych. Część 2

Wybór szkła stanowi jeden z kluczowych aspektów procesu decyzyjnego i projektowania przeszklonych ścian osłonowych, między innymi dla architektów, inżynierów i inwestorów. Szeroka gama zaawansowanych technologicznie powłok i różne techniki obróbki powierzchni wraz z innowacyjnymi, inteligentnymi tec...

  • Pierwszy raz w historii Kongres Stolarki Polskiej w digitalu

  • VITRO MIX

  • MOLVER z grupy FENZI uzyskuje certyfikat CEKAL

  • Szkło laminowane na straży bezpieczeństwa użytkowników

  • Najnowsza japońska „architektura materiałów”: szkło i stal. Część 2

  • Biblioteka Deichman Bjørvika w Oslo

  • System montażu w zewnętrznej warstwie izolacji cieplnej ISO-TOP WINFRAMER „TYP 3“ sprawdzony pod kątem RC 2

  • Płyty konstrukcyjne do montażu naściennego

  • Hotel Nobu w Warszawie: ponadczasowa elegancja w połączeniu ze współczesnym designem

  • Nowy system okienny VEKA – więcej światła, więcej możliwości projektowych

  • Komfort we wszystkich porach roku

  • Ochrona przeciwsłoneczna budynków mieszkalnych

  • Automatyczne napędy drzwi

  • Innowacyjna propozycja firmy FORVET

  • LISEC SplitFin – dwie wieże

  • Q4GLASS: „Obróbka szkła, nowe wyzwania, rozwój z pasją – to jest nasza filozofia”

  • Red Dot w rękach VITRINTEC

  • Wizualne odwzorowanie nowoczesnych fasad szklanych. Część 1

  • Zaproponuj kandydata do nagrody Jorma Vitkala Award of Merit

  • Pierwszy digitalowy Kongres Stolarki Polskiej już za 14 dni

  • VEKAPRO – seria środków czyszcząco-pielęgnujących do okien

  • Glasbau 2021

  • Najnowsze osiągnięcia w projektowaniu i badaniach konstrukcji szklanych

  • 10 lat produkcji Super Spacer® w Heinsberg w Niemczech

  • Portowe miasto Gdynia: Yacht Park kreuje nową panoramę miasta

  • Zawiasy do drzwi drewnianych, metalowych, tworzywowych i szklanych

  • Potencjalne oszczędności dzięki roletom oraz okiennicom przesuwnym i składanym

  • Sztuka za szkłem, czyli jak zadbać o profesjonalną ekspozycję dzieła

  • Łączniki montażowe szklanych balustrad

  • 60 lat LiSEC – plany na jubileuszowy rok

  • Technologia hartowania, a jakość szkła

  • RCN SOLUTIONS wprowadza nową, innowacyjną technologię RD CLEAN CONCEPT

  • Najbardziej kompaktowa obróbka

  • Giętarka do profili FOREL z nowym „pakietem” do obróbki ramek plastikowych

  • Automatyzacja procesu hartowania szkła płaskiego

  • Ekologiczna strona VITRINTEC

  • Laboratorium Elementów Budowlanych ITB z rozszerzonym zakresem badań

  • Wizualne odwzorowanie nowoczesnych fasad szklanych. Część 2

 pl 480x100 AW Banner 201208

 

baner4 abprojekt

 

 LiSEC SS Konfig 480x120

 

a Baner-1

 

 Baner 2

 

20210522 POiD XI Kongres Stolarki Polskiej

Wizualne odwzorowanie nowoczesnych fasad szklanych. Część 1

Wybór szkła stanowi jeden z kluczowych aspektów procesu decyzyjnego i projektowania przeszklonych ścian osłonowych, między innymi dla architektów, inżynierów i inwestorów.

 

Szeroka gama zaawansowanych technologicznie powłok i różne techniki obróbki powierzchni wraz z innowacyjnymi, inteligentnymi technologiami szklenia, takimi jak szyby o zmiennej przezierności (switchable glazing) i systemy kontroli słonecznej, oferują wiele opcji umożliwiających osiągnięcie założeń projektowych i wymagań efektywności energetycznej.

