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通過使用該方法，可以查看相對(duì)于信號(hào)路徑，每個(gè)鬼像、直射、單個(gè)或多個(gè)散射路徑貢獻(xiàn)了多少功率。
圖7 如圖1所示的茶壺案例的光線路徑。注意到有三條路徑到達(dá)了茶壺主體（.teapot7.Body.B-Spline Surface 4），它們是該系統(tǒng)中的路徑1,2和8，顯示為在第2行到最后一行。路徑數(shù)2是從探測(cè)器通過透鏡然后傳播到茶壺本體的直線路徑。注意一下這兩個(gè)路徑每個(gè)的功率差異，第1條路徑的0.25448和第2條路徑的0.000227487。第2條路徑是該路徑的散射部分；第1條路徑是直接熱貢獻(xiàn)。還可以查看該路徑的定義；示于圖9.
圖8 通過透鏡追跡的第二條路徑
圖9 示于圖8中路徑的光線路徑信息
5. FRED如何顯示輻照度或熱輻射圖？
默認(rèn)條件下，F(xiàn)RED使用3圖顏色面板顯示輻照度或熱成像圖。左上圖是一個(gè)等距的偽彩色圖，顯示了在選擇的分析面上單位面積的功率。右邊有一個(gè)比例尺顯示了圖中的功率等級(jí)。右上角和右下角的面板是左上角面板的橫截面。點(diǎn)擊左上圖的任何部位會(huì)在水平和垂直方向創(chuàng)建三維圖的一個(gè)橫截面；該位置處的位置和輻照度信息顯示在左上角面板的左下角處。茶壺系統(tǒng)的輻照度圖如圖10所示。
圖10 茶壺系統(tǒng)的輻照度圖
只考慮一個(gè)面板，在那個(gè)面板上雙擊鼠標(biāo)左鍵可以放大該圖。上面板正處于透視圖模式，為了創(chuàng)建一個(gè)二維圖，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵彈出繪圖選項(xiàng)，選擇perspective view來創(chuàng)建一個(gè)如圖11所示的二維圖。
圖11茶壺的熱影像二維圖模式
6. FRED在熱應(yīng)用中如何定義散射表面？
散射體文件夾包含了默認(rèn)的和可選擇的用戶輸入的散射模型，可以應(yīng)用到FRED中的任何表面。每個(gè)模型計(jì)算出合適的基于光入射角和局部表面法向方向的三維的雙向散射分布函數(shù)（BSDF）。BSDF可替換的定義是雙向反射分布（BRDF）和雙向透射分布函數(shù)（BTDF）。
FRED具有三個(gè)默認(rèn)散射模型：黑朗伯（4％反射率漫射黑色），白朗伯（96％反射率漫射白色）和Harvey-Shack（拋光表面）。此外，參數(shù)化散射模型在FRED中同樣是可用的：黑色涂料（TIS），ABg，表面顆粒（Mie）和Phong。不止一個(gè)散射模型類型可以應(yīng)用到一個(gè)表面。圖12是創(chuàng)建一個(gè)自定義散射定義的對(duì)話框菜單，注意到FRED最新的散射定義是一個(gè)腳本化的BSDF函數(shù)，在這里用戶定義了一個(gè)散射方程。FRED允許或禁止每個(gè)當(dāng)前應(yīng)用到該表面的光線追跡控制的反射和透射的散射元件。每個(gè)散射表面必須具有至少一個(gè)散射方向，這可以使用菜單欄選項(xiàng)Tools: Determine Scatter Importance Sampling進(jìn)行自動(dòng)設(shè)置，或者從表面對(duì)話框的散射標(biāo)簽手動(dòng)設(shè)置。每個(gè)散射方向應(yīng)用到分配到該表面的每個(gè)散射模型。設(shè)置一個(gè)表面的重點(diǎn)采樣的對(duì)話框如圖13所示。通過在一個(gè)特定的或反射的方向、朝向一個(gè)特定的實(shí)體、閉合曲線、空間中的一點(diǎn)或一個(gè)橢圓體上定義目標(biāo)，我們可以定義多個(gè)重點(diǎn)采樣目標(biāo)。
圖12散射對(duì)話框顯示了多種方法定義散射
圖13重要性采樣的菜單選項(xiàng)應(yīng)用到一個(gè)特定表面。如圖所示，多個(gè)散射屬性可以應(yīng)用于多個(gè)重要性采樣目標(biāo)。注意到在該圖中指定了一個(gè)米散射散射體屬性和一個(gè)Harvey Shack拋光表面散射體，另外定義了兩個(gè)重要性采樣目標(biāo)，一個(gè)是指定了一個(gè)方向，另一個(gè)朝向一個(gè)表面-焦平面。
7. FRED如何記錄熱散射路徑
在高級(jí)光線追跡完成后，當(dāng)選擇保持光線歷史選項(xiàng)，F(xiàn)RED就具有了一個(gè)可得到的雜散光報(bào)告。然后我們就可以從工具菜單請(qǐng)求一個(gè)詳述鬼像和散射路徑如何到達(dá)任何表面的雜散光報(bào)告。圖14顯示了具有創(chuàng)建/使用光線歷史文件選項(xiàng)和確定選擇的光線路徑選項(xiàng)的高級(jí)光線追跡對(duì)話框。圖15顯示了一個(gè)簡(jiǎn)單Cassegrain望遠(yuǎn)鏡的雜散光報(bào)告，該報(bào)告詳述了從一個(gè)光源以離軸5度角進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡的雜散光。從報(bào)告中我們可以看到，在離軸5度角處的最大的雜散光光源是偏離第二個(gè)支架的側(cè)面，因?yàn)樵撀窂降墓β实?3%到達(dá)了探測(cè)器�？偣β嗜绲�4列所示，表明只有0.00197290w從該路徑到達(dá)了探測(cè)器。
圖14 具有創(chuàng)建/使用光線歷史文件選項(xiàng)和確定選擇的光線路徑選項(xiàng)的高級(jí)光線追跡對(duì)話框
圖15 顯示了雜散光報(bào)告電子表格，可以用于追跡任何級(jí)次的散射和鬼像路徑。所示的報(bào)告部分顯示了詳述每個(gè)報(bào)告路徑的路徑數(shù)、光線數(shù)、功率百分比和總功率。
8. FRED如何在探測(cè)器上穿過多個(gè)像素點(diǎn)迭代來創(chuàng)建熱圖？
FRED具有一個(gè)內(nèi)置的可編譯的Basic腳本語言。從Visual Basic腳本語言里，幾乎所有用戶圖形界面（GUI）命令是可用這里的。FRED同樣具有自動(dòng)的客戶端和服務(wù)器能力，它可以被調(diào)用和并調(diào)用其他可啟動(dòng)程序，如Excel。因此可以在探測(cè)器像素點(diǎn)上定義多個(gè)離軸光源，及在FRED Basic腳本語言里的For Next loops語句沿著探測(cè)器像素點(diǎn)向上和向下掃描來反向追跡光線。注意到在圖16中寫了功率信息到數(shù)據(jù)文件中，這樣可以使用三維圖表查看器調(diào)用和查看數(shù)據(jù)。
