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SPEOS是ANSYS公司開發(fā)功能強大的專業(yè)用于光學設計、環(huán)境與視覺模擬系統(tǒng)、成像應用的光學仿真軟件, 強大的解決方案提供完美的可視化光學系統(tǒng)，和直觀的人機交互平臺，其仿真技術已經(jīng)廣泛用于航空, 航天, 軍工，汽車，軌道交通、通用照明等工業(yè)領域的研究機構和知名公司，是全球唯 一整和機構進行光機系統(tǒng)的設計軟件, 也是全球唯 一可依據(jù)人眼視覺特征和材料真實光學屬性進行的場景仿真的專業(yè)軟件。ANSYS SPEOS光學仿真軟件基于可視化產(chǎn)品三維模型，直接采用數(shù)字化樣機，使用虛擬環(huán)境仿真平臺，進行視覺功效虛擬分析和人因環(huán)境評估，在產(chǎn)品設計階段對的方案可行性進行驗證，在設計前期發(fā)現(xiàn)、反饋和處理問題，使光學設計以高效率、超同步、易優(yōu)化的工作實現(xiàn)理想的產(chǎn)品解決方案。

● 唯 一的光學分析軟件可將模擬結果直接與實物照片對比

● 唯 一的光學分析軟件通過CIE的標準認證

● 唯 一的與主流CAD軟件平臺結合的光學模擬分析軟件

● 唯 一的光學分析軟件直接在模擬結果內(nèi)集成相關的人機工效標準：ISO 15008、CIE 145

● 基于OMS測量設備下的準確光學屬性測量結果作為軟件的輸入

SPEOS 操作環(huán)境

ANSYS SPEOS軟件可以集成在多種CAD三維軟件的操作平臺，與其無縫兼容，光學和結構共享統(tǒng)一設計平臺，設計、模擬、分析功能融為一體，在設計的任何過程階段，都可以通過SPEOS無縫操作，使數(shù)據(jù)管理、優(yōu)化更加靈活，避免整機配合時將光學部件數(shù)據(jù)導入導出進行數(shù)據(jù)轉換，降低數(shù)據(jù)轉換造成的損失或變化，節(jié)省設計時間，提高設計效率。

● 支持多種三維軟件操作平臺

● 建模、設計、光學模擬、仿真分析、結果評價，提供統(tǒng)一環(huán)境

● 數(shù)模與仿真集成管理，避免數(shù)據(jù)轉換

ANSYS SPEOS 照明設計仿真

ANSYS SPEOS光學仿真軟件具備強大的照明燈具的設計性能，可用于汽車、航空、建筑等其他通用照明的燈具設計。

ANSYS SPEOS可以定義完整的復雜光源，可以精確定義光源的發(fā)光部位，定義光源的能量傳播分布，定義輻射源的波譜段性質，光通量（lm）、輻射能量（W）、出光角度、光譜分布、黑體色溫（K）、ray file光源、ies光源。

ANSYS SPEOS具備完整的定義光學系統(tǒng)的光學屬性，包括透明材料、散射材料、熒光材料、金屬材料、介質材料、膜層材料等，通過朗伯函數(shù)和高斯函數(shù)精準的定義材料的全輻射BSDF屬性，反映出包含反射、吸收、透射、散射、偏振等特定特征的面光學屬性、體光學屬性、特殊面光學屬性。

NSYS SPEOS包含多種探測器接收類型，使設計人員完全掌握具體光學系統(tǒng)的光學性能，探測器可以根據(jù)探測器能量接受光譜響應波段調節(jié)光譜范圍，調節(jié)實際仿真探測器的大小、位置、分辨率等參數(shù)；三維立體的能量接收器，模擬光線在三維路徑下的整體立體范圍內(nèi)的光學能量分布。

探測器類型：照度探測器、強度探測器、亮度探測器以及3D探測器（可以將三維實體曲面作為探測器使用）。

探測器接收能量類型：

輻照度學：W、W/sr、W/m2、W/sr/m2

光度學：lm、cd、lx、cd/m2

ANSYS SPEOS光機一體化建模功能，提供了專門用于光學和照明系統(tǒng)設計的幾何建模能力，直接創(chuàng)建拋物反射器，橢球反射器，自由曲面反射器，多曲面反射器，TRI透鏡，光學導光條，透鏡，以及透鏡表面微結構在CAD三維模型，自動生成幾何形狀達到目標設計規(guī)格，在建模的基礎上完成光學仿真，對比設計標準，實現(xiàn)早期概念階段到產(chǎn)品系列生產(chǎn)的整個設計過程仿真驗證。