 

Wstęp

Bogata oferta nowoczesnych szyb stawia architektom i inżynierom wyzwania dotyczące wyboru między dwoma przeciwstawnymi kryteriami - efektywnością energetyczną (szczególnie w lecie gdy musimy chronić się przed słońcem) oraz czystym (niezakłóconym) widokiem.

 

Podczas gdy inżynierowie w swoich analizach dotyczących efektywności optycznej i termicznej polegają na bardzo dokładnych i spójnych narzędziach analitycznych oraz numerycznych, wizualizacja (przedstawienie cech oszklenia za pomocą obrazu) wybranych systemów oszklenia przez architektów i wizualizatorów zależy od subiektywnych szacunków właściwości szkła, dając niejedonoznaczne, często mylące wyniki.

 

Dlatego też w przypadku analiz jakościowych szkła początkowy wybór oszklenia jest tradycyjnie oparty na ocenie na podstawie małych próbek szkła, później ocena ta jest weryfikowana za pomocą pełnowymiarowych wizualnych makiet (prototypów) rzeczywistych elewacji. Oprócz tego, że jest to proces bardzo kosztowny i czasochłonny, nakłada również ograniczenia na możliwość zrealizowania wizji projektanta poprzez drastyczne zmniejszenie palety opcji i powtarzalności projektu.

 

Natomiast obrazy generowane komputerowo oferują nieograniczone opcje i dużą elastyczność przy ułamku zużytego czasu i kosztów w porównaniu z rzeczywistymi makietami. Dlatego w niniejszym artykule zaproponowano uogólnione, oparte na fizyce podejście do wirtualnego odwzorowywania (prototypowania) w celu elastycznego projektowania szkła i bezkonfliktowej komunikacji między uczestnikami inwestycji (architekt, wykonawca, inwestor) – dzięki minimalizacji rozbieżności między wirtualnymi wizualizacjami i rzeczywistymi makietami.

 

2021 04 45 1 

Rys. 1. Przepuszczalność szkła z naniesioną powłoką na bazie srebra – w zależności od grubości warstwy srebra [10] (po lewej); Właściwości optyczne powłok bez srebra i powłok na bazie srebra [11] (po prawej)

 

 

Poprzednie prace
Wizualizacje oszklenia, dokładnie odwzorowujące fizyczną rzeczywistość, w przeszłości opierały się głównie na sprawdzonych symulacjach promieniowania (radiance)1 przy użyciu modułu rpict [1].

 

Jednak analiza promieniowania bazuje na uproszczeniach, takich jak reprezentowanie/odwzorowanie przez pojedynczą taflę szkła – właściwości szyb z wieloma taflami. Pominięte są tu dane dotyczące wielokrotnych odbić i zniekształceń optycznych (przy wyższych kątach padania) w szybach zespolonych złożonych z wielu tafli szklanych.

 

Ponadto szyby zespolone mogą zawierać laminowane tafle szkła, a także na taflach szkła mogą być naniesione różne powłoki i mogą występować różne obróbki powierzchni – wszystko to powoduje skomplikowane/ złożone odbicia promieniowania.

 

Jednym z podejść, które próbuje odwzorować i oszacować te odbicia, jest wzór/model odbicia promieniowania, który generuje opis promieniowania dla szyb zespolonych IGU, w tym powłok, międzywarstw i wielowarstwowego układu – może on być też stosowany do geometrii jednowarstwowej/jednopowierzchniowej.

 

Definicja materiału opiera się na danych Dwukierunkowej Funkcji Rozkładu Odbicia (Bidirectional Reflectance Distribution Function, BRDF)2 dla dwóch stron tafli szkła wyeksportowanych z programu LBNL Optics i przechowywanych w bibliotece ze skryptami optics2rad i optics2glazedb [2].

 

Jedno z zastosowań programu Radiance do wizualizacji działania ciekłokrystalicznych inteligentnych szyb zostało przedstawione w [3]. W raporcie omówiono występowanie różnych stanów „przełączalnego” oszklenia (switchable glass) w różnych warunkach środowiskowych.

