Ansys Speos
光學系統設計與驗證

• Speos 提供直覺式，簡單易用的 CAD 介面，處理可從其他 CAD 軟體原生建立或匯入的 3D 幾何和資源。
• 由於 CAD 整合功能提供與 CAD 主機圖形使用者介面相同的外觀和操作感，因此 Speos 可仰賴參數模型，即使是非光學專家也能自在地掌握 Speos 工作流程。

• Speos 提供的嵌入式解決方案，可根據隨機搜尋演算法設定最佳化。
  • 變數是以 Speos 參數以及幾何參數為基礎。
  • 目標是根據模擬結果中直接測量到的值。

• 實驗模式的設計允許從所選變數中形成設計表，以研究不同組的值對於模擬結果測量值的影響。
• 指令碼介面可複製使用者介面中完成的所有動作，從來源建立到模擬結果分析皆可。例如，此介面提供自動化重複工作的無限可能。

• 直接建模功能可讓使用者快速定義和擷取幾何，而不需要複雜的傳統 CAD 軟體。
• 非 CAD 專家也只要按幾下滑鼠就能輕鬆建立幾何，縮短幾何備製時間。

• 採用 Nvidia OptiX 的 Speos GPU 充分發揮了最新一代 Nvidia GPU 提供的光線追蹤硬體加速功能，實現無可比擬的模擬性能，準確性也毫不妥協。在極短的時間內體驗相同的 Speos 工作流程和結果品質。Nvidia RTX6000 Ada Generation 可在 Speos 模擬上提供相當於 300 多個 CPU 核心的效能。
• Speos HPC 能讓模擬速度超越任何限制。模擬可部署至任何 HPC 基礎架構，Windows 或 Linux、雲端或本機擁有、從數個節點到數千個節點，皆具備線性效能擴充性。充分發揮 10,000 核心的優勢，使執行速度加快 10,000 倍。

• HUD 設計和分析允許使用者根據擋風玻璃形狀和封裝限制，研究 HUD 的技術可行性
• 自動工具透過將布局和形狀最佳化、產生旋轉軸、計算多個驅動器尺寸的角度以及自動顯示所需的光學體積，協助設計光學系統並提高影像的感知畫質。
• 客觀地審視影像品質，並比較數種技術選項，對光學與視覺效能評分。
• 根據自己的接受標準驗證符合性，並建立完整的駕駛感知能力模擬。

• Speos Human Vision 可讓使用者調整顯示等級，配合顯示器功能上限，也能設定對比，讓螢幕上的細節與現實生活中的細節相符。
  • Human Vision 演算法會根據結果中的亮度等級限制自動調整。
  • 人類視覺和 1:1 亮度相容於 HDR10 顯示器，可呈現無與倫比的色彩和對比精準度。也支援立體 (3D) 顯示器和 VR-HMD，以提供真實的大小和深度感知。
• Speos 即時預覽介面可讓使用者體驗即時模擬結果。採用由 Nvidia GPU 的 GPU 運算，Speos 即時預覽可讓使用者：
  • 一開始就看見模擬結果、瀏覽可用感應器的結果，並以偽色查看亮度，或以人類視覺查看真實視覺的層面。
  • 隨時儲存結果，以在光度測定實驗室中進一步探索和測量。
  • 您可以隨時變更大多數的光學屬性，而且只要按一下就能重新開始模擬。

光線追蹤

• 即時理解光線行為，看見設計變更時光線路徑更新對於模型的影響。
• 理論上定期取樣的光線源可以設計照明概念並手動引導光線朝向目標。
• 從任何光源視覺化光線追蹤，以在執行任何模擬之前先檢查並調整您的設計。

光傳播引擎

• 直接和反向傳播模式的互易性確保了無論選擇哪種模式，結果都準確。
• 模擬可讓光線透過光學模擬的關鍵元件 (材料、來源、感應器) 傳播，因此能具體化 (materialization) 和測試光學系統。

