Ansys Speos | 新型计算方法：使用 GPU 提升计算速率

SPEOS 2022R2 GPU计算能力：提升仿真的速度与效率


引言

随着技术的革新，GPU计算成为了提升计算效率、优化仿真过程的关键因素。Speos在2022R2版本中正式引入了GPU计算功能，这一革新不仅显著提高了视觉模拟的性能，同时也降低了仿真计算的时间，使得在复杂材料属性与光源条件下实现了更高的效率与精度。新版本特设的GPU实时预览功能，通过持续渲染，实现了从低精度到高精度的全程可视化，允许用户实时检查参数设置与视野选择的准确性，并在发现问题时即时停止并调整，从而极大提升了模拟过程的效率与准确性。

GPU计算能力解析


设置与激活 GPU 计算

1. 打开任意仿真，在Speos中建立一个典型视觉模拟模型，包括光源（包括环境光）、探测器与材料设置的过程与场景重建，实现逆向或直接模拟。

2. 显卡选项配置：在“file”菜单下的“Speos Options”中，勾选涉及显卡的配置选项，以激活GPU计算模式。

3. 计算方式切换：点击“inverse/direct simulation”中的GPU计算选项，在“tools”界面执行 GPU 计算。此步骤的关键在于了解GPU性能与计算速度的对应关系，显卡性能越高，计算速度越快。




GPU计算性能指标

对于相同数量的光线（如108条光线）下的计算任务，GPU A6000的计算速度相当于CPU的600核左右。这一特点直观展示了GPU在并行处理能力上的优势，尤其对于光线追踪、像素融合等高度并行的任务，GPU计算的效率远超传统CPU架构。

GPU计算与核心计算支持

GPU计算不仅适用于Speos的XMP文件处理，同时也可以作为Speos核心功能的一部分，支持其在复杂场景下进行高效的并行处理和模拟计算。

GPU Preview功能详解


实时预览机制

点击“inverse/direct simulation”下的“preview”计算选项，以此打开模型并开始实时预览。此过程中需要GPU性能的支持，若GPU性能不佳，则渲染效果将进一步降低模型的细节与精度。此外，当设置的探测器分辨率超出显示器的实际显示能力时，系统将显示警告提示，允许用户在保持高质量显示的同时手动调整分辨率。

实时预览调整与优化

亮度调整：通过点击并选择“max value”选项转变为手动调整模式，输入合适的亮度值，以获得与实际需求相匹配的预览效果。

视角调整：使用鼠标单击可实现旋转视角调整操作，按下滚轮实现视野的缩放。每一次调整视角后，Speos将从头开始渲染，随着时间的推移，渲染精度逐渐提升，噪点和阴影被清晰地显示。

仿真结果导出：GPU Preview下的模拟过程可以轻松导出为XMP或图片文件，缩短了用户探索与分析仿真结果的时间。

性能与成本效益比较：

相比传统的HPC搭建方案，GPU搭建不仅提供了灵活性与扩展性（通过多GPU线性放大性能），且因其易于配置与实现，极大地降低了计算设施的成本与运维难度。

培训与资源

深入理解GPU计算与Speos的功能融合，不仅需要技术上的解析，也需要实操经验。武汉宇熠科技提供全面的培训资源，涵盖Ansys Zemax、Ansys Lumerical与Ansys Speos等软件的定制服务，包括专业培训、解决方案讨论、二次开发支持等。通过下方的教程、培训详情及联系方式，用户可深入了解Speos在视觉仿真的广泛应用与提升性能的关键技术。

随着GPU计算能力的引入，用户在Speos中将享受到前所未有的计算速度与精度提升，从而在光学设计与视觉模拟领域的探索和实践过程中，取得更高效能与更高质量的成果。通过合理的资源配置与高效利用GPU计算能力，Speos无疑成为处理复杂光学系统模拟与设计任务的强大工具。