Eden najbolj kritičnih vidikov, ki jih je treba upoštevati pri načrtovanju prostora za gojenje konoplje v zaprtih prostorih, je pravilna postavitev svetilk, ki zagotavljajo najboljšo možno osvetlitev. Če je napaka narejena napačno, je lahko intenzivnost svetlobe neskladna po celotnem rastnem območju ali celo po nepotrebnem zapravljena. Na srečo obstajajo programi, ki lahko modelirajo jakost svetlobe v celotnem prostoru in ustvarijo virtualni zemljevid jakosti svetlobe. Večina teh programov je bila napisana za uporabo v arhitekturnem oblikovanju za potrebe človeške razsvetljave in so bili preoblikovani za modeliranje rastočih svetlob, pogosto brez sprememb, ki bi upoštevale različno predvideno uporabo.
Medtem ko lahko arhitekturna programska oprema za preslikavo svetlobe približno predstavi spremembe intenzivnosti svetlobe v sobi, obstaja nekaj pomembnih omejitev. Človeške oči dejansko precej slabo zaznavajo rahle razlike v jakosti svetlobe; naša šarenica se samodejno skrči, ko je izpostavljena močnejšim svetlobnim ravnem, prepušča manj svetlobe in spreminja naše dojemanje, kako močna je svetloba v resnici. Arhitekturna programska oprema za preslikavo svetlobe si zato lahko privošči dokaj "površno" pri izračunu dejanske jakosti svetlobe, saj naše oči ne bodo mogle ugotoviti razlike. Programska oprema za arhitekturno razsvetljavo uporablja več bližnjic, da skrajša čas, potreben za izdelavo zemljevida svetlobe. Zakaj pa so potrebne bližnjice? Odgovor se skriva v načinu, kako programska oprema upošteva različne vrednosti, da pride do intenzivnosti svetlobe.
Kako je preslikana svetloba
Pomaga osnovno razumevanje, kako programska oprema dejansko deluje. Če želite izračunati jakost svetlobe za posamezno točko v sobi, morate le vedeti, koliko svetlobe ta točka "vidi" iz vsake svetilke v sobi. To je preprost izračun, ki upošteva razdaljo od vira svetlobe in kot od svetlobe do točke, ki se izračuna. Intenzivnost svetlobe se širi ali zmanjšuje, kolikor dlje se od svetlobnega vira oddaljite, sorazmerno s kvadratom razdalje. Kot je pomemben, ker svetlobna telesa običajno skušajo usmeriti svetlobo tja, kamor jo želimo, zato lahko tudi na enaki razdalji od svetlobne naprave obstajajo dramatično različne jakosti svetlobe. S poznavanjem absolutne jakosti (celotnega pretoka) svetlobne naprave, relativne intenzivnosti določenega kota od določene svetlobne naprave in razdalje od svetlobne naprave je mogoče enostavno izračunati jakost svetlobe na katerem koli mestu, ki je ki prihajajo neposredno iz napeljave.
Vendar to ne upošteva odbite svetlobe, ki je veliko večja komponenta jakosti svetlobe, kot se večina ljudi zaveda. Za upoštevanje odbojne svetlobe v štiristenski sobi mora programska oprema za preslikavo svetlobe izračunati, koliko svetlobe se bo odbilo od vsake od štirih sten do določenega mesta, za katero izračuna jakost. To se naredi tako, da se izračuna, koliko svetlobe prizadene vsako steno od svetilke, nato pa koliko te svetlobe se bo odbilo na mestu, ki ga skuša modelirati. Že samo dodajanje štirih sten simulaciji je en preprost izračun spremenilo v devet - enega za svetlobo, ki zadene v modelirano mesto neposredno iz vgradne naprave, in po eno za svetlobo, ki zadene štiri stene na ustreznem mestu, tako da bo pod kotom odsevala svetlobo in nato po eno za te štiri stene do modeliranega mesta.
Sl. 2. Prikazani sta dve izhodni datoteki programske opreme za preslikavo svetlobe, ki lahko prikažeta različne potrebe pri načrtovanju prostora za gojenje konoplje, ki je optimiziran za cvetenje (zgoraj) v primerjavi z notranjim postopkom pridelovanja zelenjave (spodaj). Proračuni programske opreme lahko pomagajo pri določanju razmika in števila napeljav ter gostote pretoka potrebnih napeljav, pa tudi pri oceni porabe energije in potencialnih donosov pridelkov.
Torej je za "preprosto" štiristensko sobo z eno svetilko potrebnih devet izračunov za določitev jakosti svetlobe na določenem mestu. Če modelu dodate drugo svetilko, traja 18 izračunov na mesto; 10 svetlobnih teles potrebuje 90 izračunov na mesto. Če v sobi dodate predmete, ki odbijajo ali absorbirajo svetlobo, za vsak predmet dodate še dva izračuna na svetlobno napravo. Ta algoritemski postopek je znan kot sledenje žarkom, saj v bistvu sledite vsakemu žarku svetlobe od njegovega vira do modelirane točke.