圖16 FRED Basic腳本語言創(chuàng)建茶壺的熱成像
'script for calculating thermal image map
'edited rnp 4 november 2005
'declarations
Dim op As T_OPERATION
Dim trm As T_TRIMVOLUME
Dim irrad(22,22) As Double 'make consistent with sampling
Dim temp As Double
Dim emiss As Double
'setup
nx = 21
ny = 21
numRays = 1000
minWave = 7 'microns
maxWave = 11 'microns
sigma = 5.67e-14 'watts/mm^2/deg k^4
Print ""
Print "THERMAL IMAGE CALCULATION"
detnode = FindFullName( "Geometry.detector.Surf 1" )
Print "found detector array at node " & detnode
srcnode = FindFullName( "Optical Sources.DiffDetArea" )
Print "found differential detector area at node " & srcnode
GetTrimVolume detnode, trm
detx = trm.xSemiApe
dety = trm.ySemiApe
area = 4 * detx * dety
Print "detector array semiaperture dimensions are " & detx & " by " & dety
Print "sampling is " & nx & " by " & ny
'reset differential detector area dimensions to be consistent with sampling
pixelx = 2 * detx / nx
pixely = 2 * dety / ny
SetSourcePosGridRandom srcnode, pixelx / 2, pixely / 2, numRays, False
Print "resetting source dimensions to " & pixelx / 2 & " by " & pixely / 2
'zero out irradiance array
For i = 0 To ny - 1
For j = 0 To nx - 1
irrad(i,j) = 0.0
Next j
Next i
'main loop
EnableTextPrinting( False )
ypos = dety + pixely / 2
For i = 0 To ny - 1
xpos = -detx - pixelx / 2
ypos = ypos - pixely
EnableTextPrinting( True )
Print i
EnableTextPrinting( False )
For j = 0 To nx - 1
xpos = xpos + pixelx
'shift source
LockOperationUpdates srcnode, true
GetOperation srcnode, 1, op
op.val1 = xpos
op.val2 = ypos
SetOperation srcnode, 1, op
LockOperationUpdates srcnode, false
'ray trace
CreateSource srcnode
TraceExisting 'draw
'radiometry
For k = 0 To GetEntityCount()-1
If IsSurface( k ) Then
temp = AuxDataGetData( k, "temperature" )
emiss = AuxDataGetData( k, "emissivity" )
If ( temp <> 0 And emiss <> 0 ) Then
ProjSolidAngleByPi = GetSurfIncidentPower( k )
frac = BlackBodyFractionalEnergy ( minWave, maxWave, temp )
irrad(i,j) = irrad(i,j) + frac * emiss * sigma * temp^4 *
ProjSolidAngleByPi
End If
End If
Next k
Next j
Next i
EnableTextPrinting( True )
'write out file
Open "C:\Documents and Settings\teapotimage.dat" For Output As #1
Print #1, "GRID " & nx & " " & ny
Print #1, "1e+308"
Print #1, pixelx & " " & pixely
Print #1, -detx+pixelx/2 & " " & -dety+pixely/2
maxRow = nx - 1
maxCol = ny - 1
For rowNum = 0 To maxRow ' begin loop over rows (constant X)
row = ""
For colNum = maxCol To 0 Step -1 ' begin loop over columns (constant Y)
row = row & irrad(colNum,rowNum) & " " ' append column data to row string
Next colNum ' end loop over columns
Print #1, row
Next rowNum ' end loop over rows
Close #1
Print "all done!!"
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