介紹
本文討論了如何使用FRED數字化工具對極坐標數據采樣。一個(gè)典型的應用是使用廠(chǎng)商規格表上的強度分布來(lái)為一個(gè)光源指定光線(xiàn)的方向。當條件允許時(shí)，最好是使用一個(gè)光線(xiàn)集（也就是廠(chǎng)商測試光線(xiàn)數據）來(lái)代替規格表上的模型。當近場(chǎng)分布可以忽略時(shí)，這種方式是較為合適的。
光源創(chuàng )建
通過(guò)強度（功率/立體角）的形式，從極坐標圖中我們將會(huì )創(chuàng )建光源，但極坐標圖定義的僅僅是光線(xiàn)的方向。在沒(méi)有任何額外數據或者光線(xiàn)信息的條件下，我們對于這些光線(xiàn)的空間分布一無(wú)所知。因此，我們做出這樣的假設：光線(xiàn)隨機分布在光源出口孔徑的空間范圍內。
步驟1：創(chuàng )建光線(xiàn)網(wǎng)格位置
假設光源出口孔徑的大小是2mm×1.2mm(W×H)，首先鼠標右鍵單擊光源文件夾，從列表清單里選擇“創(chuàng )建新的詳細光源”。在光源對話(huà)框的位置/方向標簽上選擇“隨機平面（平面上排列著(zhù)隨機點(diǎn)）”，并根據上述的規格表設置X和Y的外半孔徑值。開(kāi)始后，設置光線(xiàn)數目為1000，孔徑的形狀為矩形。
步驟2：指定光線(xiàn)的方向類(lèi)型
光線(xiàn)的空間位置指定好了后，我們需要輸入光線(xiàn)的方向信息。規格表為光源提供了強度數據，因此使用光線(xiàn)方向說(shuō)明“Randomly according to intensity distribution”才是有意義的。該光線(xiàn)方向說(shuō)明將會(huì )在球形極坐標網(wǎng)格上獲取強度分布，并且根據該分布輪廓統計隨機的光線(xiàn)方向（比如：強度最高的地方產(chǎn)生更多的光線(xiàn)，強度低的方向光線(xiàn)較少）。
在光源對話(huà)框位置/方向標簽下的光線(xiàn)方向區域處，選擇方向類(lèi)型“Randomly according to intensity distribution”。
強度分布的插值取決于極化和方位角方向向量的規格說(shuō)明。極坐標角開(kāi)始于極軸并朝方位角軸正向增加。方位角開(kāi)始于方位角軸，延伸到與極化和方位角方向矢量定義平面相垂直的面。極矢量和方位角矢量的叉乘確定了方位角的正向方向。極矢量(0,0,1)和方位角矢量(1,0,0)的例子如下圖所示。
步驟3：數字化極坐標圖數據
為了從極坐標圖中數字化取樣數據到光線(xiàn)方向規格表中，我們可以在電子表格區域右鍵點(diǎn)擊鼠標，在列表菜單里選擇“數字化曲線(xiàn)”。
在數字化工具對話(huà)框中使用“選擇圖像”按鈕，從規格表中選擇一個(gè)極坐標圖的圖像文件。FRED數字化工具允許的圖像文件格式是*.bmp, *.pcx, *.jpg, *.tga, and *.tif。
隨著(zhù)圖像文件載入到數字化工具中，選擇“極坐標圖”選項。
在極坐標圖的情況下，X和Y滿(mǎn)足極坐標的條件：
分別沿著(zhù)X和Y軸，它們的取值范圍為0到1。
接著(zhù)，點(diǎn)擊“選擇X,Y最小值點(diǎn)”按鈕，然后在極坐標圖中選擇rho=0,theta=0的點(diǎn)。在下面的圖中，0,0點(diǎn)是藍色的。
下一步，點(diǎn)擊“選擇X最大值點(diǎn)”按鈕。選擇X軸的一個(gè)點(diǎn)（不一定是最大值），然后輸入相應的值到“X最大值”文本框中。
下一步，點(diǎn)擊“選擇Y最大值”按鈕，選擇沿著(zhù)Y軸的一個(gè)點(diǎn)，輸入對應的值到“Y最大值”文本框中。
最后，點(diǎn)擊“選擇數據”按鈕，開(kāi)始沿著(zhù)極坐標曲線(xiàn)中選擇點(diǎn)。注意到在對話(huà)框的頂端，數字化工具列出了極坐標系中正被選擇的這些點(diǎn)的信息。
一旦我們在極坐標圖中選擇好了這些點(diǎn)，點(diǎn)擊“導出數據”，就會(huì )將數字化的點(diǎn)送回到光線(xiàn)方向對話(huà)框中。
步驟4：驗證強度分布
既然數據已經(jīng)從極坐標圖中導出，那就有必要驗證坐標系統的設置是否正確。在本例中，極軸沿著(zhù)Z方向，方位角軸沿著(zhù)X方向。當只有1個(gè)方位角數據輸入進(jìn)來(lái)時(shí)，FRED將假定分布是旋轉對稱(chēng)的。當輸入多個(gè)方位角數據是，FRED會(huì )將這些數據點(diǎn)進(jìn)行線(xiàn)性插值。
多方位角的輸入方法：如下圖，在此區域右鍵然后選擇”Append Azimuthal Angle”
通過(guò)添加一個(gè)方向分析實(shí)體（DAE）到系統模型中，我們就可以驗證強度分布曲線(xiàn)。右鍵點(diǎn)擊分析表面文件夾，從列表菜單里選擇“新建方向分析實(shí)體”。添加好DAE后，將它分配到光源模型中，通過(guò)拖放對象樹(shù)即可驗證。
接下來(lái)，通過(guò)點(diǎn)擊菜單>光線(xiàn)追跡>創(chuàng )建所有源光線(xiàn)選項，創(chuàng )建源光線(xiàn)（不要追跡）。創(chuàng )建好源光線(xiàn)后，通過(guò)點(diǎn)擊菜單>分析>極坐標網(wǎng)格強度選項，選擇賦予到光源模型中DAE中，并選中“Create Analysis Results Node”。
圖表顯示出來(lái)后，在樹(shù)形文件夾中最下面的Analysis Results會(huì )發(fā)現一個(gè)新的節點(diǎn)“Intensity 1”, 選中此節點(diǎn)，點(diǎn)擊鼠標右鍵，在彈出的列表菜單中選擇“以可視化視圖顯示”（接受默認設置）。該選項將會(huì )以三維視圖呈現連貫的強度分布，并且實(shí)現簡(jiǎn)單的驗證：模型中的強度分布是正確取向的。本實(shí)例系統在光源處含有一百萬(wàn)束光線(xiàn)，其強度分布圖如下所示。
總結
1. FRED數字化取樣工具不僅可以取樣光源數據，還可以取樣材料、模型、鍍膜數據、散射數據；
2. 在驗證光源的光強度分布或照度分布的時(shí)候，不要去追跡光線(xiàn)，在raytrace菜單下選擇
Create All Source Rays,然后點(diǎn)擊照度分析或強度分析即可。
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