光线分裂(Ray Splitting)
通常情况下,当光线入射到一个表面时,部分能量被反射,部分能量被透射,还有一部分能量被吸收,这都取决于表面的属性。光线分裂使用了OpticStudio可以计算反射和折射光路,然后继续对反射和折射光线进行光线追迹的功能。OpticStudio也支持随机选择反射或折射路径而不是同时选择两条路径,请参阅"简单的光线分裂(Simple Ray Spliting) "。从其它折射表面反射的光线一般称为鬼像反射。
当一条光线分裂后,通常每条"子光线"将入射到其它物体,并且该光线又可以进行分裂,如此重复下去。当许多光线与物体相交后,总的光线数目就变得非常大,因此必须在光线追迹中设置控制条件,使得计算能够最终结束。
可以通过多种方式限制光线分裂:
光线与物体相交的最大交点数目:该控件可定义光线沿光路从来自光源的父光线开始到最后一条光线与物体相交点,光线与其它物体相交的交点数。
光线段的最大数目:一条光线段是指光路中从一条光线与物体相交点到下一条光线与物体相交点之间的部分。当光线从光源发出,传播到第一个物体,由此形成1光线段。如果光线分为2条,每条就成为另一段(现共有3段)。如果这两条光线都进行光线分裂,则一共有7段。通常情况下,光线段数增长的越快,则需要设置比光线和物体相交点数大很多的值。
最小相对光线强度:当每条光线分裂时,能量就会减少。相对光强是对光线所携带能量和能够追迹的能量的最小限制。这个参数是一个小数,比如0.001,相对于由光源发出的起始光线强度。一旦子光线的能量小于该相对能量,光线将终止。
最小绝对光线强度:这一参数与最小相对光线强度很相似。只是它是用系统光源单位下的绝对强度表示,而不是相对于起始光线强度表示。如果该值为0,则绝对阈值强度被忽略。每条光线的初始强度总是由光源强度除以光源总分析光线数量给出。即使是对于那些绘制在视图上的光线,视图光线的数量也不用于确定射线的初始强度。光源单位在系统的"常规(General)"对话框的"单位(Units)"选项卡中定义。有关详细信息,请参阅"光源单位(Source Units)"。
在"系统选项(System Explorer)"的非序列模式(系统选项)(Non-Sequential(system explorer))部分中定义了所有这些设置。
光线分裂和偏振
由于精确的反射和透射计算需要偏振信息,所以只有在进行偏振光线追迹时,才可以进行光线分裂。
可以关闭光线分裂,在这种情况下,在折射界面上始终发生透射路径,除非光线发生全内反射;如果表面为镜面,则始终采用反射路径。
下图显示了当光线分裂之后可能的光线路径。图中只绘制了一条输入光线。
当使用光线分裂时,如果最小相对光线能量设置的很低,则需要追迹的光线数量会变得很大。例如,对入射玻璃立方体的光线进行光线追迹,该玻璃体每个表面都有50%的膜层,相对光强设置为0.01,将会产生大约256条光线段。如果将相对光强设置为1E-8,对于进入玻璃体内部的每条光线进行光线追迹则会产生2.7亿条光线段!对于具有相对较低反射率的系统(如AR膜层光学系统),由于反射路径的光强衰减的非常快,则不会产生很多的光线段。此外,建议适当地将相对光线透射率设高,大约在0.001左右,直到模型能顺利运行并且需要更详细的结果后再更改。
由于总的光线数目非常大,所以3D视图可能会变得非常混乱。一种减少绘制光线数量的方法是使用"过滤"字符串减少绘制的光线数量,请查阅"过滤字符串(The filter string)"。
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