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光线追踪教程(第 E 部分):材料与世界盒

在最后这一部分中,我们将通过 更改茶壶的光学材料,并随后 显示世界盒(它定义了仿真边界),来完成这个简单的光线追踪游乐场。 结束时,你应当能够熟练编辑几何与材料, 并了解在对象超出仿真世界之前你能将它们移动多远。

步骤 1:更改茶壶材料

第 D 部分 创建的场景开始,其中茶壶 已经从形状数据库导入并放置在光束中。 直接在茶壶网格上右键点击,并从上下文菜单中选择 Edit object。 这将打开通用的 Object editor,如 ?? 所示。

Optical Workbench 视图,已选择茶壶并高亮显示 Edit object 菜单项
右键点击茶壶并选择 Edit object 以打开对象编辑器。
茶壶的对象编辑器窗口,显示 Optical material 字段为 glasses/flint/BAF10.yml
茶壶的 Object editor。在 Optical 下你可以选择 光线追踪期间使用的折射率数据(光学材料)。

在编辑器的 Object 选项卡中,你可以看到茶壶的位置、旋转和颜色。 在此步骤中,我们只需要底部的 Optical 区域:

  1. 找到 Optical material 字段。
  2. 点击其旁边的 ... 按钮。
  3. 在打开的文件选择器中,选择材料 glasses/flint/BAF10.yml
  4. 点击 Open 确认,然后关闭对象编辑器窗口。

茶壶现在使用光学数据库中的高折射率燧石玻璃 BAF10。 当你重新运行仿真时,与低折射率材料相比, 光线在进入和离开茶壶时会发生更强的折射。

点击 Run simulation(或按 F9)。当光线追踪结束后, 你应当会看到类似于 ?? 的结果, 光线进入茶壶,在内部折射,并从远侧射出。

光线追踪场景,光线穿过透镜、光阑与茶壶后到达探测器
为茶壶指定 BAF10 玻璃后的光线追踪结果。 光线现在会在茶壶内部折射,然后离开并朝探测器传播。

步骤 2:显示世界盒

场景中的每个对象都位于一个有限的 世界盒 内。该盒子定义了 光线追踪器期望找到对象的区域。与远在盒子之外的形状相互作用的光线 可能会被忽略,或导致仿真报告无效几何。

要可视化世界盒:

  1. 在 Optical Workbench 视图中的空白区域(不要在对象上)右键点击。
  2. 从上下文菜单中选择 View > Optical > Show world box,如 ?? 所示。
在 Optical Workbench 视图中打开的上下文菜单,高亮显示 View > Optical > Show world box
View 菜单。启用 Show world box 以绘制外部 仿真边界。
Optical Workbench 场景,一个大型红色线框盒包围透镜、光阑、茶壶与探测器
世界盒以红色线框立方体显示,包围整个光学系统。 通常所有光线与对象都应位于该区域内。

启用后,世界盒会显示为一个大型红色线框立方体(或长方体), 包围你的光学系统,如 ?? 所示。 你仍然可以自由移动和旋转对象,但如果将它们拖到远超该盒子的范围之外:

要更改世界盒的大小,请使用左侧面板中标有 Substrate xz-size 的控件。它定义了虚拟世界在 xz 平面内的横向范围。增大该值可为你提供更多放置对象的空间, 减小该值则会将仿真聚焦在光学系统周围更小的区域。

👏 就到这里! 你已完成入门级光线追踪教程系列。 你已经学会如何加载场景、编辑网格与透镜、移动探测器、添加 CAD 形状、 指定光学材料以及可视化世界盒。接下来你可以使用同样的工具构建更真实的 光学系统,例如简单相机或照明设置。