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為光學(xué)和照明產(chǎn)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(xué)產(chǎn)品搭建數(shù)字場景。LucidShape支持在各種應(yīng)用中搭建此類光學(xué)場景。

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

LucidShape支持許多不同的幾何結(jié)構(gòu)、材質(zhì)和介質(zhì)類型，能夠?qū)?各種光學(xué)場景進行建模。

為了實現(xiàn)期望的光學(xué)或照明效果，開發(fā)者首先需要為燈具設(shè)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(xué)行為設(shè)計相應(yīng)的自由曲面 形狀，比如反射鏡和透鏡。光學(xué)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(xué)透鏡的尾燈

圖3：通過軟件為反射鏡和透鏡設(shè)計生成表面結(jié)構(gòu)

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(shè)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(yù)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(biāo)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(jié)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(shè)計以及仿真結(jié)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(biāo)準(zhǔn)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(dǎo)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(yù)測）結(jié)果與硬件中產(chǎn)生的 最終結(jié)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(zhǔn)

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(jié)構(gòu)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。