Mimogrede, tako nastanejo najkakovostnejše računalniško ustvarjene podobe - sledenje žarkom vseh svetlobnih virov v vseh modeliranih predmetih na sceni lahko daje izjemno podrobne in življenjske podobe. Vendar se število potrebnih izračunov dramatično poveča z vsakim svetlobnim virom in vsakim predmetom na sceni, ki se modelira, do te mere, da lahko računalniki potrebujejo ure ali dni, da upodobijo eno sliko.
Arhitekturna programska oprema za preslikavo svetlobe lahko izkoristi številne poenostavitvene predpostavke za veliko hitrejše ustvarjanje zemljevida jakosti svetlobe. Namesto da bi modelirali vsak kvadratni centimeter sobe, bo večina le modelirala vzorčne lise na vsakih nekaj metrov in nato predvidevala, da so vmesne lise vmesne vrednosti - en izračun povprečenja namesto sto ali tisoč izračunov za vsako točko. Ker človeške oči pri določanju dejanske jakosti svetlobe sploh niso zelo natančne, so te poenostavitve dovolj dobre za ustvarjanje arhitekturnega zemljevida svetlobe. To lahko zmanjša čas, potreben za ustvarjanje svetlobne karte, z nekaj ur na nekaj sekund, odvisno od hitrosti vzorčenja.
Druga netočnost v programski opremi za arhitekturno preslikavo svetlobe izhaja iz informacij, ki jih ima programska oprema o relativni jakosti svetlobe pod različnimi koti vgradne naprave. Društvo osvetljujočih inženirjev (IES) je pripravilo standardni format datoteke za shranjevanje informacij o jakosti in relativni jakosti svetilke pod različnimi koti; te datoteke IES se vnesejo v arhitekturno programsko opremo za preslikavo svetlobe, da lahko modelirajo različne svetilke. Datoteke IES se ustvarijo s preskusnimi napravami, ki postavijo svetilko na ploščad, ki se vrti (ali vrti okoli samega telesa) in meri jakost svetlobe pod različnimi koti. Pri majhnih preizkušenih napravah (DUT), kot je ena LED, lahko te preskusne naprave hitro izmerijo intenzivnost pod velikim številom različnih kotov. Pri večjih napravah, kot je večina LED luči, se preskusna oprema zelo draga, saj mora biti precej velika. Namesto merjenja jakosti svetlobe pri vsaki stopnji vrtenja je veliko ceneje meriti le pod nekaj koti. Večja kot je svetilka, bolj natančni so test in nastala datoteka IES, dražja postane. Večina svetilk za rast LED je razmeroma velikih in jih je zato drago natančno modelirati s to metodo.
Če ima datoteka IES meritve le iz nekaj kotov, mora arhitekturna programska oprema za preslikavo svetlobe narediti več predpostavk o tem, kakšna bo dejanska relativna intenziteta svetlobe pod koti, ki niso vključeni v datoteko IES, ponavadi preprosto s pomočjo tehtanega povprečja med najbližja dva kota, vključena v datoteko IES.
Reševanje rastlinskih problemov
Kombinacija vzorčenja z redkim kotom v datotekah IES in redkega prostorskega vzorčenja s samim modelom lahko privede do pomembnih odstopanj med modelom in realnostjo. Še enkrat, za človeške oči, ki morda niti ne znajo razlikovati 10-odstotne razlike v jakosti svetlobe, to ni vprašanje - toda za rastline v rastni sobi lahko ta odstopanja pomembno vplivajo. Vroče točke v rastni sobi lahko stisnejo rastline in zmanjšajo donos, medtem ko lahko območja z nižjo svetlobo od želene zmanjšajo donos.
Rastline konoplje imajo različne minimalne zahteve glede svetlobe v različnih fazah rasti, največje ravni svetlobe pa se razlikujejo glede na sev. Uporaba modelov za preslikavo svetlobe za natančno določitev vrste, števila in natančne namestitve ter višine svetilk za zagotovitev optimalne ravni svetlobe v celotni krošnji lahko zagotovi, da imajo vse rastline idealno osvetljenost. Natančno modeliranje svetlobe lahko pripomore tudi k večji postavitvi prostora, da optimizira izkoriščanje svetlobe, zmanjša zapravljeni prostor in poveča razpoložljivo površino nadstreška.
Black Dog LED je razvil lastno programsko opremo za preslikavo svetlobnih prostorov za odpravo teh težav. Namesto da bi uporabila redko vzorčene informacije o kotnem preskusu, programska oprema vzame informacije o preskusu kotne jakosti za vsako LED, ki je uporabljena v naših napravah, za natančno modeliranje kotne intenzivnosti na vsaki stopinji. Programska oprema tudi modelira vsako točko - do vsakega kvadratnega centimetra - namesto da uporablja redko prostorsko vzorčenje in povprečenje odčitkov vmes. To nam omogoča natančnejše modeliranje osvetlitve prostora za rast, prepoznavanje potencialnih vročih točk in temnih točk, ki se morda nikoli ne bodo pojavile na svetlobnem zemljevidu, ustvarjenem s programsko opremo za arhitekturno razsvetljavo.
Rastline imajo drugačne potrebe po spektralni in svetlobni intenzivnosti kot človeške oči; zakaj uporabljati programsko opremo, zasnovano za potrebe človeških oči, za modeliranje rastlinja?
