为光学和照明产品搭建数字场景

LucidShape FunGeo：形式服从功能

为了执行仿真和分析，开发者首先要为汽车照明和光学产品搭建数字场景。LucidShape支持在各种应用中搭建此类光学场景。

几何结构可以在LucidStudio中以交互方式定义，也可以从CAD文件导入，或者在shell脚本中定义或计算。对于像导光器件或棱镜组这样的复杂几何结构，在shell脚本中定义可能会更容易。而对于灯具周围的几何结构，比如遮光板、支撑结构和遮光罩等，最好是先在CAD系统中设计，然后导入到LucidShape中。

LucidShape支持许多不同的几何结构、材质和介质类型，能够对 各种光学场景进行建模。

为了实现期望的光学或照明效果，开发者首先需要为灯具设计 合适的形状。LucidShape FunGeo为开发者提供了所需的工具， 让开发者能够根据所需的照明或光学行为设计相应的自由曲面 形状，比如反射镜和透镜。光学和照明功能计算能力是LucidShape  FunGeo的主要特性之一。

图1：LucidShape中的前照灯和多面式反射镜建模

图2：采用枕形光学透镜的尾灯

图3：通过软件为反射镜和透镜设计生成表面结构

图4：使用虚拟亮度相机仿真亮灯外观

仿真

用于反射镜和透镜设计的交互式光线路径追迹

仿真实际上就是一系列计算，用于预测给定灯具中的光线行为。通过仿真，开发者可以获得光强分布和目标表面上的照度分布等信息。LucidShape中提供了多种仿真工具，各仿真工具之间的区别主要在于计算时间和计算结果的精度：

•    正向蒙特卡洛光线追踪

•    光谱光线追踪

•    多处理器光线追踪

•    精确NURBS光线追踪或快速三角形相交测试

•    快速光线映射

•    交互式光线追踪

•    随机光线

•    采用反向光线追踪时的亮灯外观照明图像

•    收集传感器光线（传感器直接从光源获取光线数据）

•    反推传感器光线（从传感器反推计算光源分布）

直观呈现场景中的光线路径是研究反射镜和透镜行为的有效方法。在LucidStudio中，开发者可以与场景中的外形进行交互，以观察光线的行为：光线如何从光源到达接触点，然后在场景中反射，并最终停止于吸收面或消失于无穷远处。

图5：LucidShape中的照明设计以及仿真结果和测光表

图6：近光灯反射镜的交互式光线追踪

图7：基于CIE TC4-45标准的车辆前照灯测试

图8：LucidShape Visualize Module中创建的亮灯外观图像

光线数据分析

Visualize Module（可视化模块）

执行分析时，开发者既可使用仿真期间生成的光线数据，也可导入 测角仪从实际灯具测得的数据。
典型的分析中，可能涉及将仿真（计算机预测）结果与硬件中产生的 最终结果进行比较。
光线数据分析功能包括：

•    符合ECE、SAE和JIS规定的汽车照明测量表

•    光线数据分析和操作：梯度、滤波、加法、减法、缩放、 镜像等

•    光线数据显示属性，例如对数/线性比例和颜色模式

•    CIE TC4-45前照灯基准

LucidShape的Visualize Module可以快速生成汽车照明系统亮灯和未亮灯时的外观效果图。Visualize Module能够呈现出系统几何结构与光源之间的所有相互作用，因此它提供了一种符合物理 规律的诊断工具，让开发者可以评估照明系统在人眼中的感知 情况。