3D Texture 主要用于模擬數(shù)量巨大的光學微結構產(chǎn)生的光學效果，使數(shù)以萬計的小紋理繞過CAD系統(tǒng)的限制完成設計和模擬仿真，在任何三維曲面上直接設計和生成復雜的微結構排布，微透鏡矩陣、背光系統(tǒng)網(wǎng)點等；微結構可以和幾何體之間完成相加、相切、切除、插入等布爾運算。

微結構的設計方式分為兩種：1、自定義的微結構的設計排布方式與參數(shù)：總數(shù)量、總排布長度、間隔、間距距離、間距角度、分布半徑等；2、配合Gtools軟件的網(wǎng)點排布功能工具包，將Gtools軟件生成的網(wǎng)點分布數(shù)據(jù)直接應用于3D Texture；

3D texture主要運用在網(wǎng)點系統(tǒng)的前期排布仿真光學設計，適用于背光照明、顯示器背光等產(chǎn)品和其他應用。

ANSYS SPEOS可提供精準的光強，照度，亮度等分析結果，可以幫助設計人員調整照明設計，控制照明燈具重點照明范圍，或照明燈具的均勻性設計，同時軟件集成CIE標準色度，為光譜的顏色匹配提供極為重要的數(shù)據(jù)。

● 光強、照度、亮度分布數(shù)據(jù)

● 分析結果每一點的光譜數(shù)據(jù)

● 分析結果的色度數(shù)據(jù)

SPEOS可以對照明燈具設計過程中的雜散光進行分析，可以自定義待分析區(qū)域，查看光源到仿真結果完整的光線路徑，方便設計人員檢查雜散光來源，修改設計或材料減少不必要雜散光，優(yōu)化設計方案。

● 分析照明范圍

● 照明亮區(qū)或暗區(qū)

● 分析雜散光

● 完整光路顯示

SPEOS軟件提供兩個強大優(yōu)化工具：實驗設計和目標設計。優(yōu)化工具可使用戶探索其他照明設計方案，并精確地優(yōu)化，以確定不同照明組合的理想配置，設計人員可輕易對同一物體的多種參數(shù)，外形結構進行一次的仿真，通過優(yōu)化多個參數(shù)來提高照明性能，評價照明性能參數(shù)之間的相互作用，定義與期望照明性能相關的目標，自動找到數(shù)據(jù)規(guī)格，模擬多個仿真結果，實現(xiàn)理想解決方案。

● 自動優(yōu)化方案

● 無需編輯腳本

● 指定目標驅動規(guī)格

● 提高照明設計性能

● 使系統(tǒng)嘗試一個或多個約束

● 評價照明性能參數(shù)

照明環(huán)境的視覺與能量模擬分析

SPEOS光學仿真軟件對照明環(huán)境的視覺感受和能量分布進行模擬分析，可以根據(jù)不同的照度、亮度需求，控制重點照明區(qū)域，照明陰影面積及其視覺環(huán)境，對照明燈具實現(xiàn)的光環(huán)境進行仿真計算。

● 安裝位置

● 安裝數(shù)量

● 照明效果仿真

● 照明周邊環(huán)境仿真

● 環(huán)境視覺分析

對整體照明環(huán)境的不同的空間場景的照度目標值進行分析，考察照明環(huán)境的照度目標值是否滿足作業(yè)標準，同時分析照明環(huán)境的照度、亮度均勻性和對比度等，可檢驗照明空間環(huán)境的任一點的照度值、亮度值分布。

● 標準檢測

● 照度值

● 亮度值

● 均勻性

● 對比度

將照明環(huán)境以視覺的感覺方式傳遞信息，SPEOS仿真軟件的視覺分析，直接通過人眼視覺，基于真實物理材料和照明燈具數(shù)據(jù)，將照明環(huán)境的色彩、亮度直接真實呈現(xiàn)，有助于對照明環(huán)境的舒適性和主觀感受進行評價。

● 真實環(huán)境

● 人眼視角

● 舒適性評價

視覺環(huán)境下的人機工效分析

SPEOS的Human Vision功能是唯 一能基于視覺環(huán)境下進行人機工效分析的光學仿真模塊，對于汽車、飛機、高鐵等駕駛艙室內(nèi)飾工業(yè)設計、駕駛艙室環(huán)境設計、駕駛艙室人為因素審定評估等方面，建立能夠模擬接近真實人眼視覺色彩環(huán)境的仿真平臺，利用先進的仿真評估技術實現(xiàn)駕駛艙室視覺工效分析的光學一體化虛擬設計，進一步改善人機工效分析，使得駕駛艙室在概念設計階段就能被預見其實體的整體效果，以及消除不必要的光學安全隱患。

