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照度分析的案例

【軟件運(yùn)用】圖片光源之位圖光源設(shè)置與分析
你會發(fā)現(xiàn)在分析面中已經(jīng)重現(xiàn)了位圖圖片,光線追跡越多,圖片的還原度越高。 此圖為每個(gè)像素點(diǎn)有10個(gè)光線位置的追跡后的照度圖 1.光源創(chuàng)建請見如上描述 2.創(chuàng)建中繼鏡 創(chuàng)建一個(gè)新的元件“Create a Custom Element”命名為理想透鏡,在其子文件下創(chuàng)建一個(gè)新的表面“create a New Surface”,面型選擇:Lens Module; 焦距為25mm,放大率為-1; 位置距離光源50mm; 半孔徑設(shè)置為10mm; 3.創(chuàng)建探測器 探測器的創(chuàng)建選擇Element primitive/plane,具體參數(shù)請見如下圖片 4.創(chuàng)建分析面 5.模型與光線追跡 6.顏色與照度分析 顏色分析 照度分析 總結(jié): 1.圖片下載地址:http://pan.baidu.com/s/1hraLk48 2.對于顏色分析照度分析時(shí),我們要注意實(shí)際的光源尺寸,在FRED中默認(rèn)的尺寸為長寬1:1,對于本案例我們可以這樣設(shè)置其真實(shí)大小,在照度圖片右鍵選擇Isotropic,結(jié)果就會如上圖所示。 3. 對于分析面的設(shè)置,我們可以使用默認(rèn)分析表面,軟件會自動識別圖片大小。 4.光線追跡數(shù)越多,圖片越清晰。
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圖片光源之位圖光源設(shè)置與分析
你會發(fā)現(xiàn)在分析面中已經(jīng)重現(xiàn)了位圖圖片,光線追跡越多,圖片的還原度越高。 此圖為每個(gè)像素點(diǎn)有10個(gè)光線位置的追跡后的照度圖 1. 光源創(chuàng)建請見如上描述 2. 創(chuàng)建中繼鏡 創(chuàng)建一個(gè)新的元件“Create a Custom Element”命名為理想透鏡,在其子文件下創(chuàng)建一個(gè)新的表面“create a New Surface”,面型選擇:Lens Module; 焦距為25mm,放大率為-1; 位置距離光源50mm; 半孔徑設(shè)置為10mm; 3. 創(chuàng)建探測器 探測器的創(chuàng)建選擇Element primitive/plane,具體參數(shù)請見如下圖片 4. 創(chuàng)建分析面 5. 模型與光線追跡 6. 顏色與照度分析 顏色分析 照度分析 總結(jié): 1.圖片下載地址:http://pan.baidu.com/s/1hraLk48 2.對于顏色分析照度分析時(shí),我們要注意實(shí)際的光源尺寸,在FRED中默認(rèn)的尺寸為長寬1:1,對于本案例我們可以這樣設(shè)置其真實(shí)大小,在照度圖片右鍵選擇Isotropic,結(jié)果就會如上圖所示。 3. 對于分析面的設(shè)置,我們可以使用默認(rèn)分析表面,軟件會自動識別圖片大小。 4.光線追跡數(shù)越多,圖片越清晰。
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案例:建筑內(nèi)照度分析
在建筑設(shè)計(jì)中常使用窗戶或者是天窗來增強(qiáng)建筑的表現(xiàn)力,白天的自然采光,一方面可降低建筑能耗,但另一方面也容易造成眩光,在VE的采光分析模塊Radiance-IES中,可以對建筑采光(包含自然采光和人工照明)的照度、亮度、眩光等光環(huán)境指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算。這些數(shù)據(jù)不僅可以對建筑采光設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證,還可以使用這些結(jié)果來制作精美的展示資料。
