Speos Texture可视化纹理如何提升视觉感知

概述

在涉及复杂的多物理系统的光学工程中，光及其与不同材料和结构的相互作用的高效和精确建模是一个巨大的挑战，模拟的使用可以提前对光学产品设计和系统功能的理解，反过来又可以指导产品进行如何的改进和选材。视觉外观模拟不仅能在产品研发阶段可视化材料外观，同时能直接反应人眼视觉感受。

Texture Mapping纹理映射是一个允许模拟材质纹理来提高真实感的过程，纹理映射可以应用在表面或是物体的外表面几何组上，纹理映射允许在模拟中调用真是光学属性文件表述光在材料表面的行为，在Speos中可以从任何图像、bump图像或光学属性创建纹理映射，并提供堆叠和混合光学属性（如丝网印刷、拉丝金属、复合材料、光栅），通过纹理映射可以提高可视化。

工作流

要创建纹理映射，需要两个元素:纹理本身图像，法线映射或是BSDF和UV映射应用方法，在Speos中几何图形上，在运行仿真之前可以查看texture大小和方向，在编辑纹理定义时自动更新，以查看任何修改的影响，纹理或法线图可以保持显示状态，以便于设置多个纹理或简单地一目了然地识别应用的材质。

1.在光学属性定义中应用texture，激活texture纹理创建另一个表层surface，可以在上面定义图像纹理，凹凸映射和或应用特定的光学属性。texture文件可以选择image或者是normal map法向图，光学属性选择library中的光学属性文件，应用texture的纹理，应用属性文件的光学性质。

2.创建UV映射关系，选择需要使用UV映射的几何图形，一个UV映射特性只能包含一组惟一的几何图形，同时一个几何图形不能选择成两个不同的UV映射功能，UV映射允许定义所使用的映射类型，平面，球形，立方，圆柱等方式。

3.在新版本2023R1中，允许应用纹理映射预览功能，在编辑UV映射属性时立即访问几何纹理预览，通过这种方式，可以不通过仿真立刻就会得到一个有映射的动态纹理预览，并了解纹理材料是否定义良好，旋转角度是否合适，纹理大小是否满足视觉需求。在设置纹理参数时，查看几何图形上的纹理大小，纹理的预览同时对应于仿真模拟运算结果和实时预览preview结果。当然在texture preview中有三种预览模式，none表示当前不显示预览模式，选择texture表示可以预览texture的覆盖程度，normal map可以预览normal类型图，同样可以通过UV映射来改变texture的大小、旋转、映射方式。

4.仿真运算属性中，激活texture功能，texture在仿真运算结果中展示方式有三种，分别是color from texture，color form BSDF和none。Color from texture来自纹理的颜色，来自纹理的颜色是指模拟结果使用图像纹理的颜色和颜色明度，如果应用bump凹凸映射时，仿真结果也考虑了凹凸映射的灰度颜色亮度。Color from BSDF颜色来自BSDF，来自BSDF的颜色是指仿真结果使用了BSDF信息的纹理映射光学属性，纹理表现是texture，颜色使用BSDF文件。对于None，仿真结果同时使用图像纹理颜色和纹理映射光学属性的叠加方式。

5.选择inverse simulation仿真，可以使用preview预览功能，预览仿真结果，可以更改texture map替换不同的可视化纹理，同时更改BSDF光学属性替换光学属性，同时使用新版GPU功能，preview的结果可以save为XMP仿真文件进行仿真分析。

结论

Ansys Speos同样支持多层texture的使用，对每一层的texture应用UV映射关系，将BRDF与带有alpha透明度的texture联合使用，用以实现更高级复杂的可视化纹理，得益于2023R1版本功能的提升，preview纹理可以预先查看纹理与匹配几何对象贴合程度，调整UV匹配纹理，提升视觉感知质量，使Speos光学仿真设计创造更多可能性。