 

Jednak pomimo tego, że program Radiance, oparty na Linuksie, został zaprojektowany do symulacji jakościowych i ilościowych, ma ograniczenia dotyczące praktycznej i szeroko rozpowszechnionej implementacji w branży komputerowego obrazowania grafiki (Computer Graphics Imaging CGI).

 

Wymaga on wirtualizacji do działania na komputerach z systemem Windows, ma jednak ograniczenia, szczególnie dotyczące szybkości oraz interaktywności. Jest to spowodowana brakiem równoległości obliczeń i graficznym interfejsem użytkownika (Graphical User Interface GUI), który obsługuje wszystkie moduły programu Radiance.

 

1 Radiancja (fizyka) – strumień promieniowania emitowany, odbijany, transmitowany lub odbierany na jednostkę kąta bryłowego w danym kierunku przez jednostkę powierzchni źródła.
2 BRDF (ang. Bidirectional Reflectance Distribution Function, dwukierunkowa funkcja rozkładu odbicia) – stosunek luminancji energetycznej mierzonej w kierunku obserwatora do natężenia napromienienia badanego z kierunku padania promieniowania. Wartość funkcji BRDF w pełni charakteryzuje własności refleksyjne powierzchni odbijającej.
Funkcja BRDF jest zależna od kierunku padania promieniowania (określają go dwa kąty przestrzenne), kierunku odbicia promieniowania (kolejne dwa kąty) oraz długości fali padającego promieniowania. Czasami funkcję BRDF definiuje się dla całego zakresu falowego promieniowania.
Funkcji BRDF używa się m.in.:
– w symulacji oświetlenia i iluminacji obiektów,
– w radiacyjnej wymianie ciepła,
– przy modelowaniu układów fotowoltaicznych,
– w technikach modelowania właściwości optycznych powierzchni w fotorealistycznej grafice komputerowej.
Funkcje BRDF określa się również empirycznie, dokonując serii pomiarów własności obiciowych próbki materiału przy różnych kątach padania promieniowania.

 

 

 2021 04 46 1

Rys. 2. Właściwości optyczne próbek szkła

 


W konsekwencji, w celu szerszego wykorzystania, dokładnie odwzorowujących fizyczne rzeczywistość, wizualizacji szkła i jego doboru na podstawie informacji wizualnych, architekci i specjaliści od wizualizacji projektowej potrzebują narzędzi, które są zintegrowane z ich procesem projektowania i są oparte na komputerowym obrazowaniu grafiki CGI oraz możliwości modelowania obiektów/materiałów w technologii 3D .

 

Jeden z pierwszych dokładnych wizualizacji CGI, który wykorzystywał wiodące w branży oprogramowanie do modelowania 3D jest program 3ds Max – zintegrowany z modułem renderującym Mental Ray. Jest on stosowany do wybierania odpowiednich właściwości materiału i konfigurowania ustawień renderowania3 (graficznego przedstawiania) dla fizycznie dokładnej symulacji [4], [5] .

 

Exposure to nowy moduł do fizycznie dokładnych symulacji złożonych scen 3D ze źródłami światła dziennego i / lub oświetleniem elektrycznym – dostępny tylko w programie 3ds Max Design. Moduł ten został opracowany specjalnie dla projektantów zainteresowanych integracją światła dziennego ze swoim projektem.

 

Moduł programu określa/przewiduje warunki oświetleniowe wewnątrz pomieszczeń w przypadku zachmurzonego i czystego nieba wg modelu CIE (Commission Internationale de i’Eclairage Międzynarodowa Komisja ds. Oświetlenia), oraz modelu luminacji kopuły nieba PEREZ.

 

Umożliwia architektom ocenę ich projektu zgodnie z systemem ekologicznych/ zielonych budynków wg klasyfikacji LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) – opracowanej przez US Green Building Council (w ramach zadania Indoor Environmental Quality Daylighting Credit 8.1).