SPEOS—光學(xué)產(chǎn)品設(shè)計(jì)及仿真工具
產(chǎn)品介紹 SPEOS的典型應(yīng)用包括汽車內(nèi)部視覺環(huán)境人機(jī)工效模擬分析、汽車內(nèi)外飾燈具設(shè)計(jì)及模擬分析、車載成像系統(tǒng)虛擬驗(yàn)證、HUD設(shè)計(jì)及仿真分析等。 汽車內(nèi)部視覺環(huán)境人機(jī)工效模擬分析 汽車運(yùn)行的時(shí)間、地域、天氣狀況都較為復(fù)雜,因此汽車內(nèi)部廣泛存在各種光學(xué)干擾,比如陽光照射在顯示屏或者飾條飾件上產(chǎn)生的反射眩光、陽光照射在儀表盤產(chǎn)生的大面積的泛白、日間或者夜間的成像反射、夜間顯示屏在主要視野區(qū)域形成的倒影等。通過SPEOS軟件,可以在設(shè)計(jì)之初對可能存在的隱患進(jìn)行光學(xué)模擬,并給出人眼視覺模擬結(jié)果,在產(chǎn)品研發(fā)早期找出可能存在的隱患并進(jìn)行有效更正。 汽車內(nèi)外飾燈具設(shè)計(jì)及模擬分析 SPEOS可以覆蓋汽車內(nèi)外飾燈具從設(shè)計(jì)到仿真模擬的全過程。在設(shè)計(jì)方面,SPEOS擁有強(qiáng)大的光學(xué)器件設(shè)計(jì)功能,能夠進(jìn)行汽車內(nèi)外飾燈具光學(xué)結(jié)構(gòu)的快速參數(shù)化設(shè)計(jì)及修改,SPEOS支持的設(shè)計(jì)類型可以涵蓋車燈設(shè)計(jì)領(lǐng)域的各種基礎(chǔ)光學(xué)器件。 基于三維結(jié)構(gòu)模型和材料真實(shí)物理屬性,SPEOS可以定性/定量地進(jìn)行燈具的配光分析、法律法規(guī)驗(yàn)證、照度模擬分析、路面照度分析、點(diǎn)亮/不點(diǎn)亮效果模擬、設(shè)計(jì)和諧性驗(yàn)證等。 車載成像系統(tǒng)虛擬驗(yàn)證 SPEOS可以通過數(shù)字化建模為攝像頭、激光雷達(dá)傳感器等提供測試環(huán)境,快速直觀地將駕駛環(huán)境中攝像頭、激光雷達(dá)的成像結(jié)果模擬出來。
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照度分析圖1
FRED 應(yīng)用于照明系統(tǒng)的分析及模擬
范例:(一)ARC 燈泡的范例 在FRED 之中你可以建立一個(gè)ARC 燈泡及反射罩進(jìn)行反射罩設(shè)計(jì)的分析分析出光射到量測面是否有達(dá)到要求的亮度,如下所示 在FRED 之中你可以建立一個(gè)ARC 燈泡及反射罩進(jìn)行反射罩設(shè)計(jì)的分析分析出光射到量測面是否有達(dá)到要求的亮度,如下所示 如沒有達(dá)到所要之亮度,可隨時(shí)的改變反射罩,以達(dá)到所要的亮度,而且在FRED 的光線,可以隨你所需要而更改顏色,使你更容易的區(qū)別出光線的信息。 (二)LED 的應(yīng)用及模擬 在FRED 你可以設(shè)計(jì)或分析LED 光源,可分析LED 的視角,照度圖、色座標(biāo),及LED 的應(yīng)用如混光、照明等等之用途皆可以在FRED 進(jìn)行LED 的模擬與分析。 (三)燈具的開發(fā)設(shè)計(jì) 在FRED 之中,你可以模擬任何的照明系統(tǒng),而照明系統(tǒng)中的燈具的開放也是極為重要的一環(huán),所以如下所示,為一日光燈燈具的一個(gè)設(shè)計(jì)分析,在FRED 你可以設(shè)計(jì)一組燈具并可由軟體中的照度分析分析出此組燈具是否已達(dá)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn),配光曲線是否有達(dá)到要求,是否會產(chǎn)生嚴(yán)重的眩光等等之現(xiàn)象,皆可以由FRED 直接就分析出來。
