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アルファ値の定義

アルファ値の定義
M社のゴム製散気管は、OHRエアレーターと比べて2倍以上も高効率であるはずなので、M社の散気管で上がらなかった曝気槽のDO値が、OHRエアレーターに取り替えたところで上がるはずがありません。
しかし実際には、OHRに取り替えた後は、2倍超も高いDO値を示しました。

水処理・化学反応向け 散気管

散気管の性能を表す1つの指標である「酸素溶解効率」について、ゴム製散気管メーカーは20%とか30%という非常に高い値をPRしています。
水中に送り込んだエアーに含まれる酸素のうち、20%とか30%が水に溶ける、ということです。
対してOHRエアレーターの酸素溶解効率は、10%(水深5.0m時)ですから、酸素溶解効率だけで比較すると、OHRエアレーターはゴム製散気管の1/2とか1/3の低効率であることになります。

実際の排水処理場で比較すると、OHRエアレーターの方が高効率を示す

本当に、OHRエアレーターは低効率なのでしょうか。 本当に、ゴム製散気管は高効率なのでしょうか。
実は、実際の現場では、その逆です。OHRエアレーターの方が、高い効率を示します。そのリアルな実例を2つ、以下にご紹介します。

実例A:某製紙工場のケース

2倍も高効率であるはずのゴム製散気管より、OHRは3割も少ないエアー量で済んだ

(某製紙工場排水/ 排水量:12,000m 3 /日 BOD値:IN 400mg/ℓ ➤ OUT 10mg/ℓ BOD負荷総量:4,680kg-BOD/日)

本当に、E社のゴム製散気管が、OHRエアレーターより2倍以上も高効率であるなら、必要空気量は1/2以下となるはずです。
(OHRエアレーターが必要とする空気量を【100】とすれば、高効率であるE社ゴム製散気管は【45】という少ない空気量で済むはず)
しかし、客先側に提出された「必要空気量」で比較してみると、OHRの方が3割も少ない空気量で済む、という逆転の結果でした。

実例B:某もやし製造工場のケース

ゴム製散気管が低効率であったため、DOが上がらず処理状態不良に陥った

(L工場排水/ もやし製造排水 BOD : 3,000mg/ℓ MLSS : 12,000 ~13,000mg/ℓ 水深: 4.0m)

某もやし製造工場は、曝気槽にM社のゴム製散気管を設置しました。
しかし、期待したDO値(溶存酸素濃度)が出ずに処理状態が不良となってしまったため、急ぎOHRエアレーターに交換しました。
水深4.0mにおける各散気管の酸素溶解効率(公表値)は、以下のとおりです。

M社のゴム製散気管は、OHRエアレーターと比べて2倍以上も高効率であるはずなので、M社の散気管で上がらなかった曝気槽のDO値が、OHRエアレーターに取り替えたところで上がるはずがありません。
しかし実際には、OHRに取り替えた後は、2倍超も高いDO値を示しました。

「酸素溶解効率」は、排水処理で使う散気管においては、あくまで「仮の基準」です

酸素溶解効率は、清水で採ったデータであって、実際の排水で採ったデータではない

排水の性質は排出源ごとに異なるため、排水では統一的な性能データは採れません。
そこで 性能評価の一応の目安 として、酸素溶解効率のデータは「清水」(水道水など)で採ります。
しかし散気管が実際に使われる 実排水には、不純物が多量に含まれているため、清水に比べて酸素は溶け込みにくくなります。

実際に散気管を使うのは 排水なのに、酸素溶解効率のデータを採るのは 清水なの?

