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涂层与散射的能量守恒
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楼主
发表于: 2021-10-20
在
光线
追迹的过程中,光线遇到的表面可能具有反射、透射、吸收和散射特性的组合,它能将光线分裂成多种不同的组成部分。
FRED
通过以特定的顺序查看这些表面属性来给每一束光线分
配光
通量值。用户需要了解这一顺序,并坚信在光线追迹中创建的通量值符合您的预期。本文就一个具有Lambertian散射特性以及用户定义好的镜向反射系数的表面来进行演示。
]=]'*Z%
h ]MSjC.X
说明
< u^41
!q7M+j4
根据指定的
模型
,入射到表面上的一束光可以被分成镜向反射光、镜向透射光、后向散射光、前向散射光和吸收光。
bF B;N+>
lzxn} TO}
在这一过程中,能量守恒表明:这些透射、反射和吸收的总和等于入射
功率
通量。
,QKG$F
+S3'ms
*wh'4i}u
nq6]?ZJ
FRED以特定的顺序给上述方程的每个部分分配通量。当用户希望定义一个同时具有散射特性以及指定的反射/透射涂层的表面时,知道这一顺序对于正确定义每个部分的功率系数是至关重要的。
-R&h?ec
XWB>' UDQ#
FRED在功率分配的过程中遵循的顺序如下所示:
/~AwX8X
\&e+f#!u
1.FRED确定后向散射的光通量:
YjdH7.js
`5q`ibyPI
Dq-h`lh!D#
&Kjqdp
2.FRED确定前向散射的光通量:
T-<^mX[}
%|-Rh^H[JK
TOBAh.1
ym${4
3.FRED确定镜向反射的光通量:
G~m(&,:Mu
dC.uK^FuJ
{J99F
FWD9!M K
4.FRED确定镜向透射的光通量:
9V"^F.>
+<3tv&"
4Y-9W2s
R;;)7|;~
5.FRED将任何剩余的通量归为“吸收”:
:uI}"Bp
$@K+yOq+u
kdoE)C
O#k?c }
注意:TISbackscat and TISfwdscat分别是前向和后向的总的积分散射值(TIS)。
F.@yNr"
j" YJ1R-5
实例
-iJ[9O
1) @Wcc.
顺序的重要性可参考一个简单的例子,该例的目标是定义一个具有如下属性的表面:
hW|t~|j#_
a)一个简单的散射模型,在Lambertian分布中定义了15%的反射率。
! Noabt
b)一个反射涂层,定义了55%的镜向反射。
g[eI-J+F
(假设剩余的30%功率被吸收了)
D/{-
y:v0&9L
图1. 实例表面
"M? (Ax
分配一个新的Lambertian散射模型,并定义明确给出了TIS值(TIS=0.15)。
3w^q 0/GD
c<4pu
图2. Lambertian散射模型设置对话框
rc;| ,\
在本例中Refl系数设置为0.15,即入射功率的15%。这是上述方程中TISbackscat分量值。
$jw!DrE
g8vN^nQf[
定义反射通量需要多费点心。由于目标是定义一个在镜向反射方向能够反射55%的入射功率的表面,似乎假定设置涂层的反射系数(R)为0.55就足够了。然而这并不正确,实际上这将会定义一个镜向反射值为46.75%的模型。
hl# 9a?
@V<