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FRED 應(yīng)用于照明系統(tǒng)的分析及模擬
范例:(一)ARC 燈泡的范例 在FRED 之中你可以建立一個(gè)ARC 燈泡及反射罩進(jìn)行反射罩設(shè)計(jì)的分析分析出光射到量測面是否有達(dá)到要求的亮度,如下所示 在FRED 之中你可以建立一個(gè)ARC 燈泡及反射罩進(jìn)行反射罩設(shè)計(jì)的分析分析出光射到量測面是否有達(dá)到要求的亮度,如下所示 如沒有達(dá)到所要之亮度,可隨時(shí)的改變反射罩,以達(dá)到所要的亮度,而且在FRED 的光線,可以隨你所需要而更改顏色,使你更容易的區(qū)別出光線的信息。 (二)LED 的應(yīng)用及模擬 在FRED 你可以設(shè)計(jì)或分析LED 光源,可分析LED 的視角,照度圖、色座標(biāo),及LED 的應(yīng)用如混光、照明等等之用途皆可以在FRED 進(jìn)行LED 的模擬與分析。 (三)燈具的開發(fā)設(shè)計(jì) 在FRED 之中,你可以模擬任何的照明系統(tǒng),而照明系統(tǒng)中的燈具的開放也是極為重要的一環(huán),所以如下所示,為一日光燈燈具的一個(gè)設(shè)計(jì)分析,在FRED 你可以設(shè)計(jì)一組燈具并可由軟體中的照度分析分析出此組燈具是否已達(dá)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn),配光曲線是否有達(dá)到要求,是否會產(chǎn)生嚴(yán)重的眩光等等之現(xiàn)象,皆可以由FRED 直接就分析出來。
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SPEOS—光學(xué)產(chǎn)品設(shè)計(jì)及仿真工具
產(chǎn)品介紹 SPEOS的典型應(yīng)用包括汽車內(nèi)部視覺環(huán)境人機(jī)工效模擬分析、汽車內(nèi)外飾燈具設(shè)計(jì)及模擬分析、車載成像系統(tǒng)虛擬驗(yàn)證、HUD設(shè)計(jì)及仿真分析等。 ?? 汽車內(nèi)部視覺環(huán)境人機(jī)工效模擬分析 汽車運(yùn)行的時(shí)間、地域、天氣狀況都較為復(fù)雜,因此汽車內(nèi)部廣泛存在各種光學(xué)干擾,比如陽光照射在顯示屏或者飾條飾件上產(chǎn)生的反射眩光、陽光照射在儀表盤產(chǎn)生的大面積的泛白、日間或者夜間的成像反射、夜間顯示屏在主要視野區(qū)域形成的倒影等。通過SPEOS軟件,可以在設(shè)計(jì)之初對可能存在的隱患進(jìn)行光學(xué)模擬,并給出人眼視覺模擬結(jié)果,在產(chǎn)品研發(fā)早期找出可能存在的隱患并進(jìn)行有效更正。 圖1 整車人機(jī)工效人眼視覺模擬結(jié)果 ??汽車內(nèi)外飾燈具設(shè)計(jì)及模擬分析 SPEOS可以覆蓋汽車內(nèi)外飾燈具從設(shè)計(jì)到仿真模擬的全過程。在設(shè)計(jì)方面,SPEOS擁有強(qiáng)大的光學(xué)器件設(shè)計(jì)功能,能夠進(jìn)行汽車內(nèi)外飾燈具光學(xué)結(jié)構(gòu)的快速參數(shù)化設(shè)計(jì)及修改,SPEOS支持的設(shè)計(jì)類型可以涵蓋車燈設(shè)計(jì)領(lǐng)域的各種基礎(chǔ)光學(xué)器件。 圖2 SPEOS支持的光學(xué)設(shè)計(jì)類型 基于三維結(jié)構(gòu)模型和材料真實(shí)物理屬性,SPEOS可以定性/定量地進(jìn)行燈具的配光分析、法律法規(guī)驗(yàn)證、照度模擬分析、路面照度分析、點(diǎn)亮/不點(diǎn)亮效果模擬、設(shè)計(jì)和諧性驗(yàn)證等。 圖3 外部燈具仿真模擬結(jié)果 圖4 氛圍燈人眼視覺模擬和諧性驗(yàn)證 ??車載成像系統(tǒng)虛擬驗(yàn)證 SPEOS可以通過數(shù)字化建模為攝像頭、激光雷達(dá)傳感器等提供測試環(huán)境,快速直觀地將駕駛環(huán)境中攝像頭、激光雷達(dá)的成像結(jié)果模擬出來。