 

W raporcie wyjaśniono wiele procesów roboczych dotyczących określenia charakterystyki materiałów szklanych oraz modeli pojedynczych i grubych/ wielowarstwowych powierzchni. Brakuje jednak „dwustronnego” podejścia, uwzględniającego odmienne parametry z dwóch stron szkła – co jest powszechne dla powlekanego oszklenia, jak również widoczne w szybach zespolonych.

 

Ponadto wiodący na rynku producenci szkła oferują narzędzia i aplikacje do wizualizacji, ale wyłącznie swoich produktów szklanych. Przykładami takich narzędzi są Saint-Gobain Glass Pro App [6], AGC Architectural Glass Visualizer [7] i Guardian Glass Analytics - Glass Visualizer [8].

 

Narzędzia te są oparte na bazie danych wstępnie renderowanych scen/obrazów dla wszystkich dostępnych kompozycji szkła przy różnym oświetleniu i w różnych środowiskach. Dla każdego zestawu parametrów szkła, narzędzia używają ją bazy danych, aby pobrać informacje z powiązane z renderowaniem w celu wyświetlenia..

 

Chociaż takie podejście może ułatwić proces doboru szkła, z góry określony kontekst i geometria nie są wystarczające, aby zademonstrować efekt, jaki będzie miało przeszklenie po zastosowaniu w konkretnym budynku i jego rzeczywistym otoczeniu/kontekście.

 

W tym celu niektóre firmy oferują usługi „na żądanie”, takie jak Saint-Gobain Glass Pro „na żywo”. Jednak wybór szkła jest nadal ograniczony do oferty firmy, a co ważniejsze, proces projektowania i doboru szkła jest oddzielony od projektowania architektonicznego i procesu wizualizacji.

 


3 Renderowanie (ang. rendering) – graficzne przedstawienie treści zapisanej cyfrowo w formie właściwej dla danego środowiska (np. wyświetlenie w oknie przeglądarki, strony WWW zapisanej w kodzie HTML). Część programu komputerowego odpowiedzialna za renderowanie nazywana jest mechanizmem renderującym, silnikiem renderującym lub rendererem.

 

 

 2021 04 47 1


Rys. 3. Modele odbicia Fresnela5 BRDF

 

 (...)


Cele
Artykuł wykracza poza wcześniej znane narzędzia i specyficzne dla firm procesy robocze – proponuje uogólnione podejście do fizycznej wizualizacji nowoczesnego szkła (zaawansowanego technicznie), stosowanego w różnych gałęziach przemysłu, ze szczególnym uwzględnieniem elewacji budynków.

 

Omawia praktyczne podejścia do wirtualnego makietowania/ prototypowania, które ma na celu:

 

- zademonstrować procesy projektowania wirtualnego fotorealistycznego prototypowania szyb zespolonych zawierających zaawansowane technologie szklane, takie jak szkło inteligentne, powłoki selektywne spektralnie, szkło medialne (wyświetlające reklamy, filmy i komunikaty), szkło fotowoltaiczne itp.,

 

- wypełnienie luki między architektonicznym i technicznym procesem projektowania szkła oraz ułatwienie ich integracji,

 

- wykazanie zalet i ograniczeń proponowanych procesów roboczych dotyczących szybkości, dokładności odwzorowania kolorów, a także efektów optycznych, takich jak wielokrotne odbicia i zniekształcenia optyczne,

 

- omówienie procesów roboczych w zakresie ich dokładności i poziomów jakości jako funkcji charakterystyki optycznej materiału szklanego i poziomu szczegółowości (level of detail LOD)4 odwzorowania szkła,

 

- ustanowienie fundamentów dla „wciągających” wirtualnych makiet/ prototypów elewacji, aby zapewnić cenne, responsywne informacje zwrotne na temat wyboru szkła w całym procesie projektowania w wirtualnej (Virtual Reality VR) i rozszerzonej rzeczywistości (Augmented Reality AR).


