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GPU加速仿真和AI渲染,革新沉浸式設計工作流程

NVIDIA英偉達企業(yè)解決方案 ? 來源:未知 ? 作者:胡薇 ? 2018-04-27 09:36 ? 次閱讀
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通常在CAD軟件中,工作站計算能力及圖形處理能力的提高,也將概念設計中的交互性提升至新高度。如今在主流的建模程序中(如SOLIDWORKS、Autodesk Inventor、PTC Creo和Siemens PLM Software的NX等),用戶已能夠很快對CAD建模結果進行渲染,以照片級寫實的模式查看其設計,并從美學角度進行審視。這種近乎即時的反應能力讓設計師能夠實現(xiàn)快速修改。在功能足夠強大的工作站上,用戶甚至可以在完全渲染的模式下執(zhí)行幾何造型和建模操作,同時保持與模型的交互。

但是仿真和渲染這些計算密集型的操作也阻礙了其交互性。工程師們解除阻礙的方法之一是將仿真和渲染作業(yè)設置為在周末和下班后啟動,這樣就不會干擾正常的設計工作流程。但是,設計軟件領域的最新進展表明,有一些新的方法能夠突破仿真及可視化領域的這些瓶頸。

交互式仿真

軟件驅動型的仿真通常在有限元分析(FEA)程序中以像素和字節(jié)為單位進行,并不像實體產品測試那樣耗費時間和人力,且不要求細致的設置和清除。盡管如此,鑒于其計算成本,工程師們往往很少使用數(shù)字仿真。FEA程序給計算系統(tǒng)(尤其是CPU)帶來了沉重的負擔。一些工作站在處理復雜仿真場景時突然停止工作的情況也并非罕見。在仿真時進行移動、旋轉或修改模型的操作也并非明智之舉。因為即使是細微的調整也會導致重新計算,會大大延長運行時間,甚至造成宕機。

但是2月份推出的ANSYS Discovery Live改變了這一現(xiàn)狀。據(jù)ANSYS公司介紹,“ANSYS Discovery Live提供即時三維仿真,能夠與直接幾何建模緊密結合,實現(xiàn)交互設計探索及產品快速創(chuàng)新。這是一種交互式的體驗,用戶能夠調整幾何結構、材料類型或物理輸入,并即時查看呈現(xiàn)效果?!?/p>

該軟件利用NVIDIA GPU并行處理能力,有效地實現(xiàn)了仿真的實時可視化。NVIDIA仿真軟件戰(zhàn)略負責人Baskar Rajagopalan表示:“在NVIDIA CUDA編程平臺上,Discovery Live將設計仿真工作流程從幾天縮短到了幾小時、甚至幾秒?!?/p>

GPU并行處理能夠即時顯示復雜的流體流動和熱結果 – 圖片由ANSYS提供

該程序支持結構、流體動力學和熱仿真。這種網(wǎng)格化過程是自動化的,它主要面向新手和在仿真領域經驗有限的用戶。它發(fā)生在后臺,極少需要、甚至完全無需用戶干預。簡單且直觀的界面和設置也是為了吸引更廣的用戶群體,而非像從前一樣僅面向仿真領域的專家。

ANSYS Discovery Live需要一個擁有4GB顯存和最新圖形驅動程序的NVIDIA GPU。推薦選擇NVIDIA Quadro P4000, P5000, P6000或GP100產品線的專業(yè)圖形工作站。聯(lián)想、惠普、戴爾等領先的系統(tǒng)供應商均配備了Quadro GPU的工作站和專業(yè)ISV的認證。

“ANSYS Discovery Live釋放了NVIDIA GPU和CUDA并行計算的力量,首次實現(xiàn)了同時進行可視化和仿真的實時設計環(huán)境,”NVIDIA專業(yè)可視化副總裁Bob Pette表示,“我們致力于與ANSYS合作,在新產品的設計與制造方式層面取得新突破?!?/p>

