Berekening van visueel comfort door modellering van het oog met receptieve velden.

Transcriptie

1 FACULTEIT INDUSTRIELE INGENIEURSWETENSCHAPPEN TECHNOLOGIECAMPUS GENT Berekening van visueel comfort door modellering van het oog met receptieve velden. Lorenzo LAMMENS Promotor: Prof. dr. ir. Wouter Ryckaert Begeleider: M. Sc. Gertjan Scheir Masterproef ingediend tot het behalen van de graad van master of Science in de industriële wetenschappen: energie, elektrotechniek Academiejaar

2 Copyright KU Leuven Zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van zowel de promotor(en) als de auteur(s) is overnemen, kopiëren, gebruiken of realiseren van deze uitgave of gedeelten ervan verboden. Voor aanvragen i.v.m. het overnemen en/of gebruik en/of realisatie van gedeelten uit deze publicatie, kan u zich richten tot KU Leuven Technologiecampus Gent, Gebroeders De Smetstraat 1, B-9000 Gent, of via iiw.gent@kuleuven.be. Voorafgaande schriftelijke toestemming van de promotor(en) is eveneens vereist voor het aanwenden van de in deze masterproef beschreven (originele) methoden, producten, schakelingen en programma s voor industrieel of commercieel nut en voor de inzending van deze publicatie ter deelname aan wetenschappelijke prijzen of wedstrijden.

3 Inhoudsopgave Voorwoord... 5 Abstract... 6 Berekening van visueel comfort door modellering van het oog met receptieve velden Hoofdstuk 1: Inleiding... 7 Hoofdstuk 2: Voorstudie Licht en het oog Wat is licht? Opbouw van het oog Netvlies en receptieve velden De werking van receptieve velden als edge-filter Ooggevoeligheidscurve Fotometrische grootheden Lichtstroom Ruimtehoek Verlichtingssterkte Lichtsterkte Luminantie Overzicht Verblinding Soorten verblinding UGR VCP Fysiologisch model Wiskundig model Logische opbouw van de formule Het model in Matlab Hoofdstuk 3: Proef Situering Opstelling Patronen Keuze patronen De 10 patronen Vraagstelling

4 3.4.1 Wat is visueel comfort? Bevragingsmethode Observer s guideline Problemen bij het opstellen van de proef Problemen bij de lichtpatronen Probleem bij de vraagstelling Gegevens bij de proef Patronen Observatoren Duur van de proef Hoofdstuk 4: Resultaten Resultaten van de subjectieve waarneming Maximale luminantie Lichtgevend oppervlak Aantal lichtgevende oppervlakken Gemiddelde luminantie Besluit Het receptieve velden model Introductie Parameters in het receptieve velden model Eerste resultaat verband receptieve velden model en subjectieve waarneming Optimalisatie fitten receptieve velden model Reflectie van de resultaten Hoofdstuk 5: Besluit Bronnenlijst

5 Voorwoord Deze thesis Berekening van visueel comfort door modellering van het oog met receptieve velden is geschreven in het kader van mijn afstuderen aan de opleiding Industriële Wetenschappen: Energie Elektrotechniek aan de KU Leuven. Het maken van deze thesis zou niet mogelijk geweest zijn zonder de hulp van vele mensen. Ik zou dan ook deze mensen willen bedanken. Eerst en vooral Dhr. Gertjan Scheir voor de tijd en inspanningen die hij aan deze thesis besteed heeft om mij te begeleiden gedurende deze thesis. Ook een grote dank aan Dhr. Wouter Ryckaert, die als promotor van deze thesis mij doorheen deze thesis geleid heeft. Daarnaast zou ik ook graag alle mensen die hebben deelgenomen aan de proef bedanken, waaronder studenten en werknemers van de KU Leuven, vrienden en familie. Mijn vrienden, familie en vriendin wil ik dan ook nog eens in het bijzonder bedanken voor de vele motiverende woorden met betrekking tot het tot een goed einde brengen van deze thesis. Lorenzo Lammens, Augustus,

6 Abstract Berekening van visueel comfort door modellering van het oog met receptieve velden. Met de komst van ledverlichtingstoestellen zijn de methoden voor het berekenen van oncomfortabele verblinding (ENG: discomfort glare), zoals UGR en VCP, niet meer van toepassing. Deze indices zijn namelijk gecreëerd om oncomfortabele verblinding van voornamelijk uniforme lichtbronnen te kwantificeren. Ledverlichtingstoestellen zijn vaak niet-uniform door aanwezigheid van hoogluminante punten. Ook al is de gemiddelde luminantie van niet-uniforme en uniforme lichtbronnen gelijk, toch worden de niet-uniforme lichtbronnen als minder comfortabel ervaren. Een nieuwe verblindingsindex voor niet-uniforme lichtbronnen wordt bijgevolg noodzakelijk en onderwerp van internationaal onderzoek. Een fysiologisch model van het oog op basis van receptieve velden wordt in deze thesis getest. Receptieve velden werken namelijk als een edge-filter, waardoor scherpe randen, bv. ledpuntjes of contrast in luminantie, beter zichtbaar worden. Het is dan ook denkbaar dat dit model een oplossing kan bieden voor het gestelde probleem. Om het model op basis van receptieve velden te testen worden diverse lichtpatronen gecreëerd (met variatie in hoeveelheid randen en gemiddelde luminantie) om vervolgens geprojecteerd te worden op een scherm. Van deze lichtpatronen worden luminantiekaarten gemaakt, waarop het receptieve velden model wordt toegepast. Dezelfde lichtpatronen worden later ook beoordeeld door proefpersonen om vervolgens correlaties te bepalen tussen de resultaten van het receptieve velden model en de beoordelingen van de proefpersonen. Student Masterproef: Lorenzo Lammens Begeleider Masterproef: Gertjan Scheir Promotor: Prof. Dr. Ir. Wouter Ryckaert 6

7 Hoofdstuk 1: Inleiding Anno 2016 zijn ledverlichtingstoestellen niet meer weg te denken. Ze nemen steeds meer de plaats in van de klassieke verlichtingstoestellen. Door deze evolutie is het noodzakelijk dat ook de methoden voor het berekenen van oncomfortabele verblinding evolueren, want de bestaande methoden blijken niet te voldoen voor ledverlichting. Ledverlichtingstoestellen zijn namelijk vaak niet-uniform door de aanwezigheid van hoogluminante punten. Onderstaande figuur illustreert dit fenomeen duidelijk op enkele ledlampen. Figuur 1.1: Ledlampen [18] De niet-uniformiteit van ledverlichtingstoestellen zorgt ervoor dat deze als minder comfortabel worden ervaren dan klassieke, uniforme verlichtingstoestellen ondanks ze dezelfde gemiddelde luminantie hebben. Klassieke methoden voor de berekening van oncomfortabele verblinding, zoals UGR en VCP, houden rekening met de gemiddelde luminantie van de lichtbron, de achtergrondluminantie en de plaats van de lichtbron. Daar men bepaalde waarden nastreeft voor de klassieke methoden voor de berekening van oncomfortabele verblinding, kan het voorkomen dat een ledverlichtingstoestel als comfortabel wordt aangenomen door deze methoden, terwijl dit niet het geval is. Dit kan gebeuren omdat de gemiddelde luminantie van het ledverlichtingstoestel een waarde heeft die laag genoeg is, waardoor bij deze klassieke methoden het als een lichtbron wordt gezien waarbij de oncomfortabele verblinding kan verwaarloosd worden. Deze gemiddelde luminantie kan laag liggen door een groot verschil tussen de laagste en de hoogste luminantie van het ledverlichtingstoestel. We zullen in deze thesis proberen aan te tonen dat mensen dit contrast van laagste en hoogste luminantie in een lichtbron als minder comfortabel ervaren. Daarnaast 7

8 zullen we ook proberen aantonen dat de hoogste luminantie ook een factor is die niet buiten beschouwing mag genomen worden. Een nieuwe verblindingsindex die geldig is voor uniforme en niet-uniforme lichtbronnen wordt bijgevolg noodzakelijk. De opzet van deze thesis is na te gaan of een fysiologisch model van het oog op basis van receptieve velden zou kunnen dienstdoen als nieuwe verblindingsindex. Dit lijkt aannemelijk, want de receptieve velden werken als een edge-filter. Scherpe randen, bv ledpuntjes of contrast in luminantie, worden met andere woorden beter zichtbaar door de receptieve velden van het oog. Op figuur 1.2 zien we een voorbeeld van wat bedoeld wordt met een edge-filter. Figuur 1.2: Voorbeeld van een edge-filter [23] [24] In deze thesis zal aan de hand van een proef het model op basis van de receptieve velden van het oog worden getest. Bij de proef zullen verschillende patronen geprojecteerd worden op een scherm, die door verschillende observatoren zullen worden geëvalueerd. Deze patronen zijn gecreëerd op basis van bestaande verlichtingsarmaturen. De omgeving die gecreëerd werd voor de proef was met de intentie om een kantoorruimtesfeer te scheppen. Het model die in deze thesis zal worden getest zal dus specifiek dienen voor het gebruik in kantoorruimtes. Ook zal door middel van een luminantiecamera, een luminantiekaart van elk patroon worden gemaakt om deze dan in het te testen model te steken. Op het einde van deze thesis gaan we dan na of er een verband is tussen de subjectieve waarnemingen van de observatoren uit de proef en de resultaten van het model. Ook zullen we het model proberen te optimaliseren om een zo goed mogelijk resultaat te verkrijgen. Het gewenste resultaat van deze thesis is niet het creëren van een nieuwe verblindingsindex, maar aan te tonen dat een fysiologisch model op basis van de receptieve velden van het oog een oplossing kan bieden voor het probleem die zich 8

