Сегодня основным способом моделирования световых полей является использование метода (группы методов) Монте-Карло. Однако получивший наибольшее распространение прямой метод (Монте-Карло) имеет существенные недостатки, наиболее перспективным путём устранения которых являются локальные оценки, первоначально предложенные для решения задач переноса излучения. В настоящей статье изложено представление начальной и переходной плотностей блуждания луча в сцене, позволяющее получать локальную оценку яркости, а также любой другой интегральной характеристики светового поля, представимой в виде линейного функционала яркости и функции ценности излучения, которая определяется соответствующим приёмником. Путём использования в качестве таковой ортонормированного базиса локальные оценки распространены на случай расчёта оптической системы осветительных приборов. Обобщая приведённые сведения с данными других работ по этой теме, авторы предлагают универсальный метод моделирования световых полей для решения трёх основных групп задач, встречающихся в светотехнической практике: моделирование оптических систем; расчёт многократных отражений; моделирование взаимодействия света с реальной поверхностью. Предложенный метод реализован в новой отечественной программе моделирования осветительных установок «Lightin-Night ». Результаты, полученные с её помощью, прошли сравнение с результатами аналогичных программ. 1. Апресян Л.А., Кравцов Ю.А. Теория переноса излучения: статистические и волновые аспекты. – М.: Наука, Гл. ред. физ.- мат. лит., 1983. – 216 с.
2. Розенберг Г.В. Вектор-параметр Стокса (Матричные методы учёта поляризации излучения в приближении лучевой оптики) // УФН. –1955. – Т. 56, Вып. 1. – С. 77–110.
3. Розенберг Г.В. Луч света (К теории светового поля) // УФН. – 1977. – Т. 121, Вып. 1. – С. 97–138.
4. Soret J.-L. Sur la polarisation atmosphérique // Ann. Chim. Phys. Gauthier-Villars. – 1888. – Vol. 14, No. 6. – P. 503–541.
5. Kajiya J.T. The rendering equation / Proc. 13th Annu. Conf. Comput. Graph. Interact. Tech. SIGGRAPH 1986, 1986. – Р. 143–150.
6. Goldstein R.A., Nagel R. 3-D Visual simulation // Simulation. – 1971. – Vol. 16, No, 1. – P. 25–31.
7. Коробко А.А., Кущ О.К. Использование метода Монте-Карло в светотехнических – расчётах // Светотехника. – 1986. – № 10. – С. 14–17.
8. Frolov V. et al. The current state of the methods for calculating global illumination in tasks of realistic computer graphics // Proc. Inst. Syst. Program. RAS. – 2021. – Vol. 33, No. 2 – С. 7–48.
9. Kalos M.H. On the Estimation of Flux at a Point by Monte Carlo // Nucl. Sci. Eng. – 1963. – Vol. 16, No 1. – P. 111–117.
10. Метод Монте-Карло в атмосферной оптике / Под общ. ред. акад. Г.И. Марчука; АН СССР. Сиб. отд-ние. Вычисл. центр. – Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1976. – 283 с.
11. Будак В.П., Желтов В.С., Калакуцкий Т.К. Локальные оценки метода Монте-Карло в решении уравнения глобального освещения с учётом спектрального представления объектов // Компьютерные исследования и моделирование. – 2012. – Т. 4, № 1. – С. 75–84.
12. Budak V.P. et al. Practical Application of Local Estimations: Singularity Removal in the Solution of the Global Illumination Equation / 33rd Int. Conf. Comput. Graph. Vis. 2023. – P. 108–115.
13. Budak V., Grimailo A. Light reflection from real surfaces: Probabilistic model of the layer radiance factor / CEUR Workshop Proc. 2020. – Vol. 2744.
14. Ермаков С.М., Михайлов Г.А. Курс статистического моделирования. – М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1976. – 320 с.
15. Соболь И.М. Численные методы Монте-Карло. – М.: Наука, 1973. – 312 с.
16. Будак В.П., Гримайло А.В. Энергетический расчёт оптических систем: модификация прямого хода метода Монте-Карло // Светотехника. – 2023. – № 4. – С. 82–85.
17. Wang K. et al. Freeform Optics for LED Packages and Applications. – Chennai: Wiley, 2017. – 372 p.
18. Тихонов А.Н., Самарский А.А. Уравнения математической физики. Изд. 5‑е, стереотипное, учебное пособие для высших учебных заведений. – М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1977. – 736 с.
19. Ченцов Н.Н. Статистические решающие правила и оптимальные выводы. – М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1972. 520 с.
20. Барцев А.А., Будак В.П. Расчёт фотометрических характеристик оптических систем методом Монте-Карло в прямом ходе лучей // Светотехника. – 1993. – № 4. – С. 4–8.
21. Соболев В.В. Точечный источник света между параллельными плоскостями // ДАН СССР. – 1944. – Т. 17, № 4. С. 175–176.
22. Минин И.Н. Точечный источник света в поглощающей среде между параллельными плоскостями // ДАН СССР. – 1960. – Т. 133, № 1. – С. 74–76.
23. Макаров Д.Н. Методы компьютерного моделирования осветительных установок / Автореф. дис. … к-та техн. наук. – М., 2007. – 19 с.
24. Коробко А.А. Метод расчёта асимметричного светораспределения светильника для дорожного освещения // Светотехника. – 2023. – № 5. – С. 50–55.

• Предыдущая статья
• Следующая статья

• трассировка лучей
• фотонные карты
• локальные оценки
• метод Монте-Карло
• оптические системы
• многократные отражения