4 Poziom szczegółowości (Level of detail LOD)
W dziedzinie grafiki komputerowej , poziom szczegółowości (LOD) odnosi się do złożoności modelu 3D reprezentowanego/naśladowanego obrazu. Poziom szczegółowości (LOD) można zmniejszyć, gdy model jest oddalony (lub oddala się) od widza lub na podstawie innych parametrów, takich jak ważność obiektu, prędkość względna punktu widzenia i obiektu. Techniki LOD zwiększają wydajność renderowania poprzez zmniejszenie obciążenia etapów potoku graficznego , zwykle transformacji wierzchołków . Obniżona jakość wizualna modelu jest często niezauważalna ze względu na niewielki wpływ na wygląd obiektu, gdy jest odległy lub gdy szybko się porusza.
Chociaż przez większość czasu poziom szczegółowości jest stosowany tylko do szczegółów geometrii, podstawową koncepcję można uogólnić. Ostatnio techniki LOD obejmowały również zarządzanie modułami cieniującymi, aby zachować kontrolę nad złożonością pikseli. Forma zarządzania poziomem szczegółowości jest stosowana od lat w mapach tekstur pod nazwą mipmapping, zapewniając również wyższą jakość renderowania. Gdy obiekt jest upraszczany przez bazowy algorytm LOD powszechne jest powiedzenie, że „obiekt został poddany LOD”.

5 Równania Fresnela (lub współczynniki Fresnela) opisują odbicie i transmisję światła (lub promieniowania elektromagnetycznego w ogóle), gdy pada na granicę pomiędzy różnymi optycznie ośrodkami/nośnikami. Zostały one opracowane przez Augustin-Jean Fresnela, który jako pierwszy zrozumiał, że światło jest falą poprzeczną , choć nie zdawał sobie sprawy, że „drgania” fali składają się z pól elektrycznych i magnetycznych .
Kiedy światło pada na granicę między ośrodkiem o współczynniku załamania n1, a drugim ośrodkiem o współczynniku załamania n2 , może wystąpić zarówno odbicie, jak i załamanie światła. Równania Fresnela opisują stosunek pól elektrycznych fal odbitych i transmitowanych do pola elektrycznego padającej fali (pola magnetyczne fal można również powiązać za pomocą podobnych współczynników). Ponieważ są to złożone stosunki, opisują nie tylko względną amplitudę, ale także przesunięcia fazowe między falami.
Równania zakładają, że granica/interfejs między ośrodkami jest płaska, a ośrodki są jednorodne i izotropowe .

6 Mapowanie tekstur – zastosowanie wzorów lub obrazów do trójwymiarowej grafiki w celu zwiększenia realizmu ich powierzchni.

 

 

Chociaż w artykule skupiono się głównie na jakościowych aspektach wizualizacji szkła, analiza procesów produkcyjnych/etapów prac mogą być przydatne w symulacjach inżynierii architektonicznej, takich jak wykorzystanie naturalnego światła słonecznego (daylight), olśnienie (glare) – oślepianie zbyt intensywnymi promieniami słonecznymi, oddawanie barw (color rendering), zanieczyszczenie światłem w miastach (urban light pollution) itp.

 

Przy obecnym szybkim rozwoju fizycznego śledzenia promieni słonecznych w czasie rzeczywistym, takie podejście jest niezbędne do stworzenia spójnych i uniwersalnych procesów produkcyjnych w celu interaktywnego wirtualnego makietowania/prototypowania, które może analizować nieskończoną liczbę kombinacji szkła, a tym samym spełniać różne złożone kryteria projektowe i inżynierskie.

 


Metodologia
Proces wirtualnego prototypowania składa się z czterech części: określenia charakterystycznych parametrów materiału, zdefiniowania geometrii, tworzenia scenerii eksperymentalnych i zarządzania kolorami. Podzielono je na podprocesy i omówiono różnice między nimi w zależności od danych wejściowych i wyjściowych dotyczących celów LOD.

 

 

Charakterystyka materiału
Biorąc pod uwagę właściwości optyczne materiałów dzielimy je na dwie kategorie: dielektryki i metale. Materiały dielektryczne (izolacyjne) pozwalają na rozpraszanie światła wewnątrz materiału w różnym stopniu.

