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涂层与散射的能量守恒
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楼主
发表于: 2020-12-08
简介
)(DV~1r=
R9=,T0Y p
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。
]]`+aF0
r-Dcc;+=Q
说明
"?avb`YU'
*r9I 1W
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。
%Yd}},X_E
K90Zf
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。
~r=TVHjqi
""WZpaw
gB~SCl54
fDbs3"H Q
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。
C<n.C*o
jq =-Y
FRED在功率分配的过程中遵循的顺序如下所示:
9`09.`U9[
KE5f`h
1.FRED确定后向散射的光通量:
L<Lu;KnY6
CQtd%'rt6
Hs-NP#I
(Yw5X_|
2.FRED确定前向散射的光通量:
z,]fR
8Q6il-
5#2vSq!H
;#Mq=Fr-SG
3.FRED确定镜向反射的光通量:
8n&" ,)U
+Z{4OJK
y>~KeUC
}.T$bj1B;V
4.FRED确定镜向透射的光通量:
hc[GpZcw,
CZ&TUE|:DA
wkd591d*
cAktSoF
5.FRED将任何剩余的通量归为“吸收”:
SH`"o
!J:DBtGT
|]m&LC
3'.OghI
注意:TISbackscat and TISfwdscat分别是前向和后向的总的积分散射值(TIS)。
/?_{DMt
}xdI{E1 q)
实例
h_A}i2/{
}]n&" =Zk-
顺序的重要性可参考一个简单的例子,该例的目标是定义一个具有如下属性的表面:
C]r$
a)一个简单的散射模型,在Lambertian分布中定义了15%的反射率。
C ch1"j<k$
b)一个反射涂层,定义了55%的镜向反射。
-<s?`Rnk
(假设剩余的30%功率被吸收了)
*#2`b%qh\M
WVo%'DtF`
图1. 实例表面
r!x^P=f,MJ
分配一个新的Lambertian散射模型,并定义明确给出了TIS值(TIS=0.15)。
D#k>.)g
)8Q|y
图2. Lambertian散射模型设置对话框
>?$Ze @
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。
!w/~dy
RcHyePuF)R
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。
+T4<