照明设计中实用的光学模拟方法

• 将光看作一束光线
• 光线具有位置、方向、能量、波长
• 不考虑衍射
• Ray追迹
• 光线始于光源
• 当光线击到表面上时，产生反射和折射改变了光线的属性（方向、能量）
• 当光线没有击到表面上或者光线能量低于阈值时，光线追迹就会结束

表示光线未忽略前的流程图如下图所示：

在模拟中我们需要考虑的几个分布参数：

• 光源的角分布
• 光源的空间分布
• 光源的光谱分布
• 漫反射表面的漫反射分布

照明设计中常用非序列分析。一束光线中有位置、方向、能量和波长或颜色信息。对于光学系统的模拟，我们使用多束光的统计分析表现来得到我们的结果。光线的随机性是通过每条光线的分布、设置的光线方向、能量和波长决定的。这种模拟光线的方法称为“蒙特卡罗(Monte-Carlo)”模拟，即光线是随机分布的。一束光线中只包含整个光源的一部分信息，如果我们没有使用足够的光线进行分析就会导致结果不准确。为了提高信噪比，我们需要提高分析光线的数量。使用多核CPU和GPU可以提高计算速度。

照明设计中可能用到的模拟方法

• 光源：角分布、空间分布、光谱分布、近场分布。
• 系统中的三维物体：其形状将决定光线的反射和折射。
• 材料：折射率、透射率，以及较小的材料的漫反射参数。
• 表面的光学属性：光学表面的透射、反射和漫反射将决定光线与表面的相互作用。