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SPEOS—光學(xué)產(chǎn)品設(shè)計(jì)及仿真工具
產(chǎn)品介紹 SPEOS的典型應(yīng)用包括汽車內(nèi)部視覺環(huán)境人機(jī)工效模擬分析、汽車內(nèi)外飾燈具設(shè)計(jì)及模擬分析、車載成像系統(tǒng)虛擬驗(yàn)證、HUD設(shè)計(jì)及仿真分析等。 - 汽車內(nèi)部視覺環(huán)境人機(jī)工效模擬分析 汽車運(yùn)行的時(shí)間、地域、天氣狀況都較為復(fù)雜,因此汽車內(nèi)部廣泛存在各種光學(xué)干擾,比如陽光照射在顯示屏或者飾條飾件上產(chǎn)生的反射眩光、陽光照射在儀表盤產(chǎn)生的大面積的泛白、日間或者夜間的成像反射、夜間顯示屏在主要視野區(qū)域形成的倒影等。通過SPEOS軟件,可以在設(shè)計(jì)之初對可能存在的隱患進(jìn)行光學(xué)模擬,并給出人眼視覺模擬結(jié)果,在產(chǎn)品研發(fā)早期找出可能存在的隱患并進(jìn)行有效更正。 圖1 整車人機(jī)工效人眼視覺模擬結(jié)果 - 汽車內(nèi)外飾燈具設(shè)計(jì)及模擬分析 SPEOS可以覆蓋汽車內(nèi)外飾燈具從設(shè)計(jì)到仿真模擬的全過程。在設(shè)計(jì)方面,SPEOS擁有強(qiáng)大的光學(xué)器件設(shè)計(jì)功能,能夠進(jìn)行汽車內(nèi)外飾燈具光學(xué)結(jié)構(gòu)的快速參數(shù)化設(shè)計(jì)及修改,SPEOS支持的設(shè)計(jì)類型可以涵蓋車燈設(shè)計(jì)領(lǐng)域的各種基礎(chǔ)光學(xué)器件。 圖2 SPEOS支持的光學(xué)設(shè)計(jì)類型 基于三維結(jié)構(gòu)模型和材料真實(shí)物理屬性,SPEOS可以定性/定量地進(jìn)行燈具的配光分析、法律法規(guī)驗(yàn)證、照度模擬分析、路面照度分析、點(diǎn)亮/不點(diǎn)亮效果模擬、設(shè)計(jì)和諧性驗(yàn)證等。 圖3 外部燈具仿真模擬結(jié)果 圖4 氛圍燈人眼視覺模擬和諧性驗(yàn)證 - 車載成像系統(tǒng)虛擬驗(yàn)證 SPEOS可以通過數(shù)字化建模為攝像頭、激光雷達(dá)傳感器等提供測試環(huán)境,快速直觀地將駕駛環(huán)境中攝像頭、激光雷達(dá)的成像結(jié)果模擬出來。
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FRED應(yīng)用:準(zhǔn)直透鏡模擬與優(yōu)化
操作流程 ? 照度分析; ? 優(yōu)化; ? 優(yōu)化變量與評價(jià)函數(shù)設(shè)定; ? 透鏡基本參數(shù)輸入; 本文您將會學(xué)到如下內(nèi)容: 1. 摘要 兩個(gè)面的半徑分別為 0 和 -20;半孔徑為10*10,材料選擇Schott庫N-BK7。創(chuàng)建完成后,選擇第二面輸入圓錐系數(shù)-1; 3) 輸入透鏡參數(shù)
DMD 投影燈成像均勻性差?OAS光學(xué)軟件跨尺度仿真來助力