9 stelt, namelijk een verkeerde verblindingswaarde voor ledverlichtingstoestellen bij de klassieke methoden voor het berekenen van oncomfortabele verblinding. Indien er dus effectief een verband kan worden vastgesteld tussen de subjectieve waarneming en de resultaten van het model op basis van receptieve velden, kan er door middel van extra onderzoek effectief een nieuwe verblindingsindex worden opgesteld. 9

10 Hoofdstuk 2: Voorstudie 2.1 Licht en het oog Wat is licht? Licht is het deel van de energetische straling dat waarneembaar is door het menselijk oog. Het zichtbare deel van het elektromagnetisch spectrum bevindt zich in het gebied met golflengten tussen 380 nm en 760 nm. Een illustratie hiervan is te zien in figuur Opbouw van het oog Figuur 2.1: Het elektromagnetisch spectrum [2] 10

11 Figuur 2.2: Doorsnede van het oog, aangepast van [3] In figuur 2.2 is de doorsnede van het menselijk oog voorgesteld. Het zichtbare buitenste oppervlak is het hoornvlies of de cornea. Daarachter bevindt zich de gekleurde iris, de opening in de iris of de pupil kan variëren in diameter van 2 mm bij intense lichtinval tot 8 mm bij zwakke lichtinval. Achter de pupil ligt de ooglens. Via de accommodatiespier kan de ooglens boller worden gemaakt, waardoor de focus van het optisch systeem verkleint. Deze variatie van de ooglens noemt men accommoderen. Het netvlies of de retina bevindt zich op de binnenzijde van de oogbol tegenover de ooglens. Daarin bevinden zich de lichtgevoelige staafjes en kegeltjes, ook wel lichtreceptoren genoemd. Er zijn ongeveer 6 miljoen kegeltjes en 100 miljoen staafjes. Staafjes zijn zeer lichtgevoelig en zijn dus zeer nuttig bij het nachtkijken. Kegeltjes daarentegen zijn minder gevoelig voor het licht. Deze kegeltjes bestaan in 3 soorten, de ρ-, γ- en β-kegeltjes, die elk een spectrale gevoeligheid hebben. Ze zijn nuttig voor het zicht bij normaal omgevingslicht. We kunnen er met andere woorden kleuren mee onderscheiden. Er zijn twee speciale plaatsen op het netvlies, de fovea en de blinde vlek. De fovea bevindt zich middenin de macula of de gele vlek, dit kleine gebied op het oog van ongeveer 1 mm² zorgt ervoor dat we, als er voldoende licht is, scherp en gedetailleerd kunnen waarnemen. De fovea bevindt zich ongeveer 4 boven de optische as. In de fovea bevinden zich bijna uitsluitend kegeltjes en bijna geen staafjes ( kegeltjes per mm²). Als men verder weg gaat van de fovea verminderen de kegeltjes (slechts 4000 kegeltjes per mm² in de periferie) en nemen de staafjes toe, tot bijna uitsluitend staafjes overblijven. Ook is er de blinde vlek. Deze bevindt zich 10 onder de optische as en 20 richting de neus. Op deze plaats van het netvlies bevinden er zich geen lichtreceptoren, maar verdwijnen alle oogzenuwbanen door de oogbal naar de hersenen via de oogzenuw. In figuur 2.3 zien we een overzicht van het aantal kegeltjes en staafjes op het netvlies. Figuur 2.3: Verdeling van de kegeltjes en staafjes op het netvlies [5] 11

12 2.1.3 Netvlies en receptieve velden Het netvlies bestaat uit 3 lagen. De buitenste laag is die met de lichtreceptoren (kegeltjes en staafjes) die we eerder al hebben besproken. De middelste laag bevat de bipolaire cellen, horizontale cellen en de amacriene cellen. De binnenste laag, die het eerst gepasseerd wordt door het invallende licht, is deze met de retinale ganglioncellen. In figuur 2.4 zien we hoe het netvlies opgebouwd is. De zenuwvezels die op de figuur te zien zijn, zijn de verbinding van de ganglioncellen met de oogzenuw. Figuur 2.4: Opbouw van het netvlies, aangepast van [11] De lichtgevoelige lichtreceptoren versturen signalen naar de ganglioncellen. Deze ganglioncellen versturen op hun beurt een signaal naar de hersenen via de oogzenuw. De verbinding tussen de lichtreceptoren en de ganglioncellen wordt gemaakt door de bipolaire cellen. Tussen de lichtreceptoren en de bipolaire cellen en de ganglioncellen zijn er dwarse verbindingen die we respectievelijk horizontale en amacriene cellen noemen. We kunnen dus stellen dat het netvlies achterwaarts is opgebouwd, want het licht gaat door de verschillende lagen van het netvlies alvorens het een signaal opwekt in de lichtgevoelige lichtreceptoren. De vraag reist dan ook waarom dit zo zou kunnen zijn. Een mogelijke verklaring hiervoor zou melanine kunnen zijn. Melanine is een organisch zwart pigment die zich in een cellaag achter de lichtreceptoren bevindt. Het melanine beëindigt het invallende 12

13 licht dat door het netvlies is gepasseerd, zodat het niet terug wordt gereflecteerd en het licht zich dus niet verstrooit binnenin het oog. Een tweede functie van dit melanine is het chemisch herstellen van het lichtgevoelige visuele pigment in de receptoren nadat deze zijn verbleekt door licht. Een ganglioncel kan op twee verschillende manieren verbonden zijn met de lichtreceptoren. Enerzijds via een direct pad, waar de lichtreceptoren rechtstreeks met de bipolaire cellen zijn geconnecteerd en de bipolaire cellen rechtstreeks met de ganglioncellen verbonden zijn. Anderzijds via een indirect pad, waar er tussen de lichtreceptoren en de bipolaire cellen horizontale cellen zitten en/of tussen de bipolaire en ganglioncellen amacriene cellen zitten. Het directe pad is dus zeer compact, want één of relatief weinig receptoren leiden in één bipolaire cel en één of relatief weinig bipolaire cellen leiden in één ganglioncel. Het indirecte pad daarentegen is uitgebreider, want er zijn bredere laterale lagen. Het totale gebied dat bezet wordt door de receptoren in de achterste laag dat één ganglioncel voedt in de voorste laag (direct en indirect) is slechts ongeveer 1mm. Dit gebied noemen we het receptieve veld van de ganglioncel. Belangrijk om te weten is ook dat een lichtreceptor in het receptieve veld van meerdere ganglioncellen kan liggen. In en dichtbij de fovea stelt de regel voor het directe pad dat één kegeltje leidt in één bipolaire cel en dat die bipolaire cel leidt in één ganglioncel. Als we verder weg gaan van de fovea, dan leiden meerder receptoren in één bipolaire cel en meerdere bipolaire cellen in één ganglioncel. Deze graad van convergentie, die we over een groot deel van het netvlies vinden, samen met de compacte directe paden in en dichtbij de fovea, helpen uit te leggen hoe er een 125:1 (elk oog bevat ongeveer 125 miljoen kegeltjes en staafjes, maar slechts 1 miljoen ganglioncellen) relatie kan zijn van receptoren op oogzenuwvezels zonder dat er een hopeloos ruw zicht is. De visuele scherpheid van het oog (onze mogelijkheid om kleine objecten te onderscheiden) zal het sterkste zijn in de fovea, de centers (zie later) van de receptieve velden zijn hier het kleinst. Naarmate de grootte van de centers van de receptieve velden groter worden (meer lichtreceptoren), zal de visuele scherpheid dalen. Dus hoe verder in de periferie, hoe minder visuele scherpheid. De visuele scherpheid van het menselijke oog is al door meerdere studies bepaald. Uit deze studies kan aangenomen worden dat voor het menselijke oog de pixelgrootte ongeveer overeenkomt met 0.5 boogminuten. [17] Een receptief veld bestaat uit een center (centrum) en een surround (omgeving). De fotoreceptoren van het center zijn verbonden via een direct pad met de bipolaire cel. Die van de surround zijn via een indirect pad verbonden met de bipolaire cel en zijn dus eerst met een horizontale cel verbonden die parallel ligt met het netvlies. Op figuur 2.5 is dit voorgesteld. 13

14 Figuur 2.5: Center en surround van een receptief veld, aangepast van [22] Figuur 2.6: Receptieve velden on -center en off-center [13] Er zijn 2 soorten receptieve velden van retinale ganglioncellen, een on-center receptief veld met onderdrukte surround en een off-center receptief veld met geprikkelde surround. Een illustratie hiervan ziet u in figuur 2.6. Op figuur 2.6 zijn + - en - -symbolen geplaatst, deze verwijzen respectievelijk naar een regio die aan responsen geeft en een regio die uit responsen geeft. Hoe deze receptieve velden reageren op invallend licht wordt in figuur 2.7 uitgelegd. Figuur 2.7: Werking van on en off center receptieve velden [12] 14

