本文介紹了FRED中光線代系的概念,它既適用于鏡面反射事件也適用于散射事件。與代系相關(guān)的約定將以圖形方式說明。
光線的代系區(qū)分與入射光線(與界面相交時(shí))分散為透射,反射和/或散射有關(guān)。 諸如父母,子女,孫子女等或世代[0,1,2,..]等族譜術(shù)語通常用于描述此屬性。 可在光線控制(Raytrace Controls)的設(shè)置中對(duì)此參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。
當(dāng)光線入射到折射率不同的兩種材料之間的界面上時(shí),如果入射角小于臨界角,則將其鏡面分解為反射光線和透射光線。 這些光線的父源由 “光線追蹤控制raytrace control set”對(duì)話框上的Parent Ray Specifier選項(xiàng)確定的。此選項(xiàng)的默認(rèn)設(shè)置為Largest incoherent power(最大非相干功率),由膜層規(guī)范確定。如果涂層的類型為Uncoated,Thin Film,Quarterwave Layer或General Sampled,則入射角也將在確定哪條射線是父系時(shí)起作用。Parent Ray Specifier還有其他三個(gè)選擇:Transmitted(總是透射的光線),Refelected(總是反射的光線)或Monte-Carlo(僅有一束光線)[概率確定]。
下圖以圖形方式說明了,當(dāng)選擇了最大非相干功率時(shí),在四個(gè)不同條件下,入射在兩個(gè)界面上的鏡面分裂光線的子光線。 如圖a所示,當(dāng)兩個(gè)界面的R≤T時(shí),父系光線線(0)都與偶數(shù)代并透射,而反射光線則為奇數(shù)代。 如圖b所示,在第一個(gè)上R≤T,第二個(gè)上R> T,最終反射了父系光線,并且越來越多的世代既反射又透射。 如圖c所示,在第一個(gè)R> T且第二個(gè)R≤T的情況下,母光線立即被反射,并且增加的世代既反射又透射。 最后,在如圖d所示的兩個(gè)接口上,R> T,父級(jí)立即被第二代所有后續(xù)反射和傳輸所反射。
下圖說明了散射光線的父源,因?yàn)槿肷涔饩在兩個(gè)粗糙的鏡面之間反射。藍(lán)光為0代,兩面鏡面反射;紅光為1代,M1處散射,M2處鏡面反射;綠光為2代,M1處散射,M2處散射。
光線代系的限制由“光線控制”對(duì)話框上的“代系截止等級(jí) Ancestry level cutoff”選項(xiàng)控制。 對(duì)于所有“光線追跡”屬性,默認(rèn)的鏡面反射的代系(截止等級(jí))為2,默認(rèn)的散射代系(截止等級(jí))為1。此設(shè)置允許鏡面射線分裂兩次,并產(chǎn)生一代散射。
在一個(gè)實(shí)際案例的鏡面代系截止設(shè)置中,請(qǐng)考慮以下事實(shí):當(dāng)由外部光源(例如太陽)照射時(shí),任何透鏡系統(tǒng)都可能在各個(gè)表面之間引起反射。 此過程通常稱為鬼像。 為了使這些反射到達(dá)像平面,必須在分配給鏡頭表面的光線跟蹤控件上允許偶數(shù)次反射(2、4、6,..)。 兩次反射稱為一階鬼像,四個(gè)反射稱為二階鬼像,依此類推。
另一個(gè)關(guān)于光線代系的案例來自于對(duì)法布里-珀羅效應(yīng)的建模。盡管法布里-珀羅的透射率和反射率的表達(dá)是通過項(xiàng)的無限求和而得出的,但對(duì)光線分裂的限制必然導(dǎo)致累加的終止。 在對(duì)應(yīng)于圖a-c的情況下,代系等級(jí)直接確定保留多少累加的項(xiàng)。 另一方面,對(duì)應(yīng)于圖d中的情況,僅要求鏡面反射代系截止值保持其默認(rèn)值2。當(dāng)超過“相交計(jì)數(shù)截止值”或當(dāng)光線通量低于“光線功率截止閾值”時(shí),則累加將被終止。
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