「酸素溶解効率」を「実際の効率」にするために、「アルファ値」を掛ける

散気管メーカーは高い効率をPRしていても、実際には低い効率で設計計算をしているのです

水処理会社は排水処理の設計計算を行なう際に、各社の知見に基づいて、必ずアルファ値を折り込み、設計計算をしています。
しかし各社は、このアルファ値を公表していません。 (水処理会社によっては、「安全係数」などとも称する)
酸素溶解効率が1/2に低下すればアルファ値=0.5、1/4に低下すればアルファ値=0.25となります。

前出の2つの実例では、「アルファ値」はいくらか

穴がたくさん空いたタイプの散気管(多孔質散気管)の「アルファ値」はいくらか

実排水では効率がガクンと低下する。これが、世界的な評価です。

(1)シンガポールの下水道当局の見解: 0.23 ~ 0.68 (シンガポールの 下水 にたいし)

(2)アメリカの環境保護庁 (EPA / United States Environmental Protection Agency) のレポートに出てくる一例:平均 0.4

(ニュージャージー州の某 下水 処理場での例。多孔質散気管のアルファ値が、平日の高負荷時に平均で0.4であったと出ている)

(3)OHR社の見解:約 0.2 ~ 0.5 (=清水での効率に比べ、実排水では約20〜50%へとダウンする)

なおOHR社の業務対象は日本国内では産業排水のみであり、「アルファ値:約0.2〜0.5」という見解は 産業排水 だけを対象としている。

OHRエアレーターのアルファ値は、ほぼ1.0です

OHRエアレーターは、実際の排水に強い散気管です

OHRエアレーターのアルファ値はほぼ1.0 であり、清水と実排水とで変わりません。
その根拠は、以下をご覧ください。

他社からの評価レポート ● OHRエアレーターでは、 「 実排水でもそれほど効率の低下はない だろう」という評価を、水処理エンジニアリング S 社から頂いています。 ● 水処理エンジニアリング S 社の評価レポートには、次のとおり記載されています。
「実排水での酸素溶解効率を評価するため、 供試水に 界面活性剤5.0ppmを添加 してテストしたところ、従来型ディフューザーでは清水時に比べ約30%ダウンしたが、OHRエアレーターでは 清水時と同等の値 を示した。
このことから、 OHRエアレーターは実排水においても、 アルファ値の定義 清水時とそれほど変わらない酸素溶解効率が得られるものと推測される。」

30 年以上、 アルファ値=1.0で設計計算をしています ● OHR社は30年以上、アルファ値=1.0で設計計算していますが、空気量が足りず処理不調となった事例はありません。
またOHR社は、アルファ値=1.0を折り込んだ必要空気量の設計計算式をお客様へ明確にお示ししています。

なぜOHRエアレーターは、アルファ値=1.0という、比類ない性能を発揮するのか

なぜかといえば、それはOHR式に独特の、気−液を激しくミキシングする力のせいです。
その証拠に、OHRエアレーターとゴム製散気管を運転して比較すると、OHRエアレーターの方が3倍も多く微細バブルを生成できます。
汚泥水とエアーとを微細な粒子群へと砕き、さらにその粒子群を互いに激しくぶつけ合う作用こそ、アルファ値=1.0を実現させる力です。

Alpha (アルファチャンネル)

コンピューター上では、色を数値の組であらわします。各数値は色のいずれかの構成要素の強さ、主に輝度を表します。それぞれの構成要素をチャンネルと呼びます。画像ファイルでは、ある色の色チャンネルによって、この色がどれくらいの強さの赤色・緑色・青色の光から構成されているかを表すのが一般的です。後ろ側が透けて見えるような色を表すために、4番目に追加されるのがアルファチャンネルです。アルファチャンネルは、ある色が後ろ側にある色をどの程度覆い隠すかを表します。

具体例をみてみましょう。 #8921F2 ( rgb(137, 33, 242) または hsl(270, 89%, 54) とも記述します) は紫色を表します。下の図では 2 アルファ値の定義 個のボックスがテキストを含む段落の手前に描画されています。左上にあるボックスでは上で示した紫色を背景色に指定しています。右下のボックスは、同じ 背景色ですがアルファチャンネルの値を 0.5 に指定しています。これは、50% の不透明度とも表せます。