15 Indien er enkel licht op het center invalt, dan zendt een ganglioncel met een on-center receptief veld een signaal uit, maar een off-center receptief veld niet. Indien er alleen op de surround licht invalt is er het omgekeerde effect. Als er geen licht invalt op het receptieve veld gebeurt er niets en als er op het gehele receptieve veld licht invalt is er een lichte respons in beide types. Het receptieve veld van twee aanliggende ganglioncellen zullen meestal overlappen (zie figuur 2.8). De kleinste lichtstraal die op het netvlies kan gericht worden kan honderden ganglioncellen, sommigen off-center en sommigen on-center, beïnvloeden. De straal zal invallen op de centers van enkele receptieve velden en op de surrounds van andere. Figuur 2.8: Overlap van receptieve velden [10] Receptieve velden zullen in deze masterproef een zeer belangrijk onderwerp zijn. Ze kunnen misschien een hulpmiddel zijn in het berekenen van verblinding. Deze gedachte is er, omdat we met receptieve velden contrasten kunnen waarnemen. We kunnen er dus goed randen van objecten mee detecteren, dit door het verschil in signaal van center en surround De werking van receptieve velden als edge-filter Alvorens uitgelegd wordt hoe de receptieve velden werken als een edge-filter halen we eerst het begrip luminantiekaart aan. Een luminantiekaart wordt verkregen met behulp van een luminantiecamera. In deze thesis werd gebruik gemaakt van een Murat ELDIM luminantiecamera. Met een luminantiekaart kan een verlichtingsarmatuur voorgesteld worden. Aan elke pixel van een high definition luminantiekaart kan een luminantiewaarde en ruimtelijke coördinaten in de armatuur toegeschreven worden. Hoe een edge detectie werkt op basis van center-surround receptieve velden wordt uitgelegd aan de hand van figuur

16 Figuur 2.9: illustratie van de werking van de edge-filter Op de linkse afbeelding van figuur 2.9 is de luminantiekaart van patroon 4 uit de proef, die later in deze thesis aan bod komt, afgebeeld. Dit patroon is uniform. Boven het patroon zijn receptieve velden getekend. Sommige zijn geheel in het donkere gedeelte gelegen, sommige geheel in het lichtgevende gedeelte en nog andere liggen op de rand. Op de rechtse afbeelding van figuur 2.9 is het resultaat te zien van het steken van de luminantiekaart van patroon 4 in het receptieve velden model. We zien op de rechtse afbeelding duidelijk dat er randen worden gedetecteerd. In de periferie (het gebied rondom het patroon) zien we dat er geen signaal optreedt. Het center en de surround van de receptieve velden zijn in deze gebieden beiden niet belicht, er wordt met andere woorden geen signaal uitgezonden naar de hersenen. Als we daarentegen naar het lichtgevend oppervlak kijken, is te zien dat er hier een relatief zwak signaal optreedt. Hier valt er licht in op het center en de surround van de receptieve velden. Zoals reeds in figuur 2.7 werd aangehaald zal er op deze plaats dan ook een zwak signaal naar de hersenen worden gestuurd. Als we tenslotte naar de randen kijken, dan zien we dat daar het sterkste signaal zichtbaar is. Het center en de surround van de receptieve velden zijn op deze plaats niet helemaal bedekt meer. Er zal dus maar licht invallen op een deel van het center en/of de surround van de receptieve velden in dit gebied. Figuur 2.10: On-center receptieve velden bij randen [25] Er kan aangetoond worden hoe oncenter receptieve velden zullen reageren bij randen aan de hand van figuur Receptief veld A behoort bij de receptieve velden uit de periferie, hier zal dus geen signaal uitgezonden worden naar de hersenen. Receptief veld D behoort bij de receptieve velden uit het lichtgevend oppervlak. Deze zal dus slechts een zwak signaal uitzenden naar de hersenen. 16

17 Indien we receptief veld B van dichterbij bekijken, dan is te zien dat enkel een deel van de surround in het lichtgevend oppervlak ligt. Er valt geen licht in op het center, dus er een geen respons naar de hersenen worden gestuurd. Als we echter naar receptief veld C kijken dan is te zien dat enkel een deel van de surround niet in het lichtgevende oppervlak ligt. Het center is dus helemaal geprikkeld en de surround maar gedeeltelijk. Hoe meer Het center geprikkeld is ten opzichte van de surround, hoe groter het signaal van het receptieve veld zal zijn die het stuurt naar de hersenen. Indien off-center receptieve velden zouden worden bekeken, dan zou bij receptief veld B gebeuren wat bij receptief veld C gebeurd bij on-center receptieve velden. En bij receptief veld C wat bij receptief veld B gebeurd bij on-center receptieve velden. De combinatie van de sterke signalen die off -en on-center receptieve velden sturen naar de hersenen bij de randen van het patroon uit de linkse afbeelding van figuur 2.9 zorgt ervoor dat we een sterk signaal zien op de rechtse afbeelding van figuur 2.9. Indien de rechtse afbeelding van figuur 2.9 van dichterbij wordt bekeken, dan is te zien dat het signaal op de randen niet zo scherp is. Dit kan te wijten zijn aan de te lage nauwkeurgheid van de luminantiecamera die de luminantiekaart heeft gegenereerd. Men kan dit vermijderen door duurdere, nauwkeurigere apparatuur te gebruiken Ooggevoeligheidscurve Figuur 2.11: Lichtgevoeligheidscurve van het menselijk oog blauw = scotopisch zicht ( s nachts), rood = fotopisch zicht (overdag) [4] Op figuur 2.11 zien we de ooggevoeligheidscurve afgebeeld met in het blauw het scotopisch zicht of het nachtzicht en in het rood het fotopisch zicht of het zicht overdag. De curve voor fotopisch zicht wordt ook wel de V(λ)-curve of de relatieve spectrale ooggevoeligheid genoemd. Deze curve is gestandaardiseerd (CIE 1931) en is zeer belangrijk voor de omzetting van stralingsgrootheden naar fotometrische grootheden. 17

18 2.2 Fotometrische grootheden Lichtstroom De lichtstroom (φ) is een kenmerkende grootheid van een stralingsstroom die een lichtindruk verwekt. Het is de limiet van het quotiënt van een hoeveelheid uitgestraalde of ontvangen lichtenergie gedurende een bepaald interval en dat interval als het tot nul nadert. Q v Φ = lim t 0 t = dq v dt Hierbij stelt Q v de lichthoeveelheid voor in lumenseconde (lms). De lichthoeveelheid is de visuele lichtenergie die een bron gedurende een zekere tijd uitstraalt. De eenheid van de lichtstroom is lumen of lm. De lichtstroom kan berekend worden onderstaande formule. Φ = K M Φ e,λ. V(λ)dλ v De constante K M stelt de luminaire efficiëntie voor en dient als schalingsfactor voor V(λ). Deze K M wordt bekomen door 1 Watt integraal om te zetten in licht met golflengte λ = 555 nm (V(λ) = 1) en dit komt overeen met een lichtstroom van 683 lumen. De verhouding φ/φe is constant en dus gelijk aan 683 lm/w. Hierbij staat φe voor de stralingsstroom (stralingsenergie per tijdsinterval). Deze constante werd vastgelegd door het C.I.P.M. (Comité international des poids et mesures). Φe,λ staat voor de stralingsstroom per golflengte en V(λ) stelt de spectrale relatieve ooggevoeligheid voor Ruimtehoek De ruimtehoek ω is de driedimensionale variant van de tweedimensionale vlakke hoek. Ze wordt uitgedrukt in steradialen of sr. In figuur 2.12 toont men het verschil tussen een vlakke hoek en een ruimtehoek. Figuur 2.12: Verschil vlakke hoek en ruimtehoek [6] 18

19 2.2.3 Verlichtingssterkte De verlichtingssterkte E in een bepaald punt en een bepaalde oriëntatie wordt gedefinieerd als: E(r rec, n rec ) = dφ da rec De verlichtingssterkte is met andere woorden afhankelijk van de oriëntatie van de ontvanger aangegeven door de normaalvector n rec en door de positie van de ontvanger, darec een zeer klein oppervlakje in het vlak van de ontvanger rond een punt, aangegeven door de plaatsvector r rec. Een duidelijke voorstelling van deze termen wordt aangetoond in figuur Figuur 2.13: r rec en n rec en verband met darec in de ruimte, uit [9] De verlichtingssterkte wordt uitgedrukt in lm/m² of lux (lx) Lichtsterkte De lichtsterkte of lichtintensiteit I is de lichtstroom die een puntbron uitzendt onder een bepaalde ruimtehoek. I(α src, β src ) = dφ dω rec Deze grootheid is dus afhankelijk van αsrc en βsrc. In figuur 2.14 worden deze termen geduid. De eenheid van de lichtsterkte is lm/sr of candela [cd] Luminantie De luminantie volgens een gegeven richting (α) in een punt (P) van een oppervlak (A) is de limiet van het quotiënt van de lichtsterkte (I) dat een elementair vlakje (ΔA) rondom het punt in de bepaalde richting uitstraalt en de schijnbare oppervlakte van dit vlakje voor de beschouwde richting, als de oppervlakte van het vlakje tot nul nadert. 19

20 L = lim ΔA 0 I = A app di da app De eenheid van luminantie is candela per m 2 of cd.m -2. De luminantie kan berekend worden met formule 2.3. L(r src, α src, β src ) = d²φ da src cos α src dω rec De luminantie is afhankelijk van r rec, αsrc en βsrc. In figuur 2.14 worden deze termen geduid. Figuur 2.14: Duiding van belangrijke termen voor de fotometrische grootheden, aangepast van [15] De luminantie is een maat voor de helderheid Overzicht Figuur 2.15: Overzicht fotometrische grootheden, aangepast van [7] 20

