Speos Texture可視化紋理如何提升視覺感知

概述

在涉及復(fù)雜的多物理系統(tǒng)的光學(xué)工程中，光及其與不同材料和結(jié)構(gòu)的相互作用的高效和精確建模是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，模擬的使用可以提前對(duì)光學(xué)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和系統(tǒng)功能的理解，反過來又可以指導(dǎo)產(chǎn)品進(jìn)行如何的改進(jìn)和選材。視覺外觀模擬不僅能在產(chǎn)品研發(fā)階段可視化材料外觀，同時(shí)能直接反應(yīng)人眼視覺感受。

Texture Mapping紋理映射是一個(gè)允許模擬材質(zhì)紋理來提高真實(shí)感的過程，紋理映射可以應(yīng)用在表面或是物體的外表面幾何組上，紋理映射允許在模擬中調(diào)用真是光學(xué)屬性文件表述光在材料表面的行為，在Speos中可以從任何圖像、bump圖像或光學(xué)屬性創(chuàng)建紋理映射，并提供堆疊和混合光學(xué)屬性（如絲網(wǎng)印刷、拉絲金屬、復(fù)合材料、光柵），通過紋理映射可以提高可視化。

工作流

要?jiǎng)?chuàng)建紋理映射，需要兩個(gè)元素:紋理本身圖像，法線映射或是BSDF和UV映射應(yīng)用方法，在Speos中幾何圖形上，在運(yùn)行仿真之前可以查看texture大小和方向，在編輯紋理定義時(shí)自動(dòng)更新，以查看任何修改的影響，紋理或法線圖可以保持顯示狀態(tài)，以便于設(shè)置多個(gè)紋理或簡單地一目了然地識(shí)別應(yīng)用的材質(zhì)。

1.在光學(xué)屬性定義中應(yīng)用texture，激活texture紋理創(chuàng)建另一個(gè)表層surface，可以在上面定義圖像紋理，凹凸映射和或應(yīng)用特定的光學(xué)屬性。texture文件可以選擇image或者是normal map法向圖，光學(xué)屬性選擇library中的光學(xué)屬性文件，應(yīng)用texture的紋理，應(yīng)用屬性文件的光學(xué)性質(zhì)。

2.創(chuàng)建UV映射關(guān)系，選擇需要使用UV映射的幾何圖形，一個(gè)UV映射特性只能包含一組惟一的幾何圖形，同時(shí)一個(gè)幾何圖形不能選擇成兩個(gè)不同的UV映射功能，UV映射允許定義所使用的映射類型，平面，球形，立方，圓柱等方式。

3.在新版本2023R1中，允許應(yīng)用紋理映射預(yù)覽功能，在編輯UV映射屬性時(shí)立即訪問幾何紋理預(yù)覽，通過這種方式，可以不通過仿真立刻就會(huì)得到一個(gè)有映射的動(dòng)態(tài)紋理預(yù)覽，并了解紋理材料是否定義良好，旋轉(zhuǎn)角度是否合適，紋理大小是否滿足視覺需求。在設(shè)置紋理參數(shù)時(shí)，查看幾何圖形上的紋理大小，紋理的預(yù)覽同時(shí)對(duì)應(yīng)于仿真模擬運(yùn)算結(jié)果和實(shí)時(shí)預(yù)覽preview結(jié)果。當(dāng)然在texture preview中有三種預(yù)覽模式，none表示當(dāng)前不顯示預(yù)覽模式，選擇texture表示可以預(yù)覽texture的覆蓋程度，normal map可以預(yù)覽normal類型圖，同樣可以通過UV映射來改變texture的大小、旋轉(zhuǎn)、映射方式。

4.仿真運(yùn)算屬性中，激活texture功能，texture在仿真運(yùn)算結(jié)果中展示方式有三種，分別是color from texture，color form BSDF和none。Color from texture來自紋理的顏色，來自紋理的顏色是指模擬結(jié)果使用圖像紋理的顏色和顏色明度，如果應(yīng)用bump凹凸映射時(shí)，仿真結(jié)果也考慮了凹凸映射的灰度顏色亮度。Color from BSDF顏色來自BSDF，來自BSDF的顏色是指仿真結(jié)果使用了BSDF信息的紋理映射光學(xué)屬性，紋理表現(xiàn)是texture，顏色使用BSDF文件。對(duì)于None，仿真結(jié)果同時(shí)使用圖像紋理顏色和紋理映射光學(xué)屬性的疊加方式。

5.選擇inverse simulation仿真，可以使用preview預(yù)覽功能，預(yù)覽仿真結(jié)果，可以更改texture map替換不同的可視化紋理，同時(shí)更改BSDF光學(xué)屬性替換光學(xué)屬性，同時(shí)使用新版GPU功能，preview的結(jié)果可以save為XMP仿真文件進(jìn)行仿真分析。

結(jié)論

Ansys Speos同樣支持多層texture的使用，對(duì)每一層的texture應(yīng)用UV映射關(guān)系，將BRDF與帶有alpha透明度的texture聯(lián)合使用，用以實(shí)現(xiàn)更高級(jí)復(fù)雜的可視化紋理，得益于2023R1版本功能的提升，preview紋理可以預(yù)先查看紋理與匹配幾何對(duì)象貼合程度，調(diào)整UV匹配紋理，提升視覺感知質(zhì)量，使Speos光學(xué)仿真設(shè)計(jì)創(chuàng)造更多可能性。