光源(Sources)

物体光源选项在"物体属性(Object Properties)"窗口的"光源(Source)"部分中设置。可以通过单击非序列模式元件编辑器上方"物体属性"栏中的向下箭头,可访问物体属性。



光源部分用于定义光源物体的属性,其中包括偏振态、相干长度、以及从非序列模式光源发射的光线的初始相位、位置及方向。有关重要信息,请参阅"定义初始偏振(Defining the initial polarization)"。该选项卡支持以下控件:

偏振

随机偏振(Random Polarization) 如果勾选此选项,光源将随机发射偏振光。如果取消勾选此选项,可以使用此部分中的其它控件定义偏振态。

初始相位(Initial Phase) 光线的初始相位(以度表示),360度等于光程的一个波长。此设置仅影响依赖于光线相位的相干光线计算。

相干长度(Coherence Length) 光线传播的长度(以镜头单位表示),该长度内的相位已知。有关相干长度影响的详细信息,请参阅"相干长度建模(Coherence length modeling)"。

Jx、Jy(Jx, Jy) 分别为局部x和y方向的电场的振幅。

X-相位、Y-相位(X-Phase, Y-Phase) 分别为局部x和y方向的电场的相位(以度为单位)。

光线追迹

逆向光线(Reverse Rays) 选择此选项,可以反转每条光线的方向余弦。此选项也可以用于反转光源中光线的初始方向。(如有)应在考虑预传播距离后完成反转光线。

预传播(Pre-Propagation) 在通过非序列模式物体开始实际光线追迹之前光线传播的距离,以镜头单位表示。预传播将光线的起点沿光线方向余弦向前或向后移动。此功能用于在一个位置定义光线,但在不同位置沿光线路径开始光线追迹;例如,在光源附近物体的前面或后面。预传播距离可以通过考虑传播长度来更改光线的初始相位和电场。如果选择逆向光线选项,则预传播在逆向光线之前发生。

体散射(Bulk Scatter) 通常,如果通过具有体散射介质的物体传播光线,则光线可能会在介质内散射多次。这是默认的"多次"选项。如果选择"一次"选项,则光线的每个分支只能体散射一次。请注意,如果光线在散射之前分裂,则每条子光线可能会散射,因为每个子分支都是第一次散射。如果选择"从不"选项,则从该光源发出的光线将不会发生任何散射。此控件可用于对荧光进行建模。另请参阅物体属性窗口的"体散射"部分。

采样方法(Sampling Method) 可用选项为随机和Sobol。一旦光源模型的参数被定义,便可模拟离开光源随机生成的光线。但是,并非总是希望得到真正的随机。原因是随机数往往不能均匀分布在采样参数空间(如果采样的数量很小)。随机数可以组合在一起,从而在采样空间留下相对较大的差距。在实践中,这意味着需要大量光线才能获得足够的采样,以产生各种平滑的光线。Sobol采样广泛使用看似定性随机,但实际上是精心选择分布以便最佳"填充"以前未采样空间的一种采样算法。  有关随机和Sobol采样的优点和缺点的详述,请参阅"随机 vs Sobol采样(Random vs Sobol sampling)"。

阵列

阵列类型(Array Type) 此功能用于生成相同光源的阵列,所有光源都具有与"父"光源相同的属性。根据阵列类型,可以使用"光源"选项卡中的其它参数来定义阵列元素的数量和阵列的大小。支持的阵列类型为:

矩形:此阵列可用于在局部X和Y方向生成具有均匀间隔的1D直线或2D的光源阵列。可用的选项包括X和Y方向的光源数量,以及沿每个方向的光源间隔(以镜头单位表示)。任一方向的光源的最小数量为1,最大数量为2000。光源在父物体位置的第一(x)列和第一(y)行从1开始编号。每个后续的光源沿第一行的每一列进行编号,直至达到x方向的光源的数量。将下一个光源放置在下一行的第一列中,然后再次沿该行的每一列继续编号,直至放置所有光源。

圆形:此光源阵列是以父光源坐标作为中心的一个圆。光源在以镜头单位表示的指定径向坐标中以角度等距分布。第一个光源在XY平面上为0度,光源围绕圆以逆时针方向(俯视-Z轴)放置,直至放置所有光源。

六边形:此阵列是等距的光源圆环阵列。第一个"环"位于父光源的位置,并将第一个光源放置在此位置。第二个环包含6个光源,等角度间隔,在XY平面上+90度开始放置第二个光源,光源围绕第二环所在的圆以逆时针方向(俯视-Z轴)放置,直至放置所有6个光源(光源编号为2至7)。第三个环包含12个光源,第四个环包含18个光源,样式依此类推,直至到达最后一个环。最多支持20个环。间隔参数为相邻环之间的径向间隔。