21 2.3 Verblinding Soorten verblinding Er zijn twee soorten verblinding. Enerzijds is er de onbehaaglijke of psychologische verblinding, dit is wanneer er een gevoel van onbehagen geschept wordt en de zichtbaarheid niet noodzakelijk verzwakt wordt. Anderzijds is er de hinderlijke of fysiologische verblinding, hierbij vermindert de visuele prestatie en de zichtbaarheid of wordt die zelfs onmogelijk gemaakt. Er zijn twee belangrijke indexen om onbehaaglijke verblinding in kantoorruimten te berekenen, UGR en VCP UGR UGR of Unified Glare Rating is de verblindingsindex die vooral gebruikt wordt in Europa. Deze index wordt berekend aan de hand van de volgende formule: UGR = 8 log [ 0.25 L2 ω L b p 2 ] Hierin staat Lb voor de achtergrondluminantie [cd.m -2 ], L voor de luminantie van de lichtgevende delen van ieder armatuur, in de kijkrichting van de waarnemer [cd.m -2 ], ω voor de ruimtehoek waarin het lichtgevend oppervlak van de armatuur door het oog van de waarnemer wordt gezien[sr] en p voor de positie-index van Guth voor elke individuele armatuur ten opzichte van de kijkrichting. Deze vier termen worden berekend met volgende formules: L b = E i π Hierbij is Ei de indirecte verlichtingssterkte op het oog van de waarnemer[lx]. L = I A p Hierbij is I de lichtsterkte van de armatuur in de richting van de waarnemer[cd] en Ap is het geprojecteerd oppervlak van de armatuur[m²]. ω = A p r² Met Ap het geprojecteerd oppervlak van de lichtgevende delen van de armatuur[m²] en r de afstand van de waarnemer tot het centrum van de lichtgevende delen van de armatuur[m]. De positie-index van Guth kan men terugvinden in een tabel in het CIE [8]. Het UGR-verblindingsgetal is normaal begrepen tussen 10 en 30. Hoe groter de UGR, hoe meer verblinding er optreedt. In kantoorruimtes streeft men meestal naar een UGR-waarde 19. De reden waarom de UGR niet meer voldoet voor het berekenen van onbehaaglijke verblinding is te vinden in de formule. De luminantie van de lichtgevende delen van 21

22 een armatuur die in deze formule wordt gebruikt, wordt berekend als een gemiddelde luminantie <L>. Door de komst van de ledverlichtingstoestellen, zijn er veel niet-uniforme verlichtingstoestellen op de markt gekomen. Ook in kantoorruimtes wordt hier gebruik van gemaakt. De niet-uniformiteit zorgt er echter voor dat de maximale luminantie in een verlichtingstoestel sterk kan afwijken van de minimale luminantie in datzelfde verlichtingstoestel. Dit kan ervoor zorgen dat de berekende gemiddelde luminantie in de formule voor UGR een veel lagere waarde heeft dan de maximale luminantie van het verlichtingstoestel waarvan de UGR berekend wordt. Het kan dus voorkomen dat verlichtingstoestellen een UGR-waarde 19 hebben, maar toch niet als behaaglijk worden ervaren door een observator. De UGR-waarde zal dus niet meer significant zijn voor niet-uniforme verlichtingstoestellen VCP De methode om verblinding te berekenen die in Amerika (en Canada) gebruikt wordt, is VCP of Visual Comfort Probability. Deze index geeft het percentage van waarnemers die de gegeven lichtomstandigheden ontstaan door een verlichtingstoestel als comfortabel ervaren om een taak uit te voeren. [26] Deze index wordt berekend met volgende formule: VCP = 100 2π ln DGR t² e 2 dt Hierbij wordt DGR (Discomfort Glare Rating) verkregen door n DGR = ( M i ) i=1 n met n het aantal lichtbronnen in het gezichtsveld en Mi de sensatie-index van de i-de lichtbron. De sensatie-index M wordt berekend via M = 0.50L sq PF v 0.44 waar Ls de gemiddelde luminantie van de lichtbron, Q een functie voor het berekenen van de VCP, P de positie-index van Guth en Fv de gemiddelde luminantie van het gehele gezichtsveld voorstellen. De functie Q is gegeven door Q = 20.4ω s ω s met ωs de ruimtehoek door de lichtbron ingesloten bij de waarnemer. De positie-index van Guth wordt berekend aan de hand van volgende formule: 22

23 P = exp [( α 1.22e 2α 9 ) 10 3 β + ( α α 2 )10 5 β 2 ]. Met α en β de hoeken in graden die geduid worden in figuur Figuur 2.16: α en β bij de positie-index van Guth, aangepast van [16] De gemiddelde luminantie van het gehele gezichtsveld Fv tenslotte kan worden verkregen door F v = L w ω w + L f ω f + L c ω c + L s ω s met L de gemiddelde luminantie van de index en ω de ruimtehoek bij de waarnemer door de index. Waarbij de index w, f, c en s voorstelt en respectievelijk staat voor de muren, de vloer, het plafond en de lichtbronnen. Een lichtinstallatie wordt beschouwd als vrij van verblinding indien de VCP minstens 70% bedraagt. Met andere woorden als 70% van de waarnemers het comfortabel vinden om een taak uit te voeren onder de omstandigheden van de gegeven lichtinstallatie. Ook bij VCP wordt gebruik gemaakt van de gemiddelde luminantie, deze index zal dus net als bij UGR niet meer voldoen voor ledverlichtingstoestellen. Dit omdat ledverlichtingstoestellen niet-uniform zijn en dus een gemiddelde luminantie kunnen hebben die veel lager ligt dan de maximale luminantie. Er kan bijgevolg een VCPwaarde van 70% bekomen worden, terwijl dit in werkelijkheid veel lager zou moeten zijn. De VCP-waarde zal dus net als de UGR-waarde niet meer significant zijn voor nietuniforme verlichtingstoestellen. 23

24 2.4 Fysiologisch model Wiskundig model Het model voor het berekenen van oncomfortabele verblinding dat in deze thesis zal worden getest, is een fysiologisch model van het oog op basis van receptieve velden. Receptieve velden werken namelijk als een edge-filter, waardoor scherpe randen, bv. ledpuntjes of contrast in luminantie, beter zichtbaar worden. Het model wordt voorgesteld door volgende formule: Met: Receptive Field Value = ln ω pix. (C WF. S) L pix ln: de natuurlijke logaritme ωpix: de ruimtehoek van een pixel C: de center-kernel S: de surround-kernel WF: de surround-to-center wegingsfactor L: de luminantiekaart *: de convolutie-operator Logische opbouw van de formule Een verlichtingsarmatuur kan worden voorgesteld door een luminantiekaart. Deze wordt verkregen door middel van een luminantiecamera. Hier werd een Murat ELDIM luminantiecamera gebruikt zoals eerder in deze thesis werd aangehaald. Aan de hand van deze luminantiekaart zal men visueel comfort of de oncomfortabele verblinding proberen te voorspellen. Deze luminantiekaart wordt voorgesteld door een tweedimensionale matrix, waarbij ieder getal in de matrix de corresponderende luminantiewaarde van de pixel op deze positie voorstelt. Deze luminantiekaart wordt voorgesteld in de formule door L. De gevoeligheid van het center -en het surround-veld is gemodelleerd door een tweedimensionale normale verdeling (C en S) (zie figuur 2.17). Deze zijn concentrisch voor 1 receptief veld. Door de surround-verdeling af te trekken van de center-verdeling bekomt men Difference of Gaussians (DoG) receptief veld patroon. Wanneer een receptief veld uniform verlicht wordt, wordt het signaal van het center niet noodzakelijk helemaal onderdrukt door het signaal van de surround. De verhouding tussen het maximale signaal van het center en het maximale signaal van de surround wordt weergegeven door de wegingsfactor (WF). Bij een rand tussen donker en licht, waar de surround niet helemaal verlicht is, is het center niet maximaal onderdrukt. Een receptief veld zal bijgevolg fungeren als een edge-filter. Een receptief veld wordt beschreven door een matrix (of een kernel) die het tweedimensionale DoG respons model bevat. Een signaal van een ganglioncel van een receptief veld wordt berekend door overlapping van de center-surround kernel op 24

25 een specifiek gebied van de luminantiekaart, puntsgewijs de overlappende matrices te vermenigvuldigen en de som te nemen van al deze producten. De respons van alle signalen van de ganglioncellen van de receptieve velden in het oog worden gemodelleerd door de convolutie van de luminantiekaart met de DoG kernel. De luminantiekaart na de convolutie stelt een matrix voor met als waardes het verzonden signaal naar de hersenen van elke pixel. Figuur 2.17: Voorbeeld van een tweedimensionale normale verdeling [30] Om de signalen van de on-center en de off-center receptieve velden mee te tellen, beschouwt men de absolute waarde van het signaal. De som van alle pixel-signalen is een raming voor de visuele last van de armatuur. De ruimtehoek van een pixel wordt gebruikt als normalisatie, omdat het aantal pixels afhankelijk is van de resolutie van de luminantiekaart. Het oog reageert logaritmisch op het totale visuele sigaal, zoals in vele waarnemingsformules en verblindingsindexen kan gevonden worden [8]. Hier wordt willekeurig gekozen voor de natuurlijke logaritme ln Het model in Matlab In figuur 2.18 is de implementatie in Matlab van de wiskundige formule uit paragraaf voorgesteld. Enkele parameters uit het model in Matlab kunnen nog worden aangepast, deze parameters bekijken we in hoofdstuk 4 wanneer het optimaliseren van het model ter sprake komt. Drie parameters die vast blijven voor het gehele experiment zijn rc, wp en px. Rc is de afstand van de observator tot het scherm, hier is dit 2.35m. Wp is de ruimtehoek van één pixel, deze wordt berekend door het kwadraat te nemen van px op rc. Px tenslotte is de afstand in meter van 1 pixel (1-dimensionaal). Voor px werd een waarde bekomen van *10-4. Voor wp wordt bijgevolg een waarde van *10-8 bekomen. Belangrijk om te weten is ook dat maps uit het receptieve velden model in Matlab een matrix voorstelt met twee kolommen. In de eerste kolom staan de luminantiekaarten van de verschillende patronen, waarop het model inwerkt. In de tweede kolom staan 25

26 de resultaten van de subjectieve waarneming om de determinatiecoëfficiënt te berekenen. Figuur 2.18: Receptieve velden model in Matlab 26

