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LightTools 影像仿真

郑至翔,Cybernet Taiwan,应用工程师

LightTools提供多种模拟光源的方法,包含:整个光源模型的仿真、切趾光源的建构与光线数据文件的使用。若要将影像做为光源,入射到系统中观察影像经过系统后的变化,则可以透过切趾光源来完成。切趾光源是利用网格方式定义能量在空间或角度上的分布,而影像光源即是透过空间切趾的方式,在发光面的各个位置定义不同的能量,图一为空间切趾与角度切趾光源的模拟结果。

图一:空间切趾与角度切趾光源的模拟结果


图像处理工具

若要将彩色影像分解为RGB影像,一般需自行撰写程序或使用特殊软件将影像进行处理。LightTools针对此需求提供一项实用的图像处理工具,可直接将彩色影像分解为RGB影像,且RGB影像可产生各别的RGB切趾档案应用于影像光源的仿真。此外,此工具亦可分解出灰阶影像,而灰阶影像则可以产生镀膜档案,应用于镀膜表面特性上。图二为图像处理工具的使用接口。

图二:图像处理工具的使用接口


影像仿真范例介绍

将分辨率为512 x512的灰阶影像分解为RGB影像光源,并让光线通过一材料为SF10的薄透镜,则可以在照度色彩观察得到边缘色散的结果,由于薄透镜的材料具有吸收的特性,因此呈现的色彩会略微偏移,图三(a)为无色散的灰阶影像,(b)为通过透镜后的影像。

       图三(a)无色散的灰阶影像                                                                        (b)通过透镜后的影像


若影像通过透镜后的成像结果包含透镜接口间反射的鬼影,则藉由影像仿真亦可呈现出鬼影的问题,图四(a)为透镜表面两次反射的光线,(b)为包含鬼影的影像结果。

       图四(a)透镜表面两次反射的光线                                       (b)通过透镜后的影像

    

若要模拟杂散光(如:太阳光)影响正常影像(如:显示器)的对比程度,则可由影像仿真来分析色彩观察的结果,图五(a)为杂散光影像仿真示意图,(b)为包含杂散光的影像仿真结果。

      图五(a)杂散光影像仿真示意图            (b)包含杂散光的影像仿真结果

 

结论

LightTool的影像仿真可以藉由切趾光源来完成,透过图像处理工具可先将影像分解成RGB的空间切趾档,再套用空间切趾档至光源的发光面上,即可建构出影像光源。透过影像仿真可以仿真出影响影像质量的可能因素,如:色散、鬼影、杂散光等,并藉此分析与改善系统中的问题。


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