 

Szkło w zależności od właściwości optycznych i obróbki powierzchni jest materiałem o złożonym wyglądzie. Łączy w sobie mnogość efektów wizualnych – od nieprzezroczystego do przezroczystego, odblaskowego do nieodblaskowego, błyszczącego do matowego, przezroczystego do półprzezroczystego, barwnego do neutralnego (bezbarwnego).

 

Z drugiej strony metale nie pozwalają na rozpraszanie światła wewnątrz materiału, ponieważ wolne elektrony prawie natychmiast pochłaniają załamane światło. Dlatego metale domyślnie mają tylko odbitą składową (padających na materiał) promieni światła.

 

Chociaż program Radiance (radiancja) umożliwia opisywanie różnych materiałów – dielektryków i metali, większość dostępnych na rynku renderów (specjalne moduły programów do graficznego przedstawiania informacji) wykorzystuje tylko model opisu materiału dielektrycznego, aby symulować oba typy materiałów.

 

Moduły te opierają się na rosnących wartościach współczynnika odbicia (Index of Reflection IOR), aby symulować odbicia metaliczne. Wraz z wprowadzeniem zasadniczego modelu cieniowania (shading) [9], który definiuje „metaliczność” w zakresie od 0 do 1, komercyjne znaczniki promieni zaczęły przyjmować fizycznie dokładne definicje materiałowe dla obu typów materiałów.

 

Powłoki cienkowarstwowe na bazie metalu stanowią szczególny przypadek, w którym warstwa metaliczna jest tak cienka, że przepuszcza światło. Efekt ten pojawia się przy bardzo małej grubości układu cienkich warstw, zwykle w zakresie 70–300 nm, gdzie grubość warstwy metalicznej, głównie na bazie srebra, wynosi około 10–15 nm (na warstwę powłoki). Nowoczesne powłoki niskoemisyjne są przeważnie wielowarstwowe - do 4 warstw srebra w jednej powłoce funkcyjnej na szkle.

 

Przezroczystość takich powłok spada wykładniczo wraz z grubością, a teoretyczna granica wynosi około 70 nm, gdy warstwa metaliczna osiąga właściwości optyczne metalu w masie [12]. Przepuszczalność szkła z naniesioną powłoką na bazie srebra, w zależności od grubości cienkiej warstwy srebra, pokazano w [10] – rys. 1 (po lewej).

 

Aby właściwie modelować zachowanie optyczne dowolnych cienkich warstw, preferowana jest symulacja oparta na optyce falowej, ponieważ grubość warstwy mieści się w zakresie długości fal świetlnych i dlatego może powodować zakłócenia. Interferencja cienkowarstwowa pojawia się, gdy fale świetlne odbijane przez górną i dolną granicę cienkiej warstwy interferują ze sobą, wzmacniając lub redukując odbijane światło.

 

W konsekwencji efekt interferencyjny zależy w dużym stopniu od grubości cienkiej warstwy i kąta padania światła, co powoduje dużą zmienność efektów optycznych oraz dodatkowe efekty takie jak kolory opalizujące i efekt tęczy. Częstotliwość występowania prążków zależy od grubości cienkiej warstwy i jest wyższa wraz ze wzrostem grubości. Rys. 1 (po prawej) przedstawia typowe widma obrazowane przez prążki dla cienkowarstwowych powłok na bazie srebra i bez srebra.

 

Jednak badania przedstawione w [13] wykazały praktyczną implementację interferencji dla powłok cienkowarstwowych – klasyczny termin odbicie Fresnela zastąpiono nowym terminem odbicie Airy’ego poprzez analityczną integrację oscylacji widmowych o wysokiej częstotliwości wykazywanych przez współczynnik odbicia Airy’ego dla cienkich warstw.