探測器覆蓋投影接收面,設(shè)置能量閾值與接收范圍,精準(zhǔn)采集照度分布、均勻性、MTF 及雜散光能量等關(guān)鍵指標(biāo),排除噪聲干擾以保障數(shù)據(jù)有效性。 分析優(yōu)化 啟動 OAS 非序列光線追跡,生成光源經(jīng)勻化、調(diào)制、成像至接收面的全路徑三維追跡圖,直觀呈現(xiàn)光傳播規(guī)律。利用照度分析工具量化投影面均勻性,確保中心與邊緣照度差異控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi);通過 MTF、點(diǎn)列圖、波前圖評估成像質(zhì)量,啟用像差自動校正與多配置優(yōu)化算法,校正球差、色差與畸變,提升全視場清晰度。 借助雜散光分析模塊識別鬼像、界面反射與機(jī)械散射源,優(yōu)化膜層參數(shù)與遮光結(jié)構(gòu),顯著降低雜光能量占比,提升畫面對比度。 總結(jié) 本案例基于 OAS 光學(xué)軟件完成 DMD 投影燈從建模、追跡到優(yōu)化的全流程仿真,精準(zhǔn)獲取系統(tǒng)照明均勻性、成像質(zhì)量及雜散光分布等核心數(shù)據(jù),驗(yàn)證軟件在數(shù)字光學(xué)投影系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的高精度與高效性。OAS 憑借跨尺度仿真、一體化光機(jī)建模及全面性能分析能力,可為 DMD 投影燈及同類數(shù)字光學(xué)系統(tǒng)提供從概念設(shè)計(jì)到工程驗(yàn)證的完整解決方案,有效縮短研發(fā)周期、提升產(chǎn)品性能與可靠性。
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FRED應(yīng)用:準(zhǔn)直透鏡模擬與優(yōu)化
1.摘要 本文您將會學(xué)到如下內(nèi)容: 透鏡基本參數(shù)輸入; 優(yōu)化變量與評價(jià)函數(shù)設(shè)定; 優(yōu)化; 照度分析; 2.操作流程 1)創(chuàng)建之前,我們需要設(shè)置其喜好,點(diǎn)擊菜單Tools>Preference , 注意其紅色線框,勾選之后,其參數(shù)輸入會變?yōu)榍?,所以平時(shí)設(shè)置時(shí)我們勾選此項(xiàng)。 2)創(chuàng)建透鏡 在樹形文件夾中選擇Geometry>Create a New Lens 3)輸入透鏡參數(shù) 兩個(gè)面的半徑分別為 0 和 -20;半孔徑為10*10,材料選擇Schott庫N-BK7。創(chuàng)建完成后,選擇第二面輸入圓錐系數(shù)-1; 將第二面的圓錐系數(shù)改為-1 4)創(chuàng)建LED光源 光源類型為Random plane ; 光線數(shù)為10000; LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; 形狀選為橢圓; 在光線方向上選擇Random Direction into an angular range.
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照度分析圖2
FRED應(yīng)用:準(zhǔn)直透鏡模擬與優(yōu)化
1.摘要 本文您將會學(xué)到如下內(nèi)容: ?透鏡基本參數(shù)輸入; ?優(yōu)化變量與評價(jià)函數(shù)設(shè)定; ?優(yōu)化; ?照度分析; 2.操作流程 1)創(chuàng)建之前,我們需要設(shè)置其喜好,點(diǎn)擊菜單Tools>Preference , 注意其紅色線框,勾選之后,其參數(shù)輸入會變?yōu)榍剩云綍r(shí)設(shè)置時(shí)我們勾選此項(xiàng)。 2)創(chuàng)建透鏡 在樹形文件夾中選擇Geometry>Create a New Lens 3)輸入透鏡參數(shù) 兩個(gè)面的半徑分別為 0 和 -20;半孔徑為10*10,材料選擇Schott庫N-BK7。創(chuàng)建完成后,選擇第二面輸入圓錐系數(shù)-1; 將第二面的圓錐系數(shù)改為-1 4)創(chuàng)建LED光源 光源類型為Random plane ; 光線數(shù)為10000; LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; 形狀選為橢圓; 在光線方向上選擇Random Direction into an angular range.
