光学属性库

GMPT

  使用几何光学对光的物理特性进行描述是一项非常具有挑战性的工作，光与离散粒子或介质表面相互作用的微观解释可以参考量子力学中波函数的干涉与弹性散射理论，几何意义上光线的出射角度和强度可能会受物体表面的微形貌影响而重新定向，产生散射的行为。在 Rayzen 中，光与离散粒子相互作用导致的散射被定义为体散射，由材料模型进行定义；光与介质表面相互作用导致的散射被定义为光学属性。即将通常意义上材料的光学特性细分为体属性（折射率、透射率、体散射）与表面属性（表面散射）。与材料库相似，Rayzen 支持以多种方式定义光学属性，包括理想光滑表面和常见的经验模型，如 Lambertian, Gaussian, ABg, CosN 散射等，还支持测量 BSDF 数据集的导入及对测量数据的进一步加工与校正。未来还将支持光栅散射、菲涅尔散射、混合散射、污染散射等复杂模型。光学属性的本质是将微观表面结构对光线的理想折反射抽象为经验的参数化模型描述，在保证仿真准确度的前提下，避免复杂的 CAD 建模，简化仿真设置。

  物体表面除了通过散射对光的方向进行调控外，还可以通过其他手段调控光的不同物理量，如使用滤光片对通过表面光的波长进行选择，使用偏光片对通过表面光的偏振进行选择，使用延迟片匹配相位以调控光的偏振等。这些由光学元件实现的光调控原理实质上来源于材料通过掺杂或特殊的晶体结构对特定光谱、特定偏振方向光的吸收，以及“减速”等不同的效应。由于此类光学元件大多可以做得很薄，在仿真软件中可以忽略其厚度对仿真结果数据造成的影响，因此同样可以不对其进行几何建模与材料表征，使用理论模型描述替代来简化仿真设置。沿袭行业习惯，Rayzen 将此类光学元件理论模型定义为光学膜层，作为光学属性的增强完善。在下个版本中，Rayzen 将支持光学膜层的使用，这将极大地扩充软件适用的行业与应用领域。

光学属性模型列表

• 光学属性
  • 理想平滑表面
  • 散射
    • 朗伯散射
    • 高斯散射
    • CosN 散射
    • 实测 BSDF
    • Abg
    • Harvey-Shack
    • Microfacet
  • 光栅