內(nèi)部視覺環(huán)境直接影響內(nèi)飾設計的舒適性與安全性，眩光在內(nèi)部視覺環(huán)境中表現(xiàn)極為重要，主要是指在駕駛員可視視野中，由于強光直射或者反射引起的不適宜亮度分布，造成極端的亮度對比，使視野內(nèi)產(chǎn)生人眼無法適應之光亮感覺，或者由于發(fā)光器件在使用過程中，特別是對汽車、飛機、軌道交通等駕駛艙室，發(fā)光顯示器件的大量應用，復雜的光學環(huán)境極易引起各種有害光的出現(xiàn)，在駕駛員視野范圍內(nèi)形成的反射投影，影響駕駛員操作安全和視野環(huán)境，而引起視覺疲勞，均屬于眩光考察范圍之內(nèi)。

SPEOS光學仿真軟件可以通過視覺仿真，能對內(nèi)部視覺環(huán)境下的人機界面提供極直接的仿真分析，對照明環(huán)境和發(fā)光器件的仿真分析，結合眩光評價標準，指導設計人員對設計進行優(yōu)化或者更換使用材料，實現(xiàn)可行性方案。

●?汽車內(nèi)部眩光分析

汽車內(nèi)部視覺環(huán)境是汽車內(nèi)飾部分較主要的人機界面，隨著汽車駕駛室的人性化設計要求越來越高，舒適性與安全性的照明設計越來越重要,駕駛員的駕駛感受與體驗受到極大重視，對汽車內(nèi)飾視覺環(huán)境下的眩光要求被提到新的高度，車內(nèi)的光學干擾：陽光直射、屏幕上的倒影、日間倒影、夜間倒影等危害眩光和干擾眩光，需通過設計消除或降低到極小，SPEOS已成為汽車行業(yè)內(nèi)部視覺環(huán)境分析的標準工具，可模擬駕駛艙內(nèi)部整體或局部視覺眩光，分析前擋、側窗、內(nèi)飾儀表燈光等可視范圍內(nèi)的不舒適光環(huán)境。

● 飛機內(nèi)部眩光分析

飛機艙內(nèi)視光學問題近來一直受到各飛機研制廠商的關注，駕駛艙視覺工效的模擬仿真，應該包括：

1. 駕駛員所能觀察到的重點區(qū)域，風擋的外界光進入駕駛艙的直射眩光、控制面板等在風擋形成的反射眩光等影響駕駛員視覺功能的眩光分析；

2. 同時包括顯示屏和儀表主動發(fā)光器件的不合理亮度、對比度的分析；

3. 以及駕駛艙照明燈具的直射眩光分析；

4. 除此之外，SPEOS的眩光分析功能是唯 一能還原眩光現(xiàn)象，可以和產(chǎn)品的實際情況做對比分析。

目前，空客、波音、國產(chǎn)大飛機等民用飛機和軍用飛機等研制廠商的座艙工效設計均采用了先進的數(shù)字化仿真技術，使設計人員在早期就能對座艙和客艙的視覺環(huán)境有真實感受，為設計優(yōu)化提供依據(jù)。

● 軌道交通內(nèi)部眩光分析

現(xiàn)代動車駕駛艙設計中，對消除眩光風險均非常關注，對于內(nèi)室環(huán)境的眩光仿真正逐漸受到廣大研究人員的親睞。軌道交通高鐵、地鐵等合理的駕駛艙總體結構設計，包括駕駛艙前窗及側窗的位置、形狀、尺寸，操縱臺儀表面板，照明設備的形狀、尺寸、朝向以及與操縱臺的相對位置等，都能影響駕駛艙視覺效果，SPEOS 光學軟件可以通過模擬仿真定位眩光區(qū)域，分析駕駛艙內(nèi)部儀表或材料產(chǎn)生的眩光原因，不僅可以在設計前期實現(xiàn)防眩光設計，也可以在設計后期進行標準對比驗證，促進軌道交通駕駛艙光環(huán)境設計。