色をあらわすアルファチャンネルの効果を示す画像

  • Wikipedia 上の記事「アルファチャンネル」
  • Wikipedia 上の記事「色空間#RGBA」
  • Wikipedia 上の記事「en:Channel (digital image)」

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Last modified: 2020年12月8日 , by MDN contributors

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RGBAカラーモデル

これらの組み合わせによって、あらゆる色の表現とともに半透明の表現が可能となる。 RGBの各色ごとに明るさが調節されることで、様々な色と様々な明るさの色が表現される。 表現できる色数は、各色に割り当てられた容量によって異なり、例えば各色に2ビットが割り当てられると64色、4ビットでは4096色、8ビットになると1677万7216色が表現可能となる。 その上にアルファ値が加えられることで、完全な不透明(100%)から完全な透明(0%)までを段階的に表現することができる。 アルファ値は、RGBとは別にアルファチャンネルと呼ばれるデータ領域に保存されるが、画像がアルファチャンネルを持っていない場合には透明度を変更することができない。

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SenseTalkにおけるカラー値

red() 、 green() および blue() 関数は、赤/緑/青の色空間で表現された色の各成分を取得するときに使用します。 hue() 、 saturation() および brightness() 関数は、色相、彩度、明度の色空間で表現された色の各成分を取得するときに使用します。 cyan() 、 magenta() 、 yellow() および black() 関数は、印刷時によく使われるシアン/マゼンタ/黄/黒の色空間で表現された色の各成分を取得するときに使用します。 white() 関数は、グレースケールの色空間で色を評価してホワイトレベルを0(黒)から1(白)の間で返します。 alpha() 関数は、色の不透明度の値を0(透明)から1(不透明)の間で返します。

put the red of "purple" -- 0.5

put blue("#00FFFF") -- 1

put hue("purple") -- 0.833333

put yellow("#00FFFF") -- 0.133043

put white of "purple" -- 0.268208

構文: アルファ値の定義 red( 文字列またはリスト ) , blue( 文字列またはリスト ) , .
the red of 文字列またはリスト , the blue of 文字列またはリスト , .

各関数は、 文字列またはリスト を色として評価し、適切な色空間内でその色に存在する取得対象の色成分量を0~1で表した値を返します。なお、 black() および white() 関数は、異なる色空間内で色を評価するものであって、真逆の関数ではありません。

is a color演算子

is a color 演算子は、標準的な is a 演算子を拡張したもので、与えられた値が色として解釈できるかどうかをテストします。

is a color 演算子は、値が色として有効かどうかの判定がスクリプトで必要なときに使用します。

put "#00FFFF"is a color -- 「true」を表示します

if shade is a color then then .

構文: 値 is a color

値 が、認識対象のいずれかのカラーフォーマットの文字列またはリストである場合、または the namedColors グローバルプロパティで定義されている色名称の1つである場合に、 is a color 演算子は「true」と評価します。

アルファ値の定義

この AlphaComposite クラスは、グラフィックスとイメージの混合の効果および透明化の効果を実現するために、転送元の色と転送先の色を結合するための基本的なアルファ合成規則を実装します。このクラスで実装される特定の規則は、T. Porter および T. Duff アルファ値の定義 共著の『Compositing Digital Images』(SIGGRAPH 84, 253〜259) に記述されている一連の基本的な 12 の規則です。 このドキュメントでは、その著書で説明されている定義および概念について、ある程度の知識があることを前提としています。

このクラスは、Porter と Duff によって定義された標準の式を拡張し、係数を 1 つ追加しています。 AlphaComposite クラスのインスタンスには、合成式で使用する前に、転送元のピクセルの透明度や範囲を変更できるアルファ値を格納できます。

