В лабораторных 2-4 .ray файлы присутствуют только для минимального значения лучей в качестве примера, ибо это тяжёлые файлы (для 10млн лучей, к примеру, весит 1.5ГБ), которые нет смысла тянуть в репозиторий. Их можно создать заново, выполнив скрипты для соответствующих лаб.

Лабораторная №1: Расчет глобального освещения на примере фотометрического шара

Исходные данные:

Радиус фотометрического шара, коэффициент диффузного отражения внутренней поверхности шара, световой поток точечного источника света внутри шара, координаты точек в которых следует рассчитать освещенность, площадь участка с искомым коэффициентом отражения.

Цель работы:

Овладеть навыками расчета освещенности на внутренней поверхности фотометрического шара и расчета коэффициента отражения части поверхности фотометрического шара как аналитически, так и с помощью компьютерного моделирования с использованием комплекса программ Lumicept.

Задачи:

1. Расчет освещенности внутренней поверхности фотометрического шара

   • Провести аналитический расчет освещенности в заданных точках внутренней поверхности фотометрического шара.
   • Сформировать сцену фотометрического шара и провести компьютерное моделирование процесса измерения освещенности в заданных точках с помощью программного комплекса Lumicept с использованием скрипта Python. Моделирование (виртуальное измерение) провести как методом прямой трассировки, используя модель фотоприемника – Plane illuminance observer, так методом двунаправленной трассировки – Path Tracing.
   • Сравнить значения освещенности, полученные в результате виртуального измерения с соответствующими значениями, полученными аналитически.

2. Расчет коэффициента отражения части поверхности фотометрического шара

   • Сформировать сцену фотометрического шара, состоящего из двух частей в соответствии с индивидуальным заданием.
   • Провести моделирование процесса измерения освещенности поверхности шара в заданных точках, используя модель фотоприемника – Plane illuminance observer. Определить суммарный (средний) коэффициент диффузного отражения Kd'. Вычислить коэффициент диффузного отражения Kd' исследуемой части шара.
   • Определить погрешность “измерения”, сравнивая плаченное значение Kd', с его истинным значением, указанным в индивидуальном задании.

Отчет представить в электронном виде: Формат MS Word или PowerPoint, эскиз схемы с указанием заданных точек. Для подготовки эскиза можно использовать скриншоты из Lumicept. Результаты моделирования представить в виде таблицы. К отчету приложить файлы скриптов (.py) и сцен (.iof).

Лабораторная №2: Моделирование равномерного распределения лучей внутри плоских фигур (треугольник, круг)

Исходные данные:

Координаты вершин плоского треугольника. Радиус круга.

Цель работы:

Овладеть навыками расчета равномерного распределения лучей внутри плоского треугольника и круга, а также навыками визуализации полученного распределения лучей с использованием комплекса программ Lumicept.

Задачи:

• Используя лекционный материал по методике расчета равномерного распределения случайной величины, написать программы (C/С++, Python) для расчета равномерного распределения лучей внутри плоского треугольника и круга, сформировать массивы данных требуемых распределений для различного количества лучей (1000, 10000, 100000, 1000000).
• Визуализировать полученное распределение с помощью комплекса программ Lumicept. Для визуализации использовать два способа: Первый способ подразумевает визуализацию распределения в виде изображения с широким динамическим диапазоном HDRI; Второй способ подразумевает формирование источника света типа RaySet, и последующие расчет и визуализацию освещенности на модели плоского приемника (Plane Observer). Размер плоского приемника сделать таким, чтобы треугольник и круг были вписаны в прямоугольник приемника.
• Оценить равномерность полученного распределения с помощью инструмента “Detector properties” проверяя среднее значение в трех различных зонах изображения приемника.

Отчет представить в электронном виде: Формат MS Word или PowerPoint. Можно использовать скриншоты из Lumicept. Оценку равномерности для трех различных зон представить в виде таблицы. К отчету приложить тексты разработанных программ, исполняемые модули, HDRI (LUX) файлы, файлы сцен (*.iof) и RAY-файлы.

Лабораторная №3: Моделирование равномерного распределения лучей на сфере (для равноинтенсивной и ламбертовской диаграмм излучения)

Исходные данные:

Радиус сферы.

Цель работы:

Овладеть навыками расчета равномерного распределения лучей на сфере (для равноинтенсивной и ламбертовской диаграмм излучения), а также навыками визуализации полученного распределения лучей с использованием комплекса программ Lumicept.

Задачи:

• Используя лекционный материал по методике расчета равномерного распределения случайной величины, написать программы (C/С++, Python) для расчета равномерного распределения лучей на сфере (для равноинтенсивной и ламбертовской диаграмм излучения), сформировать массивы данных требуемых распределений для различного количества лучей (10000, 100000, 1000000).
• Визуализировать полученное распределение с помощью комплекса программ Lumicept. Для визуализации можно использовать формирование источника света типа RaySet, и последующие расчет и визуализация освещенности на модели приемника углового распределения излучения (Gonio Observer). Разрешение приемника (по углам phi и theta) задавать не менее 180 x 91.
• Оценить равномерность полученного распределения с помощью инструмента Detector properties проверяя среднее значение в трех различных зонах изображения приемника.

Отчет представить в электронном виде: Формат MS Word или PowerPoint. Можно использовать скриншоты из Lumicept. Оценку равномерности для трех различных зон представить в виде таблицы. К отчету приложить тексты разработанных программ, исполняемые модули, HDRI (LUX) файлы, файлы сцен (*.iof) и RAY-файлы.

Лабораторная №4: Моделирование равномерного распределения лучей на сфере для диаграммы излучения, заданной таблично

Исходные данные:

Сфера единичного радиуса.

Цель работы:

Овладеть навыками формирования распределения лучей на сфере с заданной таблично плотностью распределения интенсивности светового излучения для создания косинусной (относительно направления зенита) диаграммы излучения, а также навыками визуализации полученного распределения лучей с использованием комплекса программ Lumicept.

Задачи:

• Используя лекционный материал по методике формирования заданного таблично распределения интенсивности светового излучения на сфере, написать программу (C/С++, Python) для создания соответствующего распределения лучей на сфере.

  theta, deg	1000*cos(theta)
  0	1000
  6	994.5218954
  12	978.1476007
  18	951.0565163
  24	913.5454576
  30	866.0254038
  36	809.0169944
  42	743.1448255
  48	669.1306064
  54	587.7852523
  60	500
  66	406.7366431
  72	309.0169944
  78	207.9116908
  84	104.5284633
  90	0

• Сформировать массив данных требуемого распределения для различного количества лучей (10000, 100000, 1000000, 10000000).

• Визуализировать полученное распределение с помощью комплекса программ Lumicept. Для визуализации сформировать источник света типа RaySet, а затем рассчитать и визуализировать распределение интенсивности на модели приемника углового распределения излучения (Gonio Observer). Разрешение приемника (по углам phi и theta) задавать не менее 180 x 91.

• Оценить неравномерность полученного распределения с помощью инструмента “Detector properties” проверяя среднее значение в нескольких малых зонах изображения приемника вдоль сечения по углу theta. А также с помощью графика сечения изображения приемника по углу theta.

Отчет представить в электронном виде: Формат MS Word или PowerPoint. Можно использовать скриншоты из Lumicept. Оценку равномерности для трех различных зон представить в виде таблицы. К отчету приложить тексты разработанных программ, исполняемые модули, HDRI (LUX) файлы, файлы сцен (*.iof) и RAY-файлы.