Φ · flux (W)E · irradiancja (W/m²)I · intensywność (W/sr)L · radiancja (W/m²·sr)
Dodatek T / Fundamenty fizyczne

Radiometria: czym naprawdę jest „L”

Od Rozdziału 15 piszesz L, Li, Lo w każdym wzorze. Ten dodatek odpowiada na pytanie, które powinno paść wcześniej: L czego? W jakich jednostkach? I czemu akurat ta wielkość, nie żadna inna, jest tym, co faktycznie liczy ray tracer.

TL;DR
Pass: Hierarchia

Cztery wielkości, jedna hierarchia

Każda kolejna wielkość dzieli poprzednią przez coś dodatkowego — czas, potem powierzchnię, potem kąt bryłowy:

Q (energia, dżule) → Φ = dQ/dt (moc/flux, waty)
E = dΦ/dA (irradiancja, W/m²) — moc na jednostkę powierzchni
I = dΦ/dω (intensywność, W/sr) — moc na jednostkę kąta bryłowego (Dodatek U)
L = d²Φ / (dA·cosθ·dω) (radiancja, W/(m²·sr)) — moc na powierzchnię i kąt bryłowy naraz
Radiometric.hierarchy4 quantities, 4 units
Flux Φ[W] Irradiancja E[W/m²] Intensywność I[W/sr] Radiancja L[W/(m²·sr)] to L piszesz od Rozdziału 15 — teraz masz definicję
Każda strzałka to dzielenie przez kolejny czynnik: czas, powierzchnia, kąt bryłowy.
Pass: Inwariancja

Czemu L nie słabnie z odległością (a E tak)

Irradiancja od punktowego źródła spada z 1/r² (Rozdział 6) — ten sam flux rozkłada się na coraz większą powierzchnię. Radiancja mierzona wzdłuż konkretnego promienia nie słabnie, bo kąt bryłowy, pod jakim widzisz źródło, kurczy się dokładnie tym samym 1/r², co dokładnie kompensuje spadek. To dlatego renderer liczy L, nie E — L jest tym, co faktycznie "widzi" promień, niezależnie od tego, jak daleko poleciał.

Dowód liczbowy — dwie powierzchnie na tej samej „tubie” promienia
Flux przez tubę: dΦ = 5 W (bez strat w próżni). dA₁ = dA₂ = 0,01 m², odległość r = 2 m.
Kąt bryłowy, jaki dA₂ zajmuje widziany z dA₁: dω₁ = dA₂/r² = 0,01/4 = 0,0025 sr
Kąt bryłowy, jaki dA₁ zajmuje widziany z dA₂: dω₂ = dA₁/r² = 0,0025 sr (symetrycznie)
L₁ = dΦ/(dA₁·dω₁) = 5/(0,01·0,0025) = 200 000 W/(m²·sr)
L₂ = dΦ/(dA₂·dω₂) = 5/(0,01·0,0025) = 200 000 W/(m²·sr)
L₁ = L₂ — identyczna radiancja po obu stronach, mimo różnych odległości od źródła.
To nie przybliżenie — to dokładna tożsamość matematyczna, prawdziwa dla każdych dA₁, dA₂, r.
Radiance.invariancesame L, two cross-sections
dA₁ dA₂ (dalej, ale węższy przekrój tuby) L jednakowe wszędzie w tubie
Tuba promieni rozszerza się z odległością — ale L, liczone na jednostkę powierzchni i kąta bryłowego, zostaje stałe.
Z praktyki

Kiedy ustawiasz „Intensity” światła punktowego w Blenderze czy Arnoldzie w watach, ustawiasz Φ. Kiedy silnik liczy, ile z tego dociera do powierzchni, przelicza to na E (stąd spadek 1/r² z Rozdziału 6). Kiedy piksel w Twoim renderze pokazuje kolor, to próbka L wzdłuż promienia kamery — dlatego ten sam obiekt wygląda tak samo jasny niezależnie od tego, czy kamera jest 1 metr czy 100 metrów od niego (przy tej samej rozdzielczości/FOV) — to właśnie inwariancja radiancji.

Słowniczek
Energia radiacyjna (Q)
Całkowita energia świetlna, w dżulach.
Flux / moc (Φ)
Energia na jednostkę czasu, w watach.
Irradiancja (E)
Flux na jednostkę powierzchni, W/m².
Intensywność (I)
Flux na jednostkę kąta bryłowego, W/sr.
Radiancja (L)
Flux na powierzchnię i kąt bryłowy naraz; niezmienna wzdłuż promienia w próżni.