Ansys Speos软件采用NVIDIA加速计算为宝马集团实现最优汽车照明方案

了解这家汽车制造商如何利用软件，推动其汽车内饰的快速发展。

作为一家追求卓越的汽车制造商，宝马集团致力于打造个性化、独具一格的驾驶体验——无论是宝马车型的高性能，劳斯莱斯的顶级奢华，还是MINI的自由奔放之感。除了对卓越性能的追求外，对内饰精致度的关注也促使该品牌打造出了一些真正独特的功能。其中，包括施华洛世奇水晶换挡杆、车顶内衬的星空投影，以及仪表板上的数字艺术投影。

要在本就复杂的车内环境中引入这些功能，颇具挑战。比如，来自背光按钮、信息娱乐和仪表显示器的光线，以及太阳眩光或夜间迎面车辆的前照灯眩光，都会相互干扰，从而导致驾驶者分心。利用在NVIDIA GPU加速计算平台上运行的Ansys仿真软件，宝马集团能够解决不必要的反射和眩光，从而确保舒适的驾驶环境。

借助仿真探索仪表板设计

宝马集团虚拟验证项目负责人Kenneth Weselake在设计初期就使用Ansys Speos计算机辅助设计（CAD）集成光学与照明仿真软件进行光线研究，以优化宝马、劳斯莱斯和MINI Cooper品牌的光学内饰元素。

Weselake表示：“我们巧妙地将光作为信息载体，打造有趣的动画效果，在车内安装隐藏式投影仪，使数字显示内容能够延伸至仪表板上，从而实现数字世界和物理世界的融合。我们正在将光、材料和控制系统融合在一起。我们让光线透过材料，将多块屏幕的显示内容投射至前挡风玻璃，打造出命名为‘BMW Panoramic Vision’的全景视野体验。”

所有这些元素的设计，都由不同材料和颜色所具有的光学属性引导。所有这些设计元素，都必须进行排序和评估，以确定在保证安全的前提下，仪表板能实现哪些功能。

其中，一个重大挑战是，如何在不干扰驾驶员的情况下，使用颜色较浅的内饰。这就需要对品牌形象、所有用于制作仪表板组件的材料进行仔细考量，同时还要利用材质纹理来减少反射。Weselake成功地使用Speos软件对不同的颜色梯度、仪表板几何结构和材料进行了实验，以最大限度地减少不必要的反射和眩光。

Weselake表示：“我已经测量了上千种不同的材料，这是进行比较研究所必需的。我目前正在使用Speos软件来衡量颜色强度。对于座舱设置，我可以在Speos软件中，使用所有不同的材料再次更新仪表板模型，以查看各种几何结构以及材料对结果的影响。这样，即使是在设计流程的早期阶段，我也能够对几何结构进行调整。而在设计流程的后期阶段，主要关注的是材料方面。”

利用NVIDIA加速GPU计算，将光学设计分析速度提高300倍

在宝马集团，Weselake有机会探索并设计各种风格的内部照明概念——从MINI的趣味活泼，到宝马的精致优雅，再到劳斯莱斯的极致奢华。虽然它们的风格各不相同，但相关仿真往往都规模庞大，因此需要较长的运行时间。此前，使用CPU计算，Weselake需要进行数个小时的测试运行。在这些测试运行结束后，实际仿真还需要长达一周的时间。如果出现任何问题，则很可能需要重复整个测试和实际仿真周期。  

利用Speos软件和NVIDIA RTX 6000 Ada Generation GPU，Weselake能够将运行光学仿真的速度提高300倍。进一步来说，该设置显著提升了Speos软件的性能，将单次测试运行时间从数小时缩短至不到10分钟。

Weselake指出：“将仿真时间从长达一周缩短至仅几小时甚至几分钟，这对我的工作非常有益。之前，每次运行规模较大的仿真时，我都要花费数天甚至一周的时间。现在，我可以利用额外的时间将精力投入到其他任务。”

那么，这种加速是如何实现的呢？NVIDIA的加速计算平台融合了48GB的海量内存和卓越的处理能力。将其与Speos软件结合使用，Weselake能够获得执行复杂光学仿真所需的计算能力，从而增加设计迭代次数，更快地解决挑战。此外，其还使得在同一天进行快速、临时的测试运行成为可能，Weselake认为，这是一个巨大的优势。

“借助这一设置，我能够使用NVIDIA GPU加速计算以300倍的速度运行更多种类材料的仿真。我可以创建演示、比较强度，并对眩光和反射的材料选项进行排序。而且，我经常能够在需要展示结果的当天就完成这些工作，这非常令人惊叹。”

新功能带来材料领域的新发现

在需要进行对比时，这些功能对Weselake来说意义重大。在使用结合来NVIDIA加速计算的Speos软件之前，他在分析中只能以一种材料作为示例。有了这一新功能，他现在可以进行更广泛的材料测试和材料选项对比。

Speos软件与NVIDIA GPU计算相结合，使Weselake开发出了新方法，在考虑光线折射的基础上，精确定位宝马和劳斯莱斯新款透明方向盘控制按钮上的图标位置。这些仿真功能帮助Weselake获得了其工艺方法的专利，其巧妙地利用光线来仿真视觉。

有时，Weselake从仿真工作中得出的洞察会带来新的发现。例如，在开发抬头显示器（HUD）时，他观察到了不必要的杂散光线的行为。

“通过使用Speos软件进行分析，我清楚地了解到了一些不必要的反射光线的行为，然后由此制作出可以阻挡它们的表面。”

最终，这些重大发现能够真正对宝马集团的利润产生影响。例如，Speos帮助Weselake发现了劳斯莱斯幻影HUD的一项开发问题，而如果未能发现该问题，则需要在两年内对整个仪表板（基本上是整个系统）以及所有工具进行重新设计，总成本高达数千万欧元。

Weselake总结道：“如果让我编写一款照明软件，基本上，我会完全按照Speos解决方案来做。因为对我来说，该工具的一切设计都很合理，而且一直如此。得益于GPU计算，我可以快速仿真和评估多种可能性，并获得令人惊叹的结果。后来在构建物理原型时，当我来到现场查看，总是会听到这样的评论：这和您的仿真一模一样！”

如欲了解有关Speos GPU如何助力设计探索的更多信息，敬请观看免费的网络研讨会点播视频Speos GPU在交互式实时预览中助力设计探索。