● 環(huán)境照明眩光分析

環(huán)境照明主要包括家庭住宅、辦公樓、寫字樓、商店、工廠等室內(nèi)外的照明建設，室內(nèi)照明眩光一般在人眼視野內(nèi)由于光的亮度分布或者照明范圍不適當，在空間上形成亮度對比懸殊，以致引起眼睛不舒適或者觀察能力下降，使人感受到眩光，因此室內(nèi)照明對人眼范圍內(nèi)的燈具眩光分析極為重要。SPEOS眩光分析功能提供專業(yè)的UGR評價，通過仿真燈具的眩光指數(shù)和眩光評價標準對比，分析燈具產(chǎn)生眩光的原因，從而更改設計、照明燈具或光學材料控制消除眩光。

SPEOS軟件基于人機工效可讀可視性評判標準（ CIE 145：2002和ISO 15008：2003 ）標準綜合考慮環(huán)境光亮度，背景光亮度，以及本身顯示字符亮度，結果以“視覺對比度”作為一個量化評判參數(shù)。

其中Lb為背景亮度，Ltarget為目標字符或顯示的亮度，具體的評判標準如下：

汽車內(nèi)部照明模擬分析

汽車內(nèi)照明燈是為了在夜間上下車安全及行駛時使用，汽車內(nèi)照明系統(tǒng)主要包括室內(nèi)燈、車內(nèi)閱讀燈、后席閱讀燈、門燈、踏步燈、氛圍燈等，滿足車內(nèi)照明的同時，同時對照明效果要求溫暖、放松、舒適。SPEOS可以對車內(nèi)照明仿真考察照明燈的亮度是否滿足照明標準，氛圍燈表面照度均勻性要求，夜間照明視覺效果的仿真模擬，及照明燈具的能量模擬分析等。

汽車外部照明模擬分析

SPEOS針對汽車外部照明燈的有專業(yè)的設計和分析功能，主要針對汽車頭燈（包括遠光燈和近光燈），霧燈，示寬燈，倒車燈，高位剎車燈等燈具設計和分析，結合ECE和SAE設計標準，在燈具設計模擬仿真過程中提供參考設計值。

飛機駕駛艙照明模擬分析

座艙照明是飛機內(nèi)部照明系統(tǒng)的重要組成部分，能夠給飛行人員提供精準的照明指示信息，特別是在不同的外界環(huán)境下，座艙機內(nèi)照明起到非常重要的作用，飛機座艙的照明質量不僅影響飛機的照明環(huán)境，更重要的是影響駕駛員和飛機信息傳遞。駕駛艙照明模擬分析，是在基本的座艙三維數(shù)模的基礎上，設置主照明和輔助照明的參數(shù)，包括：顯示器信息裝置，導光板儀表信息，座艙內(nèi)泛光照明系統(tǒng)，通過虛擬設計平臺，可協(xié)助設計人員，設計照明區(qū)域，設計燈具尺寸，發(fā)光角度，安裝位置高度，實現(xiàn)照明與結構設計一體化，模擬仿真精準的照度、亮度和色度水平，幫助設計人員調整照明設計，控制重點照明區(qū)域，照明陰影面積及其發(fā)生區(qū)域，較大限度的保證飛行員的飛行視覺工作環(huán)境。

飛機外部照明模擬分析

機外照明直接關系到飛機完成各類飛行任務的執(zhí)行效率，機外照明系統(tǒng)中包含的各類照明燈具功能性和針對性更強，因此，前期的外部照明系統(tǒng)的虛擬測試與模擬非常重要。不同于汽車外部照明，飛機外部照明的功能性要求和指標性要求更高，物理樣件制造周期和成本都非常高，軟件模擬分析的價值更容易體現(xiàn)。SPEOS模擬仿真可分析著陸滑行燈照明、航行燈和防撞燈等直接關系到飛行任務的照明系統(tǒng)，可定義不同長度的跑道，不同場景，不同天氣，包括雷電、滿月、星光、無月以及不同太陽光入射角度的環(huán)境光模擬與分析。

飛機客艙照明模擬與分析

客艙內(nèi)部照明系統(tǒng)的布局設計：客艙內(nèi)部照明包括閱讀燈、行李架照明、安全通知照明等，主要涉及照明燈具的安裝位置、角度、數(shù)量等布局設計。

客艙內(nèi)部照明系統(tǒng)的照明分析（是否滿足能量指標要求）：客艙照明需要滿足的基本照明能量，不同的光色配比實現(xiàn)多種情景照明模式，長期處于無自然光照明環(huán)境和特定場所的照明需求模擬與分析。