六角形:此类型形成具有六角对称性的阵列。第一个"环"包含一个位于父光源位置的光源。第二个"环"包含6个光源,以六角形样式围绕中心光源放置。第三个"环"包含12个光源,放置在第二个环的外部,样式依此类推,直至到达最后一个环。最多支持20个环。间隔参数为六角形区域的整个高度,即同一列中光源之间的垂直间隔。此阵列的编号规定为从最左侧(-x坐标)列的底部(-y坐标)为1开始,然后在最左侧列向上移动,最后从位于右边的下一列的底部开始,沿该列向上移动。样式依此类推,直至到达位于最右侧列中的顶部光源。

对于光源的所有阵列,如果光源的总数超过10,000,则不绘制光源物体。将光源的参数设置(如输出光线条数、分析光线条数和光焦度)应用到阵列中的每个光源中。例如,能量为1瓦光源的3 x 3阵列将产生9瓦。

颜色/光谱

光源颜色、光谱和波长从/到(Source Color, Spectrum, and Wavelengths From/To) 这些设置用于选择为光源生成光谱模型的方法。  可以通过多种方法对光源的光谱内容进行建模。光源可以是单波长,也可以涵盖某些可见光谱区域来表示复合颜色,如橙色或白色。可用光源颜色模型如下所述。

系统波长:如果选择此选项,将使用系统波长对话框中定义的单波长的波长。系统波长在"波长"中进行了描述。定义系统波长后,用于光线追迹的波长通过光源使用的波数来定义。波数是非序列模式元件编辑器中所有光源使用的其中一个参数。有关完整描述,请参阅"适用于所有光源物体的参数(Parameters common to all source objects)"。这是光源颜色的默认设置,也是使用系统波长的唯一设置。

CIE 1931三刺激值XYZ:此光源颜色模型可以使用通常给出的名为X、Y和Z的三个CIE三刺激值来定义光源的颜色。有关生成的光谱来表示所需颜色的重要信息,请参阅"光谱拟合算法(The spectrum fitting algorithm)"。请注意,尽管Y值通常表示光源的整体亮度(以流明为单位),但在定义光源颜色时,OpticStudio不以此目的而使用Y值。可以单独设置光源的光焦度或亮度;有关完整描述,请参阅"适用于所有光源物体的参数"。OpticStudio在内部会将XYZ值归一化为1流明,用于计算光谱。

CIE 1931色坐标xy:此光源颜色模型基本上与上述XYZ模型相同,除使用归一化色坐标以外。OpticStudio将xy值转换为XYZ值,然后按照"光谱拟合算法"中所述的步骤执行。

CIE 1931 RGB(饱和):将RGB值转换为CIE XYZ坐标,并且随后用于计算光谱的方法与用于计算CIE 1931三刺激值的方法相同。注意,RGB颜色是完全饱和的RGB颜色,这意味着8位阶(128, 128, 128)的颜色(如灰色)对于最大亮度(256, 256, 256)已饱和,且将显示为白色。灰色和白色,或者任何深色和浅色的颜色光谱没有差别,只要保持相对色值。

等能光谱:这可以在整个指定波长范围内以指定的离散波长编号生成等能光谱。

D65白光:定义X = 0.9505,Y = 1.0000,Z = 1.0890,即计算机显示器上的D65白色。

色温:根据温度(以开尔文为单位)计算XYZ三刺激值,以生成与指定温度的黑体相同的颜色,并且按照如上所述为CIE 1931三刺激值计算光谱。注意,这不是真正的黑体光谱,但光谱拟合可生成与该温度的黑体相同的颜色。

黑体光谱:根据温度(以开尔文为单位),这可以在指定的波长范围内生成真正的黑体光谱。此颜色模型并不局限于可见光谱。

光谱文件:此颜色模型可以从文件中读取波长值和权重。有关文件格式的详细信息,请参阅"定义光谱文件(Defining a spectrum file)"。

CIE 1976色坐标u’v’:此光源颜色模型基本上与上述XYZ模型相同,除使用归一化u’和v’色坐标以外。OpticStudio将u’和v’值转换为XYZ值,然后按照"光谱拟合算法"中所述的步骤执行。

请注意,对于除系统波长、等能光谱、黑体光谱和光谱文件以外的所有光源颜色设置,光谱必须拟合以表示选定的颜色。请参阅"光谱拟合算法(The spectrum fitting algorithm)"。

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