27 Hoofdstuk 3: Proef 3.1 Situering Het doel van deze proef is na te gaan of een model op basis van de receptieve velden van het oog een oplossing kan bieden voor het gestelde probleem, namelijk het feit dat de klassieke methodes voor de berekening van oncomfortabele verblinding, zoals UGR en VCP, niet voldoen voor niet-uniforme lichtbronnen. Dit model zal dus getest worden als eventuele index voor het berekenen van oncomfortabele verblinding van uniforme en niet-uniforme lichtbronnen. Wat ook niet buiten beschouwing mag worden genomen, is dat het model moet dienstdoen als verblindingsindex bij binnenverlichting. De opzet van de proef is om het zo goed als mogelijk te linken aan het dagelijkse leven, hiervoor worden patronen gekozen die gebaseerd zijn op bestaande verlichtingsarmaturen. 3.2 Opstelling Voor het experiment wordt een proefopstelling gemaakt om de verschillende patronen op te meten met een luminantiecamera. Deze camera (de Murat ELDIM luminantiecamera) wordt op een afstand van 2 meter en 35 centimeter van het scherm geplaatst waarop de verschillende patronen geprojecteerd worden. Er wordt in de proef gebruik gemaakt van een scherm waarop patronen geprojecteerd worden. De keuze voor deze werkwijze is te wijten aan het feit dat een projectie veel meer pixels bevat dan bv een gewoon computerscherm of een televisie. De keuze voor een scherm met ingebouwde projector is dus te verantwoorden, daar er een hoge resolutie nodig is om het model op basis van de receptieve velden van het oog te kunnen toepassen. Verder staan er in de ruimte nog enkele lampen om de muren te verlichten, zodat een achtergrondluminantie gecreëerd wordt die in het fotopisch bereik van de ooggevoeligheidscurve ligt. Deze achtergrondluminantie ligt tussen de 35 en 40 cd/m². Als de luminantiekaarten van de verschillende lichtpatronen zijn genomen, wordt voor de proef met de observatoren de plaats van de luminatiecamera vervangen door een observator die participeert aan de proef vanop dezelfde afstand. De observatoren kijken met andere woorden rechtstreeks naar het geprojecteerde patroon. Dit lijkt op het eerste zicht niet realistisch, maar wanneer mensen een ruimte binnenkomen is een van de eerste dingen die men doet naar de verlichting kijken. De rechtstreekse inkijk kan dus wel degelijk gestaafd worden aan de hand van dagelijkse gebeurtenissen. In figuur 3.1 is het bovenaanzicht van de opstelling van de proef voorgesteld op een schets. De gele lichtbronnen staan opgesteld op de grond en verlichten de achterste muur, de oranje lichtbronnen hangen aan het plafond en verlichten de zijmuren. In 27

28 figuur 3.2 ziet u ook nog eens het zijaanzicht van de opstelling van de proef om een duidelijker beeld te verkrijgen. Figuur 3.1: Bovenaanzicht van de opstelling van de proef Figuur 3.2: Zijaanzicht van de opstelling van de proef 28

29 3.3 Patronen Keuze patronen In een eerste fase werd gedacht om verschillende patronen op het scherm te projecteren. Patronen met witte en zwarte lijnen, schaakbordpatronen en patronen met cirkels. Dit idee wordt gedeeltelijk verworpen, omdat het niet functioneel genoeg is voor het gestelde probleem. In een tweede fase werd samen met de promotor en de begeleider van deze masterproef beslist om de patronen die in het experiment zullen gebruikt worden, te baseren op bestaande verlichtingsarmaturen. De twee verlichtingsarmaturen die hierbij ter sprake kwamen waren de ETAP Flare en de Philips PowerBalance Gen2. Na het uitwerken van de op deze twee armaturen gebaseerde patronen, werd er een demoproef uitgevoerd. Figuur 3.3a: ETAP Flare [19] Figuur 3.3b: Philips PowerBalance Gen2 [20] Na analyse van deze demoproef wordt in een derde en laatste fase besloten om enkel met de varianten van de Philips PowerBalance Gen2 te werken, om de duur van de proef te verminderen en meer vergelijkende parameters te hebben De 10 patronen Om een selectie te maken van een aantal patronen werd eerst bekeken welke parameters beschouwd zullen worden in deze proef. Er wordt gekozen voor het aantal lichtgevende oppervlakken (#), de gemiddelde luminantie (<L>), de maximale luminantie (L) en de grootte van het lichtgevend oppervlak (A). 29

30 Uiteindelijk wordt ervoor gekozen om met 10 patronen te werken. Waarom de proef beperkt wordt tot 10 patronen zal in paragraaf worden toegelicht. De 10 patronen werden getekend met Inkscape. Een overzicht van deze patronen en de variatie van het aantal lichtgevende oppervlakken, de maximale luminantie en de grootte van het lichtgevend oppervlak is duidelijk te zien op figuur 3.4. Figuur 3.4: Overzicht van de gekozen patronen Op figuur 3.4 is te zien dat het lichtgevend oppervlak van de patronen 1 tot 4 steeds groter wordt. Patronen 6 en 7 bestaan uit meerdere lichtgevende oppervlakken waarvan elk lichtgevend oppervlak even groot is aan respectievelijk het lichtgevend oppervlak van patronen 2 en 1. Patroon 5 bestaat ook uit meerdere lichtgevende oppervlakken, maar er is niet gekozen voor een lichtgevend oppervlak afzonderlijk onder de patronen. Patronen 8 tot en met 10 tenslotte zijn gelijke patronen als respectievelijk 2, 4 en 5, maar hier is de maximale luminantie verlaagt tot 25% van de patronen 2, 4 en 5. In het vervolg van deze paragraaf zal ieder patroon nog eens afzonderlijk worden bekeken om enkele kenmerken ervan te verduidelijken Patroon 1 Het eerste patroon is een uniform patroon bestaande uit een vierkant met een zijde van 25mm op de getekende figuur. Deze figuur wordt verschaald door de vergroting ervan tijdens de projectie. We zullen de zijde van dit vierkant als referentie nemen en de andere patronen, die ook uit vierkanten bestaan, beschrijven aan de hand van de factor die ze groter zijn dan dit referentievierkant. Het patroon heeft een maximale luminantie van 2240 cd/m². 30

31 Figuur 3.5: Luminantiekaart van patroon Patroon 2 Het tweede patroon is eveneens een uniform patroon die bestaat uit een vierkant. De zijde van dit vierkant is een factor 2 groter dan die van het referentievierkant. Het patroon heeft een maximale luminantie van 2240 cd/m². Figuur 3.6: Luminantiekaart van patroon Patroon 3 Het derde patroon is net als het eerste en het tweede patroon een uniform patroon die bestaat uit een vierkant. De zijde van dit vierkant is een factor 8 groter dan die van het referentievierkant. Het patroon heeft een maximale luminantie van 2240 cd/m². Figuur 3.7: Luminantiekaart van patroon Patroon 4 Het vierde patroon is net als de drie voorgaande patronen een uniform patroon die bestaat uit een vierkant. De zijde van dit vierkant is een factor 16 groter dan die van het referentievierkant. Het patroon heeft een maximale luminantie van 2240 cd/m². 31

32 Figuur 3.8: Luminantiekaart van patroon Patroon 5 Het vijfde patroon bestaat uit vier vierkanten op vier. De zijde van ieder afzonderlijk vierkant is een factor 4 groter dan die van het referentievierkant. De afstand tussen de verschillende vierkanten bedraagt de helft van de zijde van één vierkant. Het patroon heeft een maximale luminantie van 2240 cd/m². Figuur 3.9: Luminantiekaart van patroon Patroon 6 Het zesde patroon bestaat uit vier vierkanten op vier. De zijde van ieder afzonderlijk vierkant is een factor 2 groter dan die van het referentievierkant. De afstand tussen de verschillende vierkanten bedraagt de helft van de zijde van één vierkant. Het patroon heeft een maximale luminantie van 2240 cd/m². Figuur 3.10: Luminantiekaart van patroon 6 32

33 Patroon 7 Het zevende patroon bestaat uit zestien vierkanten op zestien. De zijde van ieder afzonderlijk vierkant is even groot als die van het referentievierkant. De afstand tussen de verschillende vierkanten bedraagt de helft van de zijde van één vierkant. Het patroon heeft een maximale luminantie van 2240 cd/m². Figuur 3.11: Luminantiekaart van patroon Patroon 8 Het achtste patroon is hetzelfde als het tweede patroon, maar aan een luminantie van 25%. Het patroon heeft een maximale luminantie van 560 cd/m². Figuur 3.12: Luminantiekaart van patroon Patroon 9 Het negende patroon is hetzelfde als het vierde patroon, maar aan een luminantie van 25%. Het patroon heeft een maximale luminantie van 560 cd/m². Figuur 3.13: Luminantiekaart van patroon 9 33