 

Ten wysoce czuły model (rys. 3 -N4) wymaga przetwarzania końcowego danych spektralnych/widmowych z programu LBNL w celu wyodrębnienia parametrów n i t, co jest poza zakresem niniejszego artykułu i może być przedmiotem przyszłych badań. Ponieważ większość powłok spektroselektywnych jest na bazie srebra, które nie powoduje kolorowych refleksów, w tym artykule możemy pominąć efekty interferencyjne.

 

Badania te opierają się na wyodrębnieniu właściwości materiału szklanego z bazy danych dotyczących szyb z programu LBNL Optics zawierającej ponad 4700 wpisów, zawierającej dane spektralne w zakresie przepuszczalności (T) i odbicia na stronach powlekanych i niepowlekanych, mierzone przy normalnym (prostopadłym) padaniu promieni, zwykle w odstępach 5 nm.

 

Ponieważ oprogramowanie to jest używane do optycznej i termicznej charakteryzacji oszklenia, stanowi idealne źródło dopasowania kolorów w czasie doboru szkła pod kątem zapotrzebowania na energię z wizualizacjami projektowymi. Aby uwzględnić różne efekty wizualne, wybrano 6 próbek szkła.

 

Cztery próbki są wykonane są z zielonego szkła sodowo- wapniowym z różnymi powłokami na bazie srebra, a także ze szkła elektrochromowego w stanie przezroczystym i przyciemnionym. Dane widmowe próbek szkła oraz odpowiednie właściwości optyczne i termiczne przedstawiono na rys. 2.

 

Chociaż możliwe jest uzyskanie na żądanie danych dotyczących współczynnika odbicia widma kątowego (od 0˚ do 90˚ kąta padania, zwykle w krokach co 10°)  w celu uzyskania najwyższej dokładności podczas symulacji powłok, w większości przypadków dane z programu LBNL Optics są wystarczającym źródłem do charakteryzacji współczynnika odbicia.

 

Do zdefiniowania BRDF stosuje się dwa główne podejścia: analityczne i numeryczne – rys. 3. Modele analityczne wykorzystują dane odbicia przy kątach padania 0° i 90° (A2) lub n i k (A1) jako dane wejściowe, podczas  gdy BRDF jest obliczany za pomocą metody Schlicka [14].

 

Podejścia numeryczne obejmują tabelaryczne dane dotyczące współczynnika odbicia kątowego (N1), niestandardową krzywą Fresnela opisującą wartości współczynnika odbicia IOR (N2), gradient tekstury mapowania (N3) i wspomniany już model cienkowarstwowy (N4).

 

Chociaż metody numeryczne mogą oferować większą elastyczność i niestandardowy współczynnik odbicia Fresnela, to są droższe niż metody analityczne. W artykule wykorzystano model A2 do stworzenia BRDF. 

 

(...)

 

Nebojsa Jakica, Mikkel Kragh, Ferro Corporation

Gregoire Besse, Eclat-Digital

 

Podziękowania
Chcielibyśmy podziękować firmie Eclat Digital za wsparcie, oprogramowanie i wykonanie symulacji. Artykuł został oparty na wykładzie zaprezentowanym na Konferencji GLASS PERFORMANCE DAYS 2019, która odbyła się w dniach 26-28 czerwca 2019 r. Tampere w Finlandii

 

 Bibliografia:

[1] G. W. Larson i R. Shakespeare, Rendering i randiancja sztuka i nauka wizualizacji oświetlenia (Rendering with Radiance: the art and science of lighting visualization). Space & Light, 2003.

