在计算机图形学中,光源模型和材料的光学特性可以非常简单,因为计算机图形学的目标主要是创建看起来清楚而真实的图像,同时对渲染计算的速度要求很高,在物理上是否正确的考虑处于次要地位。然而,在光学系统中的仿真与设计中,必须遵守物理定律,以实现物理上精确的模拟。
我们借助软件中光源的设计来简单展开讲解上文提到的对光学系统各光学元件属性的解构和重新组合方面的考虑。在光学仿真中,光源可以被抽象为光线分布定义与几何实体建模的组合。其中光线分布定义通过模型描述或 Rayfile 文件定义每条光线的起点、方向、相对功率、波长以及偏振。几何实体建模附加的材料和光学属性,则用来模拟真实的光源或灯具作为普通物体对光线的影响。由于随着光学系统特征尺寸相对于光源越大,光源的几何形状与光线的近场分布对最终仿真结果的影响越小,可基于建模难度与仿真效率的综合考量对光源进行简化处理。
Rayzen 中支持光源的定义由简单到复杂如下所示