34 Patroon 10 Het tiende patroon is hetzelfde als het vijfde patroon, maar aan een luminantie van 25%. Het patroon heeft een maximale luminantie van 560 cd/m². 3.4 Vraagstelling Figuur 3.14: Luminantiekaart van patroon Wat is visueel comfort? Onder visueel comfort wordt de mate van comfort om naar een bepaald iets te kijken bedoeld, in deze proef is dit specifiek de mate van comfort om naar de patronen te kijken. Deze mate van comfort kan dalen door verschillende factoren. Belangrijke factoren kunnen verblinding (ENG: glare), wazigheid (ENG: blur), oogmoeheid (ENG: eye strain, eye fatigue) en dergelijke zijn. Belangrijk hierbij is ook dat het design of de mooiheid van een patroon geen invloed mag hebben op het beoordelen van de verschillende lichtpatronen. Deze definitie van visueel comfort kan met andere woorden gerelateerd worden aan onbehaaglijke verblinding Bevragingsmethode In de proef wordt naar het patroon gevraagd die het meeste visueel discomfort biedt. Visueel discomfort wordt hier gedefinieerd als het tegenovergestelde van visueel comfort. Er wordt slechts 1 vraag gesteld, omdat bij een extra vraag de duur van het experiment zou verdubbelen. Ook is deze vraag voldoende om een significante vergelijking te kunnen maken tussen de subjectieve waarneming uit de proef met observatoren en de resultaten uit het model op basis van de receptieve velden van het oog, want visueel discomfort wordt in de definitie gerelateerd aan onbehaaglijke verblinding. Voor de proef met observatoren werd gebruik gemaakt van forced-choice paired comparison. Bij deze methode krijgen de observatoren telkens twee patronen na mekaar te zien voor 2 seconden, waarna ze moeten bepalen welke van de 2 het meeste visueel discomfort biedt. De observatoren zijn bij deze methode verplicht een keuze te maken tussen de twee patronen. Het is voor de observatoren bij deze methode gemakkelijk om deze patronen te beoordelen, omdat men enkel een keuze hoeft te maken tussen twee stimuli. 34

35 In paragraaf wordt aangehaald wat iedere observator qua uitleg gekregen heeft bij aanvang van de proef. Deze uitleg is in het Engels Observer s guideline Introduction Many factors can be attributed to the visual appearance of a luminaire: sparkle, brightness, design esthetics, material gloss,... In this test, thes parameters will not be studied! We will focus on the visual discomfort sensation. A light source in the field of view can cause visual discomfort without necessarily impairing the vision of objects and can result in annoyance, pain in the eyes, eye fatigue or even migraine. Question You will see 2 consecutive patterns. You may look directly into the stimuli. Please compare both patterns as a whole in terms of visual discomfort. Which pattern produces the most visual discomfort? The first or the second? Please note the corresponding most visual discomforting pattern number (1 or 2) in the table given to you. 3.5 Problemen bij het opstellen van de proef Problemen bij de lichtpatronen Bij het projecteren van de verschillende lichtpatronen komen er enkele problemen aan het licht. Vooreerst moest er ook rekening worden gehouden met de achtergrondluminantie, want de geprojecteerde lichtpatronen moeten virtueel dienstdoen als verlichtingsarmaturen in een kantoorruimte. Deze achtergrondluminantie moet zo zijn dat de waarnemingsdrempel voor het fotopisch zicht bereikt wordt [29]. Vanaf 3-30 cd/m² zit men in het fotopisch bereik van de ooggevoeligheidscurve (zie figuur 2.11). Dit kan worden verholpen door de achtergrondkleur van zwart naar een grijswaarde te veranderen, hier werd geopteerd om bij elk patroon te streven naar een achtergrondluminantie tussen de 25 en 40 cd/m². Een tweede probleem die al snel zichtbaar was, is dat de projector rond de patronen een soort van halo vormt, zoals je kan zien op figuur Dit effect is moeilijk te zien op de figuur, maar bij de projectie van de verschillende patronen op het scherm is deze duidelijk zichtbaar. Met een halo wordt een lichtverschijnsel bedoeld, waarbij zich een verlichte cirkel rondom het geprojecteerde patroon bevindt. Een voorbeeld van een halo uit de natuur is te zien op figuur 3.16, waarbij zich een halo rondom de zon vormt. Deze foto illustreert mooi wat op het geprojecteerde scherm te zien was bij de verschillende lichtpatronen, namelijk het patroon met daar rondom een cirkel met een lagere luminantie dan het patroon zelf, maar een hogere luminantie dan de achtergrondluminantie. 35

36 Figuur 3.15a: Luminantiekaart van patroon 4 met halo Figuur 3.15b: Luminantiekaart van patroon 4 met bewerkte halo Figuur 3.16: Halo rond de zon [32] Dit probleem werd gedeeltelijk verholpen door de luminantiekaart van ieder patroon afzonderlijk te importeren in Matlab en deze via een Matlab-script te bewerken. Een voorbeeld van zo n script is te zien op figuur In de eerste fase van het script wordt de luminantiekaart opgeroepen als matrix door middel van de functie readeldimfileedf. In een tweede fase roept men de oorspronkelijke afbeelding op en wordt het lichtgevende deel er uitgeknipt. In de derde fase wordt een inverse halo gecreëerd door het invoeren van de variabele comp, deze variabele vergelijkt de luminantie van de periferie met die van een vooropgestelde waarde (achtergrond = 36). Indien deze waarde overschreden wordt zal in de nieuwe afbeelding dit deel zwart worden gemaakt (res = comp + LM2). In de laatste fase wordt de grootte van de afbeelding in orde gebracht, ook wordt gezorgd voor een relatief gelijke achtergrondluminantie, vervolgens wordt het lichtgevende deel uit fase 2 op de juiste plaats geplakt, om tot slot de afbeelding te creëren. De halo is niet helemaal te verwijderen, wel is de verspreiding ervan afgenomen en is ze met het blote oog minder zichtbaar op het scherm. Ook de vervuiling ervan in de periferie is verdwenen. 36

37 Figuur 3.17: Matlab-script voor het bewerken van patroon 1 Een derde probleem die optreedt zijn de instellingen van de projector. Deze instelling werden aangepast om een zo optimale proef te kunnen uitvoeren (contrast: 75, brightness: 60 en sharpness: 15). In deze masterproef zullen deze instellingen constant gehouden worden en we gaan hier dus niet verder op in Probleem bij de vraagstelling Ook bij de vraagstelling werd er gedurende het verloop van deze thesis een probleem vastgesteld. Eerst werd geopteerd om te vragen naar de mate van visueel comfort aan de hand van semantic scale. Deze schaal (zie figuur 3.18) zal echter niet gebruikt worden in de eigenlijke proef, omdat bij een demoproef duidelijk werd dat deze schaal voor verwarring zorgde. De grote verwarring kwam er door de schaalverdeling, want het was voor de observatoren niet duidelijk wat neutraal moest voorstellen gedurende de proef. 37

38 Figuur 3.18 Schaal uit demoproef 3.6 Gegevens bij de proef Patronen De patronen uit paragraaf worden gedurende de proef een voor een met mekaar vergeleken en dit in beide richtingen. De forced choice paired comparison -proef bestaat dus uit 90 vergelijkingen. Om de proef te beginnen werd telkens nog een testvergelijking toegevoegd om de observatoren duidelijk te maken hoe de proef in zijn werk ging, dit werd echter wel niet medegedeeld aan de observatoren. Er werden 4 proefvolgordes gecreëerd, zodat niet iedere proefpersoon alles in dezelfde volgorde zag. De proef werd geproduceerd met Powerpoint met automatische overgang tussen de patronen na 2 seconden. Nadien had de observator tijd om de patronen te beoordelen. Als dit gebeurd was, werd overgegaan naar de volgende vergelijking van twee patronen door middel van een pointer Observatoren De proef werd uitgevoerd door 22 observatoren. 17 mannen en 5 vrouwen. De leeftijden van de observatoren varieert van 18 tot 57 jaar. De helft van de observatoren 38

39 droeg ook lenzen of een bril gedurende de proef. Er werd met andere woorden een relatief gevarieerd profiel van proefpersonen bekomen Duur van de proef De proef duurde 10 tot 15 minuten. De duur van de proef werd ingeperkt door te kiezen voor slechts 10 patronen. N patronen staan gelijk aan N*(N-1) vergelijkingen. Indien we bijvoorbeeld voor 100 patronen zouden hebben gekozen zouden er tijdens de proef 100*99 of 9900 vergelijkingen moeten gemaakt worden. Er werd gekozen voor 10 patronen, zodat de proefpersonen gedurende de gehele proef gefocust zouden blijven. Indien de proef langer zou duren, zou de focus van een proefpersoon kunnen afnemen, waardoor er foute resultaten zouden kunnen optreden. De duur van de proef is ondanks er slechts 10 patronen worden bekeken toch vrij lang, dit komt door de methode die we gedurende de proef hanteren, namelijk forced choice paired comparison. Indien we de afgewimpelde semantic scale zouden gebruikt hebben zou de proef gevoelig korter zijn geweest, maar de resultaten van deze proef zouden geen goede afspiegeling zijn van de realiteit. 39

40 Hoofdstuk 4: Resultaten 4.1 Resultaten van de subjectieve waarneming Figuur 4.1: Resultaten van de Paired Comparison -proef [27] In figuur 4.1 zijn de resultaten van de subjectieve proef voorgesteld. Deze resultaten stellen de z-scores voor discomfort voor. Deze z-scores werden bekomen door het toepassen van de methode uit de paper van Rajae-Joordens, R. & Engel, J. over paired comparison [27]. Hierbij werd het eerste patroon als referentie genomen, dat patroon heeft dan ook een waarde gelijk aan 0. Een waarde kleiner dan 0 wijst erop dat het patroon als comfortabeler wordt beschouwd dan het eerste patroon, een grotere waarde dan 0 toont dan weer aan dat het patroon minder comfortabel is dan het eerste. Indien we een ander referentiepatroon zouden kiezen, zou dit geen invloed hebben op het resultaat elke z-score van elk patroon afzonderlijk zou evenveel van mekaar blijven afwijken Maximale luminantie Als de resultaten van dichtbij bekeken worden, wordt snel duidelijk dat patronen met 25% luminantie (patronen 8, 9 en 10) als veel comfortabeler worden beschouwd dan de patronen met de maximale luminantie (patronen 1 t.e.m. 7). Deze factor is dus een eerste schifting tussen de patronen, die duidelijk te zien is op figuur