[2] J. De Valpine, Lepsze szklane materiały budowlan w programie Radiance (Building Better Glass Materials in Radiance), 2009 International Radiance Workshop, 2009.
[3] David Barker, W pogoni za przejrzystością - okna ciekłokrystaliczne MERCK (Chasing Transparency – MERCK Liquid Crystal Windows), 2018.
[4] C. Reinhart, M. Landry i P.-F. Breton, Symulacja światła dziennego w programie 3ds Max Design 2009 – wprowadzenie (Daylight Simulation in 3ds Max Design 2009 - Getting Started), Daylight Simul. Autodesk 3ds Max Des. 2009 3ds, s. 1–23, 2009.
[5] C. F. Reinhart, M. Landry i P.-F. Breton, Symulacja światła dziennego w programie 3ds Max Design 2009 - koncepcje zaawansowane (Daylight Simulation in 3ds Max Design 2009 - Advanced Concepts), Daylight Simul. Autodesk 3ds Max Des. 2009 3ds, s. 1–23, 2009.
[6] Glass Pro - symulacja szklenia elewacji budynków (Glass Pro - Glazing simulation for building facades ) Saint-Gobain Glass Scandinavia. ” [Online]. Dostępne: http://scandinavia.saint-gobain-glass.com/content/glass-proglazing-simulation-buildingfacades [Dostęp: 03.04.2019].
[7] AGC. [Online]. Dostępne: https://www.yourglass.com/archiglassvisualiser/#!Home!init [Dostęp: 03.04.2019].
[8] Guardian Glass AnalyticsTM. [Online]. Dostępne: https://glassanalytics.guardian.com/MVC/Visualizer/Standard [Dostęp: 03.04.2019].
[9] B. Burley i W. Disney, Fizyczne cieniowanie w Disney (Physically-Based Shading at Disney).
[10] D. Zhang, H. Yabe, E. Akita, P. Wang, R. I. Murakami i X. Song, Wpływ rozwoju warstw srebra na przewodnictwo i przepuszczalność cienkich warstw ZnO / Ag (Effect of silver evolution on conductivity and transmittance of ZnO/ Ag thin films). J. Appl. Fiz., T. 109, nie. 10, 2011.
[11] M. Junghahnel, Zaawansowane uszlachetnianie szkła dzięki cienkim powłokom - trendy i wyzwania technologii cienkowarstwowych w oknach i szklanych fasadach (Advanced Glass Refinement by Thin Films - Trends and Challenges of Thin Film Technologies for Windows and Facade Glasses,” in 4th G.A.S.T. Travelling Conference ”Energy efficient Buildings), 2013.
[12] G. Ding i C. Clavero, Technologia powłok o niskiej emisyjności na bazie srebra do energooszczędnych zastosowań w oknach (Silver-Based Low-Emissivity Coating Technology for Energy-Saving Window Applications), w: Modern Technologies for Creating the Thin-Film Systems and Coatings, N. Nikitenkov, Ed. IntechOpen, 2017, s. 409–431.
[13] L. Belcour i P. Barla, Praktyczne rozszerzenie teorii mikrościanek do modelowania zmiennej opalizacji (A practical extension to microfacet theory for the modeling of varying iridescence), ACM Trans. Wykres., T. 36, nie. 4, s. 1–14, 2017.
[14] C. Schlick, Niedrogi model BRDF do renderowania fizycznego (An Iuspensive BRDF Model for Physically-based Rendering), w: Proceedings of Eurographics ‘94, Computer Graphics Forum v13, n3, 1994, s. 233–246.
[15] G. Ward, Zachowanie materiałów w programie Radiance (Behavior of Materials in Radiance).
[16] Eclat Digital OCEAN. [Online]. Dostępny: https://www.eclat-digital.com/. [Dostęp: 20 kwietnia 2019 r.].
[17] B. J. Lindbloom, Przydatne ocena kolorów (Useful color equations), Useful Color Equ., <Http // www. brucelindbloom. pl / index.html, 2010.
[18] G. Ward i E. Eydelberg-Vileshin, Doskonały obraz renderowania RGB przy użyciu wstępnego filtrowania widmowego i ostrych kolorów podstawowych (Picture Perfect RGB Rendering Using Spectral Prefiltering and Sharp Color Primaries), w: Rendering Techniques 2002 - Thirteenth Eurographics Workshop on Rendering, 2002, s. 117–124.

 

 2020 10 48 11

 

Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym 

Inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne 
Więcej informacji:  Świat Szkła 4/2021 

 

 

Czytaj także --

  

20130927przycisk newsletter

  

 

 

01 chik
01 chik
         
Zamknij / Close [X]