FRED：光线追迹的控制

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本文介绍了FRED中光线代系的概念，它既适用于镜面反射事件也适用于散射事件。与代系相关的约定将以图形方式说明。

光线的代系区分与入射光线（与界面相交时）分散为透射，反射和/或散射有关。 诸如父母，子女，孙子女等或世代[0,1,2，..]等族谱术语通常用于描述此属性。 可在光线控制(Raytrace Controls)的设置中对此参数进行调整。

当光线入射到折射率不同的两种材料之间的界面上时，如果入射角小于临界角，则将其镜面分解为反射光线和透射光线。 这些光线的父源由 “光线追踪控制raytrace control set”对话框上的Parent Ray Specifier选项确定的。此选项的默认设置为Largest incoherent power（最大非相干功率），由膜层规范确定。如果涂层的类型为Uncoated，Thin Film，Quarterwave Layer或General Sampled，则入射角也将在确定哪条射线是父系时起作用。Parent Ray Specifier还有其他三个选择：Transmitted（总是透射的光线），Refelected（总是反射的光线）或Monte-Carlo（仅有一束光线）[概率确定]。

下图以图形方式说明了，当选择了最大非相干功率时，在四个不同条件下，入射在两个界面上的镜面分裂光线的子光线。 如图a所示，当两个界面的R≤T时，父系光线线（0）都与偶数代并透射，而反射光线则为奇数代。 如图b所示，在第一个上R≤T，第二个上R> T，最终反射了父系光线，并且越来越多的世代既反射又透射。 如图c所示，在第一个R> T且第二个R≤T的情况下，母光线立即被反射，并且增加的世代既反射又透射。 最后，在如图d所示的两个接口上，R> T，父级立即被第二代所有后续反射和传输所反射。

下图说明了散射光线的父源，因为入射光线在两个粗糙的镜面之间反射。蓝光为0代，两面镜面反射；红光为1代，M1处散射，M2处镜面反射；绿光为2代，M1处散射，M2处散射。

光线代系的限制由“光线控制”对话框上的“代系截止等级 Ancestry level cutoff”选项控制。 对于所有“光线追迹”属性，默认的镜面反射的代系（截止等级）为2，默认的散射代系（截止等级）为1。此设置允许镜面射线分裂两次，并产生一代散射。

在一个实际案例的镜面代系截止设置中，请考虑以下事实：当由外部光源（例如太阳）照射时，任何透镜系统都可能在各个表面之间引起反射。 此过程通常称为鬼像。 为了使这些反射到达像平面，必须在分配给镜头表面的光线跟踪控件上允许偶数次反射（2、4、6，..）。 两次反射称为一阶鬼像，四个反射称为二阶鬼像，依此类推。

另一个关于光线代系的案例来自于对法布里-珀罗效应的建模。尽管法布里-珀罗的透射率和反射率的表达是通过项的无限求和而得出的，但对光线分裂的限制必然导致累加的终止。 在对应于图a-c的情况下，代系等级直接确定保留多少累加的项。 另一方面，对应于图d中的情况，仅要求镜面反射代系截止值保持其默认值2。当超过“相交计数截止值”或当光线通量低于“光线功率截止阈值”时，则累加将被终止。