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為光學和照明產品搭建數(shù)字場景

LucidShape FunGeo：形式服從功能

為了執(zhí)行仿真和分析，開發(fā)者首先要為汽車照明和光學產品搭建數(shù)字場景。LucidShape支持在各種應用中搭建此類光學場景。

幾何結構可以在LucidStudio中以交互方式定義，也可以從CAD文件導入，或者在shell腳本中定義或計算。對于像導光器件或棱鏡組這樣的復雜幾何結構，在shell腳本中定義可能會更容易。而對于燈具周圍的幾何結構，比如遮光板、支撐結構和遮光罩等，最好是先在CAD系統(tǒng)中設計，然后導入到LucidShape中。

LucidShape支持許多不同的幾何結構、材質和介質類型，能夠對 各種光學場景進行建模。

為了實現(xiàn)期望的光學或照明效果，開發(fā)者首先需要為燈具設計 合適的形狀。LucidShape FunGeo為開發(fā)者提供了所需的工具， 讓開發(fā)者能夠根據(jù)所需的照明或光學行為設計相應的自由曲面 形狀，比如反射鏡和透鏡。光學和照明功能計算能力是LucidShape ?FunGeo的主要特性之一。

圖1：LucidShape中的前照燈和多面式反射鏡建模

圖2：采用枕形光學透鏡的尾燈

圖3：通過軟件為反射鏡和透鏡設計生成表面結構

圖4：使用虛擬亮度相機仿真亮燈外觀

仿真

用于反射鏡和透鏡設計的交互式光線路徑追跡

仿真實際上就是一系列計算，用于預測給定燈具中的光線行為。通過仿真，開發(fā)者可以獲得光強分布和目標表面上的照度分布等信息。LucidShape中提供了多種仿真工具，各仿真工具之間的區(qū)別主要在于計算時間和計算結果的精度：

? ? ?正向蒙特卡洛光線追蹤

? ? ?光譜光線追蹤

? ? ?多處理器光線追蹤

? ? ?精確NURBS光線追蹤或快速三角形相交測試

? ? ?快速光線映射

? ? ?交互式光線追蹤

? ? ?隨機光線

? ? ?采用反向光線追蹤時的亮燈外觀照明圖像

? ? ?收集傳感器光線（傳感器直接從光源獲取光線數(shù)據(jù)）

? ? ?反推傳感器光線（從傳感器反推計算光源分布）

直觀呈現(xiàn)場景中的光線路徑是研究反射鏡和透鏡行為的有效方法。在LucidStudio中，開發(fā)者可以與場景中的外形進行交互，以觀察光線的行為：光線如何從光源到達接觸點，然后在場景中反射，并最終停止于吸收面或消失于無窮遠處。

圖5：LucidShape中的照明設計以及仿真結果和測光表

圖6：近光燈反射鏡的交互式光線追蹤

圖7：基于CIE TC4-45標準的車輛前照燈測試

圖8：LucidShape Visualize Module中創(chuàng)建的亮燈外觀圖像

光線數(shù)據(jù)分析

Visualize Module（可視化模塊）

執(zhí)行分析時，開發(fā)者既可使用仿真期間生成的光線數(shù)據(jù)，也可導入 測角儀從實際燈具測得的數(shù)據(jù)。
典型的分析中，可能涉及將仿真（計算機預測）結果與硬件中產生的 最終結果進行比較。
光線數(shù)據(jù)分析功能包括：

? ? ?符合ECE、SAE和JIS規(guī)定的汽車照明測量表

? ? ?光線數(shù)據(jù)分析和操作：梯度、濾波、加法、減法、縮放、 鏡像等

? ? ?光線數(shù)據(jù)顯示屬性，例如對數(shù)/線性比例和顏色模式

? ? ?CIE TC4-45前照燈基準

LucidShape的Visualize Module可以快速生成汽車照明系統(tǒng)亮燈和未亮燈時的外觀效果圖。Visualize Module能夠呈現(xiàn)出系統(tǒng)幾何結構與光源之間的所有相互作用，因此它提供了一種符合物理 規(guī)律的診斷工具，讓開發(fā)者可以評估照明系統(tǒng)在人眼中的感知 情況。