[Zemax] OpticStudio NSC mode에서의 Smoothing

Zemax Opticstudio: NSC mode에서의 Smoothing

Zemax OpticStudio를 사용해 NSC(Non-Sequential) 시뮬레이션을 진행하다 보면,

Detector의 픽셀 기반 결과가 거칠거나 노이즈 처럼 보이는 경우가 종종 있습니다.

이때 유용하게 사용할 수 있는 기능이 바로 Detector Viewer의 Smoothing 옵션입니다.

 

Smoothing : 정의

Smoothing은 NSC 모드에서 Detector Viewer에 표시되는 결과 이미지를

부드럽게 시각화해 주는 기능입니다.

시뮬레이션 결과와 계산된 전체 에너지 값에는 영향을 주지 않으며,

Detector Viewer에서 표시되는 이미지만 변경해 주는 그래픽 후 처리 효과입니다.

이를 통해 해상도를 바꾸지 않고도 시각적 결과를 깔끔하게 표현할 수 있습니다.

 

Smoothing : 목적

Smoothing은 다음과 같은 상황에서 해석 및 커뮤니케이션 품질 향상을 위해 사용됩니다.

● Detector 픽셀 수가 적어 해상도가 낮을 때
  → 계단처럼 거친 결과를 부드럽게 표시

● 중심에 에너지가 집중된 분포를 표현할 때  

→ Gaussian beam, spot 등에서 중심이 자연스럽게 보이도록 표현

● 프레젠테이션이나 보고서에 삽입할 이미지가 필요할 때

→ Heatmap처럼 깔끔하고 직관적인 이미지 제공

 

Smoothing : 구동 방식

Zemax의 NSC Detector Viewer에서 Smoothing은 다음과 같은 방식으로 작동합니다.

● 적용 알고리즘

  : Smoothing 옵션은 인접한 8개의 픽셀을 포함한 총 9픽셀 (3x3 영역)을 기준으로 데이터를 평균화합니다.

Data를 가지고 있는 픽셀을 인접하는 9개의 픽셀로 나누어 겹쳐지는 부분의 누적된 값을 더한 값으로 인접한 픽셀 간의 Data 값 편차를 줄이는 방식으로 진행됩니다. 이를 통해 각 픽셀 값은 주변 픽셀들과 평균되어, 픽셀 간 에너지 편차를 줄이고 부드러운 분포를 만들어냅니다.

● 매개 변수

Smoothing에서 지정한 숫자(매개변수)는 이 알고리즘을 적용하는 횟수입니다.

 → EX: Smoothing 3 =  3회 평균화 필터 반복

지정한 숫자만큼 평균화 작업이 반복되며 수치가 높을수록 이미지가 부드러워 집니다.     

 

Smoothing : 적용 예시

 

1) NSC 모드 실행

 

 

2) Object Properties 설정

 

3) Ray Tracing 실행

     

4) Analyze Tab: Detector Viewer

 

5) Setting: Smoothing

 

6) Smoothing 결과

Smoothing 2 선택 시 7.72는 Smoothing 1 에서 계산된 69.4를 인접하는 9개의 픽셀로 나눈 값을 가지며, 15.4는 7.72 Data 값이 2번 누적된 값이며, 23.1 은 7.72값이 3번 누적된 값을 나타냅니다.

 

 

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