• Light Expert 可將光和光學系統內不同幾何間的互動視覺化，找出雜散光、鬼影和反射的可能原因。
• Speos 的雜散光分析功能，可讓設計師在光線抵達感應器前瞭解光線的行為：光線的所有路徑以及每種順序的影響。
• 結果分層：透過分離產生模擬結果的要素，可以分析不同感應器整合的光線。
  • 光傳播中所涉及的不同來源的影響，例如辨識哪些來源造成熱點。
  • 光傳播過程中涉及的特定幾何的影響，可最佳化設計表面的效率。
  • 光傳播過程中不同的光學序列所造成的影響，可識別雜散光的原因。

Speos 提供不同的方法來建模光源。

• 大多數 LED 製造商提供 Speos 格式的測得光線檔案，可以定義光源，類似於燈具供應商提供的 IESNA LM-63 和 Eulumdat 檔案。
• 在 LED 晶片層級可考慮複雜的光源發射，在計算期間將周圍光學因素納入考量。
• 針對物理影像渲染，建模環境光源以增加場景的真實度，以及顯示汽車內部模擬的光源。
• 不同幾何的熱放射率也可在紅外線全頻譜頻寬的模擬中納入考量。

• Speos 運用反射或折射特性，提供簡單易用的介面，設計使用可變網格定義 (矩形、圓形、條紋，蜂巢、自由曲面類型) 的反射器或鏡片。
• 以幾何方式定義每個光柱，或使用內建最佳化功能設定光學光束擴散目標。
• Speos 提供同級最佳的光導設計工具，可順利控制稜鏡參數變化，並確保有效率且均質的光分佈。
• 搭配 Speos GPU，使用者可以即時檢查其設計的光度，無論是依面 (facet) 還是整個反射器。

• 材料的體積行為涵蓋光譜吸收、散射、螢光、折射率、梯度折射率和複雜折射率，可以作為模型或表格輸入。
• 表面行為描述從簡單的高斯/鏡面模型延伸到測量的光譜 3D BxDF、各向異性、反射性、虹彩、偏光屬性。
• 透過空間變化實現複雜的行為，使用具有屬性混合的多層紋理，或使用像 Lumerical 模擬的光柵的專用插件 (例如 LSWM)。

• Speos 提供專用功能，可模擬及評估駕駛環境中攝影機和光學雷達的原始訊號。
•  從數位設計模型 (包括周圍幾何、感應器布局和周圍目標) 開始，以物理方式模擬攝影機和光學雷達系統。
• 整合至 CAD 平台，感應器系統所擷取的資料可以模擬，並考量其特性與限制。
• 可針對不同情境中的不同感應器組態執行完整分析。

• Speos 可透過 STOP 分析評估由於溫度變化引起的機械形變對光度性能的影響。
• 使用 Workbench 整合，Speos 和 Mechanical 連接會以 Mechanical 模擬產生的形變幾何，自動更新原始設計。

Speos 是 Ansys Optics 系列的一部分，透過 OpticStudio 和 Lumerical 提供互通性與設計工作流程解決方案。

• OpticStudio 可將光學鏡頭系統匯出為稱作 Speos Lens System (.optdistortion 檔案) 的縮減模型，以獲得精確且快速的攝影模擬。請參閱 OpticStudio 頁面，進一步瞭解更多的 OpticStudio 功能。
• 使用 SubWavelength Lumerical 外掛程式的 Lumerical 模擬光柵模擬。Lumerical 搭配 Speos 也相當實用，可以精確模擬 CMOS。請參閱 Lumerical 頁面，進一步瞭解 Lumerical 的功能。

• Speos Light Box 可以讓幾何與相關的光學資料一起匯出和匯入：
  • 光源
  • 光學屬性 (材料、表面屬性)
  • 網格屬性 (儲存為網格的幾何)
• Light Box 可以處理供應商與客戶之間的資料交換。它與整合 Ansys 軟體的多種 CAD 平台 (SpaceClaim、Speos for NX、Speos for Creo Parametric) 相容。
• 檔案格式加密，因此無法在 Speos 外編輯內容。它的安全性也可以用密碼強化。

Ansys LightField 讓我們更方便儲存和共用光學系統內子結構預先計算的中間模擬結果。改善模擬時間，並允許供應商與其客戶之間進行黑箱共用，以提高效能和保護智慧財產權。