光學成像系統(tǒng)模擬與分析

SPEOS可實現(xiàn)光學成像質量的模擬仿真，用于可見光、近紅外、中紅外及遠紅外光學成像系統(tǒng)分析，能夠對紅外成像系統(tǒng)中極為核心的成像質量進行評判，模擬計算輻照度結果，在仿真結果中，直接查看每一個輻射源造成的能量變化，精準反應雜散光。例如，成像系統(tǒng)的能量模擬與光路模擬，分析成像系統(tǒng)的成像質量-Narcissus效應。

雜散光是指到達光學系統(tǒng)的像面的非成像光線，主要是由光學表面間的多次反射及非光學表面的反射、散射引起的。SPEOS光虛擬仿真分析軟件可以使用，雜散光逆向追跡分析法，雜散光序列探測法， 面貢獻率分析法，分析光學系統(tǒng)中的雜散光現(xiàn)象。

SPEOS仿真飛行員頭戴夜視鏡觀察機艙內(nèi)部儀表和機外飛行環(huán)境的視覺效果，可以通過夜視鏡轉換參數(shù)，將近紅外能量放大，轉移到夜視鏡觀測屏的光譜中，模擬分析光電環(huán)境下的夜視兼容系統(tǒng)的性能。

SPEOS光學成像應用對于遠距離光學成像系統(tǒng)的模擬與分析，遠距離光學成像常常會受到大氣衰減而影響成像質量，SPEOS的軟件具有與Modtran軟件（模擬大氣衰減影響的分析軟件）的結合功能，可以將Modtran軟件下基于大氣衰減對光學成像影響的曲線考慮到SPEOS的結果成像模擬中。

抬頭顯示器HUD 的設計與分析

HOD光學設計功能包提供了光學系統(tǒng)的設計與CAD結構的建模功能致力于HUD光學系統(tǒng)設計和CAD結構設計的一體化方案，減少對專業(yè)的光學知識的依賴，設計階段給出光體，避免結構干涉，實時調整更改設計，對在車內(nèi)的約束可以有即時的反饋。

HOD工具標準功能：參數(shù)化設計便于設計修改；特征關聯(lián)快速傳遞設計變更；捕捉設計意圖大幅縮減設計過程的重復工作；拓展光學設計特征與結構設計的協(xié)同工作。

HOA光學分析功能包提供了光學系統(tǒng)的設計結果效果的分析功能，包括分析光學設計的效果，分析CAD結構和其他輔助結構的光學影響；致力于HUD光學系統(tǒng)和CAD結構設計的光學分析一體化方案，計算PGU顯示內(nèi)容的預變形，分析結果可視化，形成自定義分析報告，方便設計人員和工程人員對光學系統(tǒng)性能就行評估，并涵蓋了生產(chǎn)加工過程中，相關生產(chǎn)制造公差等對于后面HUD成像光學性能的影響。

數(shù)字視覺與監(jiān)測

SPEOS可以通過構建數(shù)字化的參數(shù)平臺為攝像機和激光雷達（Camera或Lidar）光學傳感器測試提供了一個內(nèi)置的環(huán)境，快速直觀地將駕駛環(huán)境中攝像機和激光雷達的成像模擬出來，結合C A D平臺，可以根據(jù)攝像機和激光雷達傳感器系統(tǒng)的特點和約束條件，獲取傳感器系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)，用于了解除攝像機和激光雷達結構可能對成像的影響，探測器晶片對成像質量的影響，如CCD探頭的光譜敏感性，動態(tài)范圍，白平衡，像素大小與分布可能對探測設備成像產(chǎn)生的效果，可以在早期設計階段方便地評估不同設計版本(低端、高端)對傳感器感知和產(chǎn)品遵從性的影響，同時通過后期的圖像處理PlugIn腳本對所得到的成像圖片進行后期的圖像處理。

高性能計算HPC

高性能計算HPC可使光學仿真計算以極快的虛擬原型設計服務訪問高性計算和可視化資源，能夠利用各種不同的硬件配置，從單個筆記本、強大工作站到大型集群和數(shù)據(jù)中心，將復雜的光學仿真模擬以超常的運算速度進行，在有限的時間內(nèi)以極快捷的方式探索設計方案，消耗更少的資源和空間，縮短模擬時間并得到高品質的仿真結果，能同時進行多個模擬仿真，極大的節(jié)省時間，特別是汽車、航空等需要繁重的計算來滿足虛擬模型分析的行業(yè)，HPC可以迅速的提高計算速度得到完美的虛擬仿真結果。