概述

在涉及復雜的多物理系統的光學工程中，光及其與不同材料和結構的相互作用的高效和精確建模是一個巨大的挑戰，模擬的使用可以提前對光學產品設計和系統功能的理解，反過來又可以指導產品進行如何的改進和選材。視覺外觀模擬不僅能在產品研發階段可視化材料外觀，同時能直接反應人眼視覺感受。

Texture Mapping紋理映射是一個允許模擬材質紋理來提高真實感的過程，紋理映射可以應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用真是光學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圖像或光學屬性創建紋理映射，并提供堆疊和混合光學屬性（如絲網印刷、拉絲金屬、復合材料、光柵），通過紋理映射可以提高可視化。

工作流

要創建紋理映射，需要兩個元素:紋理本身圖像，法線映射或是BSDF和UV映射應用方法，在Speos中幾何圖形上，在運行仿真之前可以查看texture大小和方向，在編輯紋理定義時自動更新，以查看任何修改的影響，紋理或法線圖可以保持顯示狀態，以便于設置多個紋理或簡單地一目了然地識別應用的材質。

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

2.創建UV映射關系，選擇需要使用UV映射的幾何圖形，一個UV映射特性只能包含一組惟一的幾何圖形，同時一個幾何圖形不能選擇成兩個不同的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，允許應用紋理映射預覽功能，在編輯UV映射屬性時立即訪問幾何紋理預覽，通過這種方式，可以不通過仿真立刻就會得到一個有映射的動態紋理預覽，并了解紋理材料是否定義良好，旋轉角度是否合適，紋理大小是否滿足視覺需求。在設置紋理參數時，查看幾何圖形上的紋理大小，紋理的預覽同時對應于仿真模擬運算結果和實時預覽preview結果。當然在texture preview中有三種預覽模式，none表示當前不顯示預覽模式，選擇texture表示可以預覽texture的覆蓋程度，normal map可以預覽normal類型圖，同樣可以通過UV映射來改變texture的大小、旋轉、映射方式。

4.仿真運算屬性中，激活texture功能，texture在仿真運算結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果使用圖像紋理的顏色和顏色明度，如果應用bump凹凸映射時，仿真結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的顏色是指仿真結果使用了BSDF信息的紋理映射光學屬性，紋理表現是texture，顏色使用BSDF文件。對于None，仿真結果同時使用圖像紋理顏色和紋理映射光學屬性的疊加方式。

5.選擇inverse simulation仿真，可以使用preview預覽功能，預覽仿真結果，可以更改texture map替換不同的可視化紋理，同時更改BSDF光學屬性替換光學屬性，同時使用新版GPU功能，preview的結果可以save為XMP仿真文件進行仿真分析。

結論

Ansys Speos同樣支持多層texture的使用，對每一層的texture應用UV映射關系，將BRDF與帶有alpha透明度的texture聯合使用，用以實現更高級復雜的可視化紋理，得益于2023R1版本功能的提升，preview紋理可以預先查看紋理與匹配幾何對象貼合程度，調整UV匹配紋理，提升視覺感知質量，使Speos光學仿真設計創造更多可能性。