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    [技術(shù)]涂層與散射的能量守恒 [復(fù)制鏈接]

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    只看樓主 倒序閱讀 樓主  發(fā)表于: 2021-10-20
    在光線追跡的過程中，光線遇到的表面可能具有反射、透射、吸收和散射特性的組合，它能將光線分裂成多種不同的組成部分。FRED通過以特定的順序查看這些表面屬性來給每一束光線分配光通量值。用戶需要了解這一順序，并堅(jiān)信在光線追跡中創(chuàng)建的通量值符合您的預(yù)期。本文就一個(gè)具有Lambertian散射特性以及用戶定義好的鏡向反射系數(shù)的表面來進(jìn)行演示。 +,D82V7S  
    $.B}zY{  
    說明 do%.KIk  
     'XSHl?+q  
    根據(jù)指定的模型，入射到表面上的一束光可以被分成鏡向反射光、鏡向透射光、后向散射光、前向散射光和吸收光。 ;hFB]/.v  
    U?(,Z$:N  
    在這一過程中，能量守恒表明：這些透射、反射和吸收的總和等于入射功率通量。 )MX%DQw  
    .=c@ps  
    L;KLmxy#  
     :+ "JPF4X  
    FRED以特定的順序給上述方程的每個(gè)部分分配通量。當(dāng)用戶希望定義一個(gè)同時(shí)具有散射特性以及指定的反射/透射涂層的表面時(shí)，知道這一順序?qū)τ谡_定義每個(gè)部分的功率系數(shù)是至關(guān)重要的。 %]O #t<D  
    `WQpGBS_z_  
    FRED在功率分配的過程中遵循的順序如下所示： BMhuM~?(  
     A {')  
    1.FRED確定后向散射的光通量： '_g*I  
    i{J[;rV9  
     ^$lsmF]^  
    _ `7[}M~  
    2.FRED確定前向散射的光通量： OQT i$2  
    O}7aX '  
     ]d&;QZ#w  
    "M]`>eixL  
    3.FRED確定鏡向反射的光通量： MpJx>0j/J  
    u)ZZ/|  
     %5(v'/dQ  
    HMR!XF&JjC  
    4.FRED確定鏡向透射的光通量： nON "+c*  
    6r,zOs-I]  
     aII:Pzh]B  
    Y[fbmn^  
    5.FRED將任何剩余的通量歸為“吸收”： +Nka,C^O"  
    @(rLn  
    ]g9n#$|.  
     tLx8}@X"  
    注意：TISbackscat and TISfwdscat分別是前向和后向的總的積分散射值（TIS）。 'zTa]y]a  
    G@S'_  
    實(shí)例 ^EKf_w-v  
     5{8,+ Z  
    順序的重要性可參考一個(gè)簡單的例子，該例的目標(biāo)是定義一個(gè)具有如下屬性的表面： &44?k:  
    a)一個(gè)簡單的散射模型，在Lambertian分布中定義了15%的反射率。 :.\h.H;  
    b)一個(gè)反射涂層，定義了55%的鏡向反射。 GJuU?h#:/{  
    (假設(shè)剩余的30%功率被吸收了) _]=, U.a=/  
    3bB%@^<  
    圖1. 實(shí)例表面
    kc:2ID&  
    分配一個(gè)新的Lambertian散射模型，并定義明確給出了TIS值（TIS=0.15）。 ymyk.#Z<%  
     7kidPAhY  
    圖2. Lambertian散射模型設(shè)置對話框
    v#+tu,)V;  
    在本例中Refl系數(shù)設(shè)置為0.15，即入射功率的15%。這是上述方程中TISbackscat分量值。 woK?td|/  
    N&lKo}hk  
    定義反射通量需要多費(fèi)點(diǎn)心。由于目標(biāo)是定義一個(gè)在鏡向反射方向能夠反射55%的入射功率的表面，似乎假定設(shè)置涂層的反射系數(shù)(R)為0.55就足夠了。然而這并不正確，實(shí)際上這將會(huì)定義一個(gè)鏡向反射值為46.75%的模型。 BRMR> ~k(  
    <3Hu(Jx<O  
    這是因?yàn)镕RED已經(jīng)將入射通量的15%分配給了散射模型。反射系數(shù)0.55實(shí)際上是考慮過散射之后的剩余功率值。 j-etEWOTr  
    55% * (1 – 0.15) = 46.75% J)Td'iT(  
    [p_C?hHO  
    要獲得一個(gè)55%*Finc反射的散射通量，涂層的反射系數(shù)(R)由上述的方程(c)決定，在本例中計(jì)算得到： 3836Di:{  
    :J+GodW  
    因此R值是0.6470588235294。 L"!BN/i_  
    D$c4's `5  
    圖3. 樣本涂層設(shè)置對話框 @;z}Hk0A  
    驗(yàn)證 _Msaub!N  
     ktKT=(F&  
    測試該設(shè)置相當(dāng)簡單，可以定義一個(gè)簡單的模型，模型中包含一個(gè)光源、一個(gè)具有期望涂層和散射特性的平面、“Allow All”光線追跡控制(檢查好所有允許的光線操作)和具有合適光濾光器的DAE分析面。 \<A@Nf"