41 4.1.2 Lichtgevend oppervlak Het lichtgevend oppervlak van de verschillende uniforme patronen (patronen 1 t.e.m. 4 en 8-9) varieert. Het eerste patroon is met een vierkant met referentiezijde van 25mm, het kleinste lichtgevend oppervlak. De zijde van de vierkanten van het tweede en het achtste patroon zijn een factor 2 groter. Die van het derde oppervlak een factor 8. Het vierde en negende patroon hebben als grootste lichtgevend oppervlak een vierkant met een zijde die 16 keer groter is dan het referentiepatroon. Als het grootste lichtgevend oppervlak met maximale luminantie (patroon 4) bekeken wordt, is te zien dat dit patroon als het minst comfortabel wordt ervaren. Ook bij een luminantie van 25% (patronen 8 en 9) is te zien dat de patronen met het grootste lichtgevend oppervlak (patroon 9) minder comfortabel is. Deze trend van hoe groter het lichtgevend oppervlak, hoe minder comfortabel het patroon als tweede schifting zet zich door bij de andere patronen. Er is echter één uitzondering, patroon 2 (vierkant met zijde die 2 keer groter is dan die van het referentievierkant) wordt als comfortabeler beschouwd dan patroon 1 (referentievierkant). Een mogelijke verklaring voor deze uitzondering is dat het eerste patroon zo klein is dat het voor een persoon moeilijker is om zich erop te concentreren dan het vier keer grotere tweede patroon. Op figuur 4.2 wordt dit verband (hoe groter hat lichtgevend oppervlak, hoe minder visueel comfort) aangetoond door de desbetreffende patronen naast mekaar te leggen. Figuur 4.2a: Vergelijking van patronen 1 t.e.m. 4 Figuur 4.2b: Vergelijking van patronen 8 en Aantal lichtgevende oppervlakken Als we naar het aantal lichtgevende oppervlakken gaan kijken, dan hebben we enerzijds uniforme oppervlakken (patroon 1 t.e.m. 4 en patroon 8 en 9) en anderzijds niet-uniforme oppervlakken (patroon 5 t.e.m. 7 en patroon 10). De niet-uniforme patronen vijf, zes en tien bestaan uit vier vierkanten op vier, het zevende patroon uit 16 vierkanten op 16. Als de grote van het lichtgevend oppervlak van elk vierkant afzonderlijk wordt bekeken bij de niet-uniforme patronen, dan kan men vaststellen dat bij patroon 6 en 7 één 41

42 vierkant overeenstemt met respectievelijk patroon 2 en 1. We kunnen stellendat een veelvoud aan gelijke vierkanten als minder comfortabel worden beschouwd dan één enkel vierkant. In figuur 4.3 kan is dit fenomeen voorgesteld. Figuur 4.3a: Vergelijking van patronen 2 en Gemiddelde luminantie Figuur 4.3b: Vergelijking van patronen 1 en 7 De gemiddelde luminantie is een factor die constant werd gehouden bij de proef. Een eerste groep patronen met een gelijke gemiddelde luminantie bestaat uit patronen 1 en 8. Patronen 3, 6, 9 en 10 vormen een tweede groep. Een derde en laatste groep wordt gevormd door patronen 4, 5 en 7. Bij de eerste groep is vast te stellen dat het eerste patroon het minst comfortabel is. Dit omdat de maximale luminantie als eerste grote schifting van de patronen diende. Op figuur 4.4 zijn deze patronen nog eens uitgelicht. Figuur 4.4: Vergelijking van patronen 1 en 8 Bij de tweede groep zullen patronen 3 en 6 enerzijds en 9 en 10 anderzijds apart bekeken worden, want ook hier dient de maximale luminantie als eerste schifting. We zien dat patroon 6 als minder comfortabel wordt beschouwd dan patroon 3. Dit is te 42

43 wijten aan de niet-uniformiteit van patroon 6. Bij patroon 9 en 10 is een gelijkaardig verband vast te stellen. Patroon 10 is hier het niet-uniforme en dus ook het minder comfortabele patroon. Figuur 4.5 geeft een overzicht van deze patronen. Figuur 4.5: Vergelijking van patronen 3, 6, 9 en 10 Bij de derde en laatste groep zien we eenzelfde verband als bij de tweede groep, namelijk dat bij grotere niet-uniformiteit een patroon als minder comfortabel wordt beschouwd. Op figuur 4.6 zijn de patronen van deze derde en laatste groep nog eens uitgelicht Besluit Figuur 4.6: Vergelijking van patronen 4, 5 en 7 De belangrijkste parameter om de patronen te onderscheiden op basis van de mate van visueel comfort is de maximale luminantie. Hoe hoger de maximale luminantie, hoe lager het visueel comfort. Een tweede belangrijke parameter is het lichtgevend oppervlak. Hoe groter het lichtgevend oppervlak, hoe lager het visueel comfort. Dit 43

44 verband is bij een gelijke maximale luminantie. De derde belangrijke factor, het aantal lichtgevende oppervlakken, geeft ons een gelijklopend verband. Hoe meer lichtgevende oppervlakken, hoe lager het visueel comfort. Bij de vierde en laatste factor, de gemiddelde luminantie, is een verband te zien tussen visueel comfort en niet-uniformiteit. Hoe meer niet-uniformiteit, hoe lager het visueel comfort. Deze laatste factor dient beschouwd te worden bij gelijke maximale luminantie en gelijke gemiddelde luminantie. 4.2 Het receptieve velden model Introductie In deze paragraaf wordt gezocht naar een verband tussen de resultaten van de subjectieve waarneming uit paragraaf 4.1 en de resultaten van het model op basis van de receptieve velden van het oog uit paragraaf 2.4. In een eerste fase veranderen we de parameters, die in de volgende paragraaf voorkomen, niet en wordt gekeken of er een mooi verband wordt verkregen tussen de resultaten van de subjectieve waarneming en deze van het model. Vervolgens proberen we het model te optimaliseren, opdat het verband tussen proef en model een optimale waarde verkrijgt Parameters in het receptieve velden model De parameters van het Matlab-script uit figuur 2.18 die kunnen worden aangepast zijn de angularfieldsizecenter, de surroundfactor en WF. De angularfieldsizecenter is de breedte van het center van het receptieve veld in boogminuten. Deze waarde stond initieel op 0.52 (bij het gebruikte model uit [21]). De surroundfactor is de factor dat de breedte van de surround groter is dan die van het center. Deze waarde stond initieel op [21]. De WF is de surround-to-center wegingsfactor. Deze factor stond initieel op [21] Eerste resultaat verband receptieve velden model en subjectieve waarneming Indien er geen waarden werden aangepast in het oorspronkelijke receptieve velden model [21], bekomen we een verband tussen het receptieve velden model en de subjectieve waarneming, zoals voorgesteld in figuur 4.7. Het verband tussen het initiële model en de subjectieve waarneming levert een determinatiecoëfficiënt van op. Deze waarde ligt vrij laag daar we hier zullen streven naar een waarde voor de determinatiecoëfficiënt groter dan Enkele aspecten vallen op als we naar deze grafiek kijken. Ten eerste kan vastgesteld worden dat wanneer de patronen met 25% luminantie (patronen 8 t.e.m. 10) buiten beschouwing zouden worden gehouden, er een véél beter verband zou zijn tussen het receptieve velden model en de subjectieve waarneming, indien we dit aantonen in figuur 4.8 komen we zelfs tot een quasi perfect verband met een determinatiecoëfficiënt van

45 Figuur 4.7: Verband tussen initieel receptieve velden model en subjectieve waarneming Een tweede vaststelling is dat er zich drie groepen vormen bij het receptieve velden model. Dit kan men zien door te kijken naar overeenkomende waarden op de x-as (RF). De eerste groep bestaat uit patronen 1, 2 en 8. Deze patronen zijn de kleine patronen en worden als de patronen met het hoogste visueel comfort beschouwd door het receptieve velden model. De tweede en middelste groep bestaat uit patronen 3, 6, 9 en 10. Deze patronen vormen ook een groep in paragraaf Ze hebben dus allemaal dezelfde gemiddelde luminantie. Ook bij de laatste groep (patronen 4, 5 en 7) is de gemiddelde luminantie gelijk. Het pijnpunt voor het niet fitten van de resultaten van de subjectieve waarneming en die van het receptieve velden model kan dus gevonden worden bij het feit dat het initiële receptieve velden model zich te sterk concentreert op de gemiddelde luminantie en te weinig op de maximale luminantie. Anderzijds werkt het model wel perfect voor patronen met een gelijke maximale luminantie. 45

46 Figuur 4.8: Verband tussen initieel receptieve velden model en subjectieve waarneming eerste 7 patronen Optimalisatie fitten receptieve velden model Om het receptieve velden model te optimaliseren, zodat het beter zou fitten met de resultaten van de subjectieve waarneming kunnen de drie parameters uit paragraaf aangepast worden. Een eerste aanpassing blijkt te moeten gebeuren bij WF. Deze waarde wordt veranderd naar 1, dit wil zeggen dat uniforme patronen met een verschillend luminantieniveau niet van mekaar onderscheiden kunnen worden [31]. Bij deze waarde voor WF worden de meest optimale situaties bekomen. De twee andere termen angularfieldsizecenter en surroundfactor hangen nauw met mekaar samen. Voor beide factoren verbeterd de relatie van het model ten opzichte van de subjectieve waarneming als we ze laten dalen. Er wordt gekozen om de angularfieldsizecenter ongewijzigd te laten, zodat deze waarde fysisch correct blijft. Voor de surroundfactor wordt een waarde gebruikt van 2.2, deze waarde komt overeen met waarden die in eerdere onderzoeken werd gebruikt [33]. Na aanpassing van deze waarden wordt een verband tussen het fysiologisch model en de subjectieve waarneming bekomen zoals te zien is in figuur 4.9. Er is nu een beter verband gevonden met de subjectieve waarneming. Er wordt nu een determinatiecoëfficiënt van bekomen. Er is nog steeds te zien dat wanneer de patronen met lagere luminantie genegeerd zouden worden, er een beter verband zou zijn, maar het weegt niet meer zo sterk door als bij het oorspronkelijke model (zie figuur 4.10). Ook is te zien dat het verband niet meer zo perfect is als enkel naar de eerste 7 patronen wordt gekeken. Er wordt nog slechts een determinatiecoëfficiënt van bekomen in plaats van de eerder bekomen Dit is een minder resultaat, maar toch nog steeds zeer goed. 46