除了ANSYS Discovery Live,使用GPU進行仿真的優(yōu)勢也得到了業(yè)界認可——特別是在計算流體動力學(CFD)操作中。大量存在的并行計算使其更適合采用GPU進行加速。ANSYS Fluent正是其中一個支持GPU加速的CFD軟件。

ANSYS稱:“AmgX是NVIDIA開發(fā)的GPU加速求解器庫,通過將GPU添加到現(xiàn)有的集群和工作站中,工程師能夠將解決問題所需的時間縮減50%。此外,與只使用CPU的解決方案相比,GPU的能耗也更低?!?/p>

AI加速渲染

除仿真之外,照片級寫實的渲染可以說是產品設計中計算最密集的操作。雖然以前照片級寫實的渲染往往被視為“華而不實”,但如今,逼真的效果圖已成為關鍵設計評審中的一部分,尤其是對于汽車制造商。AR和VR設備的日益普及也體現(xiàn)出實時、即時渲染的需求將很快成為常態(tài)。

NVIDIA的AI加速渲染技術專門針對去噪運算,計算并解決光線反射和粒子位置的問題,確保所構建的物體在物理層面的精確度。

現(xiàn)有的高質量去噪算法每幀需要花費幾秒到幾分鐘的時間,因此不適合交互式應用程序。在圖像完成最終渲染前,NVIDA Iray AI能通過部分完成結果預測最終圖像,并制作精確、逼真的模型。SOLIDWORKS CAD軟件的內置渲染工具SOLIDWORKS Visualize支持GPU加速。

在今年的SOLIDWORKS Word大會上,NVIDIA在SOLIDWORKS Visualize中演示了NVIDIA Optix 5.0全新AI去噪功能。SOLIDWORKS用戶能借助此功能使其設計速度提高10倍。

SOLIDWORKS 2019功能預覽,可以清楚展示SOLIDWORKS Visualize基于NVIDIA GPU的AI去噪功能 - 圖片由SOLIDWORKS提供

“在SolidWorks World 2018上,我測試了SOLIDWORKS Visualize預覽版,并對此留下了深刻的印象”,戴爾行業(yè)策略師Scott Hamilton表示,“多年來,我使用了許多基于物理的渲染系統(tǒng),完全處理圖像像素所需的時間問題一直存在。AI去噪功能解決了這個問題。AI去噪的加速大大縮短了項目周期?!?/p>

加快產品開發(fā)

在包括汽車和航空制造業(yè)等許多行業(yè)中,行業(yè)佼佼者傾向于盡可能多地在數(shù)字領域進行仿真和驗證。面對更復雜的需求,降低成本和加速產品開發(fā)的雙重愿望使得這個傾向更加明顯。

COMSOL產品管理副總裁Bjorn Sjodin表示,“汽車配備攝像頭、傳感器、觸屏、計算機和其他電子設備的需求日益增加,現(xiàn)代汽車變成了大型智能手機?!?/p>

在航空航天領域,制造商與美國聯(lián)邦航空管理局合作,以實現(xiàn)對大量(且昂貴)的物理測試進行仿真。另一方面,制造商也在模擬新技術的影響,如通過生成式設計和增材制造實現(xiàn)輕量化。

“我們將創(chuàng)新設計、形狀優(yōu)化和先進制造技術相結合,這對于下一代更省油、更可持續(xù)發(fā)展的飛機來說絕對是必不可少的,”空中客車公司創(chuàng)新經理Bastian Schaefer說道。

這些新設計需要進行仿真,以盡可能高效地進行制造,同時確保安全、并節(jié)省相關物理測試成本。因此,工程師對仿真和可視化的依賴性將會增加。GPU加速仿真和基于AI的渲染,縮短了設計周期,大大革新了沉浸式設計工作流程。

聲明:本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用,如有內容侵權或者其他違規(guī)問題,請聯(lián)系本站處理。 舉報投訴
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原文標題:GPU加速仿真和AI渲染帶來沉浸式的設計體驗

文章出處:【微信號:NVIDIA-Enterprise,微信公眾號:NVIDIA英偉達企業(yè)解決方案】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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