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FRED應(yīng)用:MTF的計(jì)算
分析 這個(gè)系統(tǒng)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù): ? Log (Normal PSF) ? λ = 0.55 mm ? 0.32 waves 3rd order spherical ? EPD = 10 mm ? f/# = 9.68 點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)如下圖: 系統(tǒng)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)是: ? Log (Normal PSF) ? λ = 0.55 mm ? 1 wave 3rd order spherical ? EPD = 13.31 mm ? f/# = 7.27 點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)如下圖: 演算 為了充分采樣透鏡的空間頻率直到截止頻率,分析面的最小半寬需滿足以下要求: 在這個(gè)等式中變量定義如下: ? Nx == number of pixels in the analysis plane for the irradiance spread function (PSF)(分析面的像素?cái)?shù)用于照度分布函數(shù)) ? w == half width of the analysis plane for the irradiance spread function (PSF)(分析面的半寬度用于照度分析函數(shù)) ? Δx == pixel size in lens units(透鏡的像素大小單位)= 2w/Nx ? Nf == number of pixels in the transform grid(在轉(zhuǎn)換網(wǎng)格中的像素?cái)?shù)); ? the transform grid must have 2n x 2n pixels(轉(zhuǎn)換網(wǎng)格一定要有2n x 2n個(gè)像素) (i.e. ...16, 32 , 64, 128, 256, 512, .
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FRED應(yīng)用:準(zhǔn)直透鏡模擬與優(yōu)化
8)優(yōu)化設(shè)定 打開Optimize選擇Define/Edit進(jìn)行準(zhǔn)直優(yōu)化 定義變量 定義評價(jià)函數(shù) (RMS Direction Spread) 優(yōu)化方法設(shè)定(選擇Simplex,并設(shè)定優(yōu)化終止標(biāo)準(zhǔn)) 9)優(yōu)化 注意:在優(yōu)化之前,建議先保存原始文件 優(yōu)化結(jié)束后會彈出如下報(bào)告 在輸出結(jié)果可以看到當(dāng)前評價(jià)函數(shù)數(shù)值 10)光線追跡與結(jié)果分析 11)增加光線追跡數(shù)量200M,查看照度分布 優(yōu)化后透鏡的面型如下: 透鏡渲染效果
FRED應(yīng)用:MTF的計(jì)算
分析 這個(gè)系統(tǒng)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù): ? Log (Normal PSF) ? λ = 0.55 mm ? 0.32 waves 3rd order spherical ? EPD = 10 mm ? f/# = 9.68 點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)如下圖: 系統(tǒng)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)是: ? Log (Normal PSF) ? λ = 0.55 mm ? 1 wave 3rd order spherical ? EPD = 13.31 mm ? f/# = 7.27 點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)如下圖: 演算 為了充分采樣透鏡的空間頻率直到截止頻率,分析面的最小半寬需滿足以下要求: 在這個(gè)等式中變量定義如下: ? Nx == number of pixels in the analysis plane for the irradiance spread function (PSF)(分析面的像素?cái)?shù)用于照度分布函數(shù)) ? w == half width of the analysis plane for the irradiance spread function (PSF)(分析面的半寬度用于照度分析函數(shù)) ? Δx == pixel size in lens units(透鏡的像素大小單位)= 2w/Nx ? Nf == number of pixels in the transform grid(在轉(zhuǎn)換網(wǎng)格中的像素?cái)?shù)); ? the transform grid must have 2n x 2n pixels(轉(zhuǎn)換網(wǎng)格一定要有2n x 2n個(gè)像素) (i.e. ...16, 32 , 64, 128, 256, 512, .
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