Porter と Duff の著書で定義された式はすべて、対応するアルファ成分によってあらかじめ乗算された色成分を処理するように定義されています。 ColorModel クラスおよび Raster クラスでは、ピクセルデータをあらかじめ乗算された形式でも、乗算されていない形式でも保存できるため、式を適用する前に、すべての入力データをあらかじめ乗算された形式に正規化する必要があり、ピクセル値を格納する前に、すべての結果を転送先によって要求された形式に調整して戻さなければならない可能性があります。

Porter と Duff の著書では、合成式の説明で次の係数が使われています。

以上の係数を使用して、Porter と Duff は合成係数 Fs および Fd を選択して、12 アルファ値の定義 アルファ値の定義 種類の目的の視覚効果を生成する 12 通りの方法を定義しています。Fs および Fd を決定する式は、視覚効果を指定する 12 の static フィールドの記述で指定します。たとえば、 SRC_OVER の記述では、Fs = 1 および Fd = (1-As) を指定します。合成係数を決定する一連の式がわかったら、それらを各ピクセルに適用し、次の一連の式を使用して、結果を生成できます。

次の係数を使用して、Porter と Duff の著書の合成式の拡張を説明します。

入力の準備

AlphaComposite クラスは、転送元のアルファに適用する追加のアルファ値を定義します。この値は、 AlphaComposite のアルファによって raw 転送元アルファと raw 転送元色の両方を乗算して指定されたアルファを持つピクセルに対して、最初に暗黙的な SRC_IN 規則を転送元ピクセルに適用しているかのように適用します。これは、Porter と Duff の合成式で使用されるアルファを生成する次のような式になります。 転送元 raw 色成分はすべて AlphaComposite インスタンスのアルファで乗算する必要があります。さらに、転送元があらかじめ乗算された形式でない場合に、色成分を転送元アルファで乗算する必要があります。そのため Porter と Duff 式の転送元色成分を生成する式は、転送元ピクセルがあらかじめ乗算されているかどうかによって異なります。 転送元アルファを調整する必要はありません。

合成式の適用

結果の準備

パフォーマンス上の制約

パフォーマンス上の理由のため、 AlphaComposite クラスによって作成される CompositeContext オブジェクトの compose メソッドに渡す Raster オブジェクトにはあらかじめ乗算されたデータを使用することをお勧めします。転送元 Raster または転送先 Raster のどちらかがあらかじめ乗算されていない場合、合成処理の前後に適切な変換を行います。

実装の注意

  • BufferedImage クラスに挙げられた不透明イメージの一部の種類など、転送元でピクセルのアルファ値を格納していない場合が多くあります。そうした転送元にはすべてのピクセルに 1.0 のアルファを指定します。

一般に、整数 0 は浮動小数点値 0.0 と同等とみなされ、整数 2^n-1 (n は表現のビット数) は 1.0 と同等とみなされるように、整数値が小数点値と関連付けられます。8 アルファ値の定義 ビット表現では、0x00 は 0.0 を表し、0xff は 1.0 を表します。

整数値演算を使用し、この値が SRC モードで、特殊アルファを使用せずに結合されている場合、数値演算の結果は (整数形式で) 次のようになります。

中間値は常にあらかじめ乗算された形式であり、整数値の赤の成分は 0x00 または 0x01 のどちらかのみになります。この結果をあらかじめ乗算されていない転送先に戻そうとする場合、アルファを除算すると、あらかじめ乗算されていない赤の値の選択肢はほとんどありません。この場合、ショートカットなしで、整数スペースで数値演算を実行する実装の最終的なピクセル値は次のようになります。

(0x01 を 0x01 で除算すると1.0 アルファ値の定義 になり、これは 8 ビット格納形式での値 0xff に等しくなります。

または、浮動小数点演算を使用する実装では、より正確な結果が生成され、ほとんど丸め誤差のない元のピクセル値に戻ります。あるいは、整数値演算を使用する実装では、浮動小数点スペースで実行した場合に、式は色値の仮想 NOP になるため、無修正のピクセルを転送先に転送でき、すべての数値演算を避けることができます。

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