‘壹’ 跪求高清 工程光学基础教程(第2版),有人分享教材的百度网盘吗我需要!!
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内容简介
本书分上、下两篇,上篇为几何光学与成像理论,下篇为物理光学。上篇分8章,主要介绍几何光学的基本定律和成像特性、理想光学系统的光学参数和成像关系、平面与平面镜成像、光学系统中的光阑与光束限制、光度学和色度学的基本原理、光学系统的光路计算和像差理论、典型光学系统的成像特性和设计要求、光学系统的成像质量评价和像差公差。
‘贰’ 《工程光学》PDF版 机械工业出版社 By郁道银编
《工程光学》PDF版 机械工业出版社 By郁道银编
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内容简介 · · · · · ·
《工程光学》是普通高等教育“十五”国家级规划教材,是在第1版的基础上修订而成的。《工程光学》分几何光学和光学设计(上篇)和物理光学(下篇)两篇,系统地介绍了工程光学的基本原理、方法和应用。上篇共十章,包括几何光学的基本定律和成像概念、理想光学系统、平面与平面系统、光学系统中的光束限制、光度学和色度学基础、光线的光路计算及像差理论、典型光学系统、现代光学系统、光学系统的像质评价和像差公差、光学设计,下篇共七章,包括光的电磁理论基础、光的干涉和干涉系统、光的衍射、傅里叶光学、光的偏振和晶体光学基础、导波光学基础、光子学基础,删去了光的量子性和激光基础一章。上篇还增加了光阑、像差特征曲线及分析、变焦距光学系统、现代光学设计软件中的各种像质评价方法等内容。下篇增加了光传播时的吸收、色散和散射,液晶、近场光学、二元光学、光调制、光子通信和光子晶体的内容。
目录 · · · · · ·
第2版前言第1版前言 上篇 几何光学与光学设计第一章 几何光学基本定律与成像概念 第一节 几何光学的基本定律 第二节 成像的基本概念与完善成像条件 第三节 光路计算与近轴光学系统 第四节 球面光学成像系统 习题第二章 理想光学系统 第一节 理想光学系统与共线成像理论 第二节 理想光学系统的基点与基面 第三节 理想光学系统的物像关系 第四节 理想光学系统的放大率 第五节 理想光学系统的组合 第六节 透镜 习题第三章 平面与平面系统 第一节 平面镜成像 第二节 平行平板 第三节 反射棱镜 第四节 折射棱镜与光楔 第五节 光学材料 习题第四章 光学系统中的光束限制 第一节 光阑 第二节 照相系统中的光阑 第三节 望远镜系统中成像光束的选择 第四节 显微镜系统中的光束限制与分析 第五节 光学系统的景深 习题第五章 光度学和色度学基础 第一节 辐射量和光学量及其单位 第二节 光传播过程中光学量的变化规律 第三节 成像系统像面的光照度 第四节 颜色的分类及颜色的表观特征 第五节 颜色混合及格拉斯曼颜色混合定律 第六节 颜色匹配 第七节 色度学中的几个概念 第八节 颜色相加原理及光源色和物体色的三刺激值 第九节 c匝标准色度学系统 第十节 均匀颜色空间及色差公式 习题第六章 光线的光路计算及像差理论……
‘叁’ 【路径追踪】PathTracing2--算法实现
通过深入学习光度学,我们掌握了基于物理的真实光学表达。继而,基于对表面反射的分析,我们总结出了一套物理基础的渲染方程。理论分析至此完备,接下来的任务在于解决渲染方程,路径追踪(Path Tracing)算法就是一种有效求解手段。
文式编程(Literate Programming),由Donald Knuth提出,是一种编程范式。在该模式下,程序以自然语言(如英语)阐述其逻辑,其中穿插宏片段和传统源代码,最终生成可编译的代码。本文采用类似方法,以避免在叙述中出现大段代码逻辑,确保阅读流畅。
利用蒙特卡洛方法求解渲染方程,我们得知当计算 g(x) 在区间 [a, b] 上的定积分时,可通过计算 G(x) 在 n 个随机变量下的平均值实现,其中 G(x) = g(x) / PDF(x)。接着,我们忽略物体的自发光,将渲染方程表示为一个定义在上半球内对立体角的积分。半球对应的立体角为 2π,采用均匀采样,从而得出 PDF(x) = 1 / 2π,进而将渲染方程转换为具体形式。
直接光照概念表明,追踪光路时仅考虑光源发出的光路,可得到直接光照结果。间接光照则是现实世界中物体表面接收到的光源除直接来源外的其他物体反射的光照,全局光照由直接光照与间接光照构成。根据之前对光度学的分析,P 点接收来自 Q 点的辐射量等于 Q 点发射到 P 点的辐射量,即 P 点接收到的来自 Q 点的辐射量为 Q 点在 QP 方向上的反射,形成递归过程。
面对光线数量爆炸问题,Path Tracing 实现虽正确,但存在致命问题:每次递归增加使得光线数量呈指数级增长。离线渲染时,这种计算量无法接受。为了避免指数爆炸,N 必须取 1。然而,这会导致样本数量断崖式下降,画面噪点增多。幸运的是,通过在像素上追踪多条光线可解决此问题。
路径追踪过程中,递归过程无法中止,只要存在交点,追踪就不会停止。为解决此问题,我们可采用截断方案限制递归深度,但该方案会导致能量损失。另一种方案为俄罗斯轮盘赌(Russian Roulette),通过概率决定光线的存亡,期望值与真实辐射度相同。这能有效减少计算量,避免指数爆炸。
在 Path Tracing 实现中,当光源较小时,追踪的光线会大量浪费。蒙特卡洛方法允许任意采样,通过在光源上采样可避免光线浪费。需注意的是,采样对象从微分立体角转换为光源表面的微面元,积分对象需相应调整,通过简单三角函数计算实现。
通过辐射度的转换,可将辐射度分为两部分处理,进一步优化Path Tracing算法。
在不考虑阴影问题的前提下,Path Tracing算法能够轻松实现光栅化方法难以实现的间接光照、软阴影等效果。以一个基础框架为例,只添加了最简单的均匀漫反射材质,场景显得单调,但仍然能够直观展示Path Tracing算法的原理与优势。