Ansys Speos 在面板视效仿真方向的应用

Ansys Speos与Ansys Lumerical是Ansys软件中负责宏观、微观两个尺度光学特性仿真的软件。在面板领域串接工作流，Ansys Lumerical 负责微纳光学仿真，Ansys Speos 负责宏观视效场景仿真，比如：“不同视角微腔色偏效应”、“一体黑”、“色分离”、“CG优化”、“LCD背光模组设计”、“摩尔纹”等，其人眼生理视觉特性仿真也深受光学从业人员喜爱，本文主要关注在CG优化和不同视角色偏效应仿真工作，如有其他需求，也可以与我们联系。

 

本篇文章关注如下：

• 基于内嵌Optimization功能CG优化方法
• 不同视角色偏效应仿真方法演示
• Speos人眼视觉模块介绍

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基于内嵌Optimization功能CG优化方法

第1步：仿真或测试生成面板发光特性文档

 

① 仿真方法：

 

使用Lumerical 完成OLED像素建模设计并利用Stack求解RGB结构发光特性结果，并生成Speos可读取的XMP格式光源文档，以备使用。

 

②测试方法

 

使用成像亮度计测试白平衡下屏幕多频谱、多角度功率密度发光特性光谱，导出数据，并通过脚本将数据转化为生成Speos可读取的XMP格式光源文档。

 

第2步：模型及场景创建

 

Speos 软件集成在CAD 操作平台NX、Creo、SpaceClaim 设计软件，与其无缝兼容，光学和结构设计共享统一CAD 设计平台，支持CATIA V5-6、CREO、STL、JT、IGS、STEP等数据格式，保留数据结构和零件名称。用户可以通过市面通用三维建模软件后导入几何模型，或使用SpaceClaim草图、设计、修模、装配等命令直接建模或对导入模型进行修改完善。操作界面如下图所示。

 

导入几何零件需进行材料光学属性设置工作，包括材料VOP、SOP、纹理等（如下图所示记录材料表面反射、散射、透射，材料体吸收、透过特性等），将几何零件转换为光学零件。准确的光学属性是精确仿真结果的前提，OMS4(Ansys的LMD)是一套实验室级、高动态范围、高角度分辨率材料特测量设备,其测量结果可以和Speos软件进行无缝对接，可较完美反映实际场景光学效应。

 

附我司BSDF光学散射测量服务单页，有相关需求可与我们联系。

 

 

以实际手机模型为参考建模，至少包括外壳体、BM、发光面、显示面、盖板玻璃，发光面与显示面间隔0.05mm，显示信息以UV mapping形式映射到显示面上，设置透过特性，下图仅供参考。

 

 

第3步：变量设置及光学仿真

 

利用使用Speos内置Optimization功能，利用Excel控制R值变化区间，本例演示的10个参数，0.5、1、1.5等，软件会自动切换运行10个参数结果。

 

结果如上图所示，从Configuration_0到Configuration_9，本例示意的结果为45°视角仿真结果，其他角度可根据需求调整即可。

 

 

设定评价标准，视觉效果、颜色信息等，并在考虑可加工可装配基础上选择理想方案，确认CG设计。

 

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不同视角色偏效应仿真方法演示

基于1基于内嵌Optimization功能CG优化方法，增加亮度探测器数量（如0°-90°，步长 5°）或使用VR探测器进行多视角仿真，评估不同视角下色偏效应结果。屏幕信息为白屏幕或彩屏均可。

 

本例设置的VR探测器，可见光范围，H(-4,4)、V(-60,0)角度范围。

 

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Speos人眼视觉模块介绍

面板作为人眼视觉交互产物，在设计中必须考虑人眼响应特性，Speos人眼视觉功能模块，提供大家一种基于人眼生理参数的仿真工作流，主要功能如下：

 

①考虑人眼真实响应

 

 

②明暗视觉适应性

 

③考虑散射+角膜衍射效应

 

 

④人眼景深效果

 

 

⑤人眼视敏度分析

眼睛空间分辨率随环境变化

 

中心与边缘分辨率不一致

 

 

建模（至少包括外壳、盖板玻璃、BM、发光面）

 

⑥色盲

 

 

⑦可读可视化分析

 

 

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结论

Ansys 光学3款软件，Lumerical、Zemax、Speos串接了微纳到宏观世界仿真的桥梁，本文仅以CG优化方法、微腔色偏效应、人眼视觉仿真模块等简单介绍了Speos在面板方向的基础应用。