47 Figuur 4.9: Verband tussen geoptimaliseerd receptieve velden model en subjectieve waarneming Als we nu figuur 4.9 verder analyseren, is te zien dat er geen groepjes meer worden gevormd. Ook zien we dat patroon 10, een niet-uniform patroon met 25% luminantie, als minder comfortabel wordt beoordeeld door het geoptimaliseerde receptieve velden model. Dit is een van de grootste fouten die nog te zien is op het geoptimaliseerde model. Een ander iets dat opvalt, is dat de niet-uniformiteit te grote verschillen van waarden opleveren (patronen en patronen 3-6). Dit is ook de reden waarom de determinatiecoëfficiënt bij figuur 4.10 opmerkelijk lager ligt dan die bij figuur 4.8. Figuur 4.10: Verband tussen geoptimaliseerd receptieve velden model en subjectieve waarneming eerste 7 patronen 47

48 4.3 Reflectie van de resultaten Enkele vragen kunnen worden gesteld wanneer we naar de resultaten van deze masterthesis kijken. Vooreerst kan in vraag worden gesteld of de keuze van de patronen hier gerechtvaardigd was. Uit de resultaten van paragraaf 4.1 blijkt de keuze van de patronen zeker te rechtvaardigen, daar er voor elke factor die in deze thesis bekeken wordt enkele patronen kunnen worden vergeleken worden. Moest de proef opnieuw gedaan worden zou een kleiner verschil in luminantie misschien eens kunnen worden bekeken, indien de luminantie in plaats van 25%, 80% zou bedragen van verschillende patronen zou misschien de eerste schifting tussen de patronen, namelijk de maximale luminantie van het patroon niet meer zo duidelijk zijn. Wat als er met andere factoren zou rekening worden gehouden, is een tweede vraag die zich stelt. De invloed van de achtergrondluminantie, de scherpte van de randen van de patronen en de kleurtemperatuur [28] zijn enkele van deze factoren waar in deze masterthesis geen rekening mee wordt gehouden. Toekomstig onderzoek zou zich op deze factoren, die niet onbelangrijk zijn bij het visueel comfort van verlichtingstoestellen, kunnen toespitsen. Ook de invloed van de aard van de proefpersoon (man - vrouw, lenzen - bril - geen van beide, leeftijd, IQ, ) werd in deze masterthesis niet bekeken. Het zou misschien interessant kunnen zijn om de invloed hiervan te bekijken. De ene groep mensen, bv de personen die ouder zijn dan 65 jaar, beoordelen visueel discomfort misschien anders dan een andere groep mensen, bv de personen jonger dan 25 jaar. Het aantal proefpersonen die de proef uit deze thesis hebben uitgevoerd, is echter te beperkt om dergelijke verbanden te onderzoeken. Ook dit zou in de toekomst kunnen worden onderzocht. Een laatste vraag die gesteld dient te worden, is welke limieten moeten worden opgesteld. Hiermee wordt bedoeld, dat wanneer er uiteindelijk een model op basis van de receptieve velden van het oog voor de berekening van oncomfortabele verblinding bepaald wordt, een die goedgekeurd wordt door de bevoegde instanties, er richtwaarden zullen moeten worden opgesteld die moeten bereikt worden bij bepaalde situaties, bv kantoorruimtes. Naast deze vragen, zal er ook verder gezocht moeten worden naar de correcte invulling van de factoren uit het model zelf, namelijk de WF, de surroundfactor en de angularfieldsizecenter. Ook dit dient verder onderzocht te worden in de toekomst. 48

49 Hoofdstuk 5: Besluit Uit de resultaten van de subjectieve waarneming kan een indeling van patronen bepaald worden. De maximale luminantiewaarde is het eerste en belangrijkste criterium waar de patronen in twee groepen gesplitst konden worden. Hoe hoger, hoe minder visueel comfort. De grootte van het lichtgevend oppervlak is het tweede criterium voor het indelen van de verschillende patronen. Hier geldt hoe groter, hoe minder visueel comfort. Het aantal lichtgevende oppervlakken geeft een gelijkaardig verband. Hoe meer, hoe minder visueel comfort. Als we tot slot naar de gemiddelde luminantie kijken, konden we als laatste criterium zien dat bij meer niet-uniformiteit, minder visueel comfort bekomen wordt. Uit de uitgevoerde analyse kunnen we afleiden dat een model op basis van de receptieve velden van het oog op termijn een oplossing kan bieden voor het berekenen van oncomfortabele verblinding. Een belangrijk kanttekening die gemaakt moet worden is dat er naast de evaluatie van de niet-uniformiteit ook rekening gehouden moet worden met de maximale luminantie van de lichtgevende delen van de verlichtingsarmatuur. Er zal dus een ideale combinatie van deze twee factoren nodig zijn. Verder onderzoek zal dus nodig zijn voor de ideale invulling van belangrijke parameters in het model (WF, surroundfactor en angularfieldsizecenter), alsook voor het opstellen van limieten in diverse toepassingen. Ook de invloed van enkele niet bekeken factoren (scherpte van de randen, achtergrondluminantie, ), dient in de toekomst onderzocht te worden. 49

50 Bronnenlijst [1] Bogaert, J. (2000). Van straling tot verlichting. Coaster publications bvba. [2] Duikkids (2015). Elektromagnetisch spectrum. %20fysisch/Elektromagnetisch%20spectrum.png. [3] Nederlandse Huisopticiens ( ) Doorsnede van het oog. [4] HHahn (2010). Luminosity curve of the human eye. [5] Stichting Neuro Kids ( ). Overzicht van hoe de staafjes en kegeltjes over het netvlies zijn verspreid. [6] Alferink, F. (2007). Steradiaal. [7] BotMultiChill (2006). Candela. eenheden#/media/file:candela.jpg [8] CIE (1995). Discomfort glare in interior lighting. CIE [9] Ryckaert, W. en Hanselaer, P.(2014b). Radiometrische en fotometrische grootheden. KU Leuven Laboratorium voor Lichttechnologie. [10] Hubel,D (1995). Eye, Brain, and Vision. [11] Connaughton, V. (2007) Glutamate and glutamate receptors in the vertebrate retina [12] User:deldott (2005). Receptive field. [13] Paskari (2007). A simple picture of the on-center and off-center properties of the cells in the retinal ganglia. [14] Wikipedia (2016). Receptive Field. [15] JCC2011 (2011). Etendue conservation in free space. [16] Fraunhofer ISE (2009). Evalglare: A radiance based tool for glare evaluation. [17] Clark, R. (2005). Notes on the Resolution of the Human Eye. 50

51 [18] van der Sanden, H. (2016). Besparen met ledlampen. [19] ETAP. Cover_hr. [20] Philips. PowerBalance gen2. [21] Scheir, G., Donners, M., Geerdinck, L., Vissenberg, M., Hanselaer, P. & Ryckaert W. (2016). A psychophysical model for visual discomfort based on receptive fields. Lighting Research and Technology. Online First [22] The-Crankshaft Publishing. Receptive fields of photoreceptors and their connections. (A) The receptive field center provides a direct input from the photoreceptors to the bipolar cell, and the receptive field surround provides indirect input from the photoreceptor to the bipolar cells via horizontal cells. [23] Filter Forge. Onion. [24] Filter Forge. Edge detector output. [25] Flurchick, K. M. (2016). CSE704: Computational Modeling And Visualization. Section 4: Perception, Color and Lighting. Lecture 1: Perception. ction4/lecture4-1.html [26] Carlucci S., Causone F., De Rosa F., Pagliano L. (2015) A review of indices for assessing vidual comfort with a view tot heir use in optimization processes to support building integrated design. NTNU Norwegian University of Science and Technology, Department of Civil and Transport Engineering, Trondheim, Norway. ssion.pdf?sequence=3&isallowed=y [27] Rajae-Joordens, R. & Engel, J. (2015). Paired comparisons in visual perception studies using small sample sizes. Displays, 26, 1-7. [28] IBE-BIV, Code van goede praktijk voor Binnenverlichting. Secretariaat van het IBE-BIV [29] Wikipedia (2014). Fotopisch zicht. [30] Krishnavedala (2014). Isometric plot of a two dimensional Gaussian function. [31] Donners, M. A. H., Vissenberg, M. C. J. M., Geerdinck, L. M., Van Den Broek- Cools, J. H. F. & Buddenmeijer-Lock, A. (2015). A psychophysical model of discomfort glare in both outdoor and indoor applications. 28th CIE Session, 2015 Manchester. 51

52 [32] Frantz, R. A. (2007). Full solar halo over Porto Alegre, Brazil. This halo lasted for several hours. [33] Sceniak, M. P., Ringach, D. L., Hawken, M. J. & Shapley R. (1999). Contrast s effect on spatial summation by macaque V1 neurons. Nat Neurosci, 2,

53 FACULTEIT INDUSTRIELE INGENIEURSWETENSCHAPPEN TECHNOLOGIECAMPUS GENT Gebroeders De Smetstraat GENT, België tel iiw.gent@kuleuven.be