Ray Tracing을 위한 GPU 기반 컴퓨팅으로 조명 시뮬레이션을 그 어느 때보다 더 쉽게 액세스하고 강력하게 만듭니다.
Ray Tracing은 자동차 실내 및 외부 조명, 가전제품 또는 항공 우주 응용 분야에 관계없이 복잡하고 정밀한 광학 및 조명 시스템의 설계에 필수적인 프로세스입니다. 응집력 있는 광학 설계는 미광 조건 및 미광이 인간과 센서 지각에 미치는 영향을 포함하여 사용성에 영향을 미치는 광학 및 인적 요인에 필수적입니다.
Ansys Speos 는 설계자가 Ray Tracing의 영향을 시각화하고 그에 따라 조정할 수 있는 강도 높은 계산을 수행함으로써 이러한 애플리케이션에 대한 시뮬레이션 기능을 제공합니다. 시각화를 더 정확하게 할 수 있을수록 제작에 필요한 고가의 프로토타입이 줄어들고 실행 가능한 광학 기기를 사용하여 시장에 더 빨리 출시할 수 있습니다.
그러나 시뮬레이션이 이 프로세스를 가속화하는 만큼 계산 자체에 계산 시간이 필요하므로 설계 프로세스의 적시성에 잠재적인 병목 현상이 발생할 수 있습니다. 수년 동안 스피스는 Ray Tracing을 위한 향상된 처리 능력의 원천으로서 외부 클러스터에서 고성능 컴퓨팅(HPC)을 지원하여, 스피스 작업을 훨씬 더 빠르게 실행할 수 있는 슈퍼컴퓨터 기능을 가능하게 했습니다. 그럼에도 불구하고 많은 Speos 사용자들은 초기 비용, 설정 복잡성 및 클라우드에 HPC 클러스터를 구축하는 데 드는 지속적인 비용에 직면해 있기 때문에 HPC를 사용할 수 없습니다.
그래픽 처리 장치(GPU)는 중앙 처리 장치(CPU) 용량을 늘리지 않고도 스피스 계산을 가속화할 수 있는 기회를 제공합니다. NVIDIA GPU의 최근 개발로 엔지니어 Usin Speos는 결과의 정확성을 훼손하지 않고 광선 추적을 크게 가속화하는 저렴한 솔루션을 개발할 수 있었습니다.
이 블로그에서는 이러한 시너지 효과를 통해 구현되는 두 가지 주요 기능인 Speos GPU-Compute 및 Speos Live Preview에 대해 설명하고 HPC 환경에서 GPU 가속화를 구현할 때 추가 기능에 대해 설명합니다.
Speos GPU-Compute: 처리 시간을 칩당 최대 60배 향상
몇 년 전, Ansys는 Speos에서 Ray Tracing 계산을 실행하기 위해 GPU를 사용하는 아이디어를 도입했으며 그 결과는 놀라웠습니다.
작동 방식은 다음과 같습니다. GPU로 구동되는 시스템은 작은 반복 작업을 병렬로 수행하는 데 매우 효율적입니다. 대부분의 경우 CPU 자체보다 효율적입니다. 이러한 강점을 활용하고 NVIDIA OptiX 기술 플랫폼 형태의 Ray Tracing을 위한 NVIDIA 전용 하드웨어 가속 지원을 포함하여 Speos가 가능한 가장 빠른 계산을 생성할 수 있도록 지원했습니다.
단일 노트북에서 테스트한 결과, NVIDIA RTX A5000 GPU에서 CPU를 실행하는 데 15시간이 걸리는 시뮬레이션을 15분, 즉 60배 향상으로 완료할 수 있었습니다. 두 개의 GPU를 사용하면 장점이 120배 더 빠르게 확장됩니다.
그림 1. Speos GPU-Compute를 사용하여 NVIDIA RTX GPU당 시뮬레이션 시간을 60배 단축합니다.
GPU-Compute용으로 개발한 solver의 추가 응용 프로그램은 Speos 정확도로 설계 변경의 시뮬레이션된 영향을 중단 없이 반복적인 설계 워크플로우 내에서 빠르게 미리 볼 수 있는 기능입니다.
GPU-컴퓨팅에 투자할 준비가 되지 않았지만 최신 NVIDIA 기술의 추가된 성능을 활용하고자 한다고 가정해 보거나 또는 GPU-컴퓨팅 사용자가 각 설계 변경 아이디어에 대해 전체 Ray Tracing을 실행할 필요 없이 일련의 설계 변경 아이디어에 대해 빠른 시뮬레이션을 실행하는 데 관심이 있을 수 있습니다.
그림 2. NVIDIA GPU 가속 덕분에 완전한 정확도로 실시간으로 디자인 변경 사항을 프리뷰합니다.
Speos Live Preview는 GPU 가속의 컴퓨팅 성능을 사용하여 광학 설계의 실시간 시뮬레이션을 가능하게 합니다. Live Preview 시뮬레이션을 사용하여 보다 짧은 시간에 보다 반복적이고 상호작용적으로 설계 변경을 테스트하여 전반적인 설계 개발 속도를 높일 수 있습니다.
Live Preview를 사용하여 다음을 수행할 수 있습니다.
광학 물체를 향한 시점을 탐색.
수치 인증에 필요한 Speos의 정확도를 완전히 유지.
측광(Ture/False 색상) 및 육안으로 보는 모습을 확인.
실시간 미리 보기는 NVIDIA RTX GPU에서 가장 잘 실행되며 SNX(Speos)의 Siemens NX 버전에서도 사용할 수 있습니다.
Speos HPC-GPU: 병렬 GPU에서 Ray Rracing 확장
아마도 이러한 최신 발전 중 가장 흥미로운 발전은 GPU 측 계산과 HPC가 함께 작동하는 기능일 것입니다. Speos HPC-GPU를 사용하여 엔지니어는 선형 확장성을 달성할 수 있습니다. 선형 확장은 노드와 GPU를 아무리 많이 추가해도 전체 클러스터 전력의 손실이 없다는 것을 의미하므로 시뮬레이션 시간을 단축함으로써 제한 없이 예측 가능한 투자 수익을 얻을 수 있습니다.
그림 3. 스택형 가속 GPU를 사용하여 HPC 클러스터 전체에서 선형 확장성을 달성합니다.
Speos HPC-GPU는 다음을 제공합니다.
클러스터의 모든 노드에서 대규모의 확장 가능한 병렬 컴퓨팅.
CPU/GPU 노드 간 라이선스 공유를 통한 유연한 라이선스.
Windows 또는 Linux를 실행하는 노드 전체에서 Speos 호환성.
Speos HPC-GPU의 새로운 기능 향상은 클러스터에 배포된 GPU 가속화를 통해 시뮬레이션 성능을 향상시키는 데 도움이 됩니다. 동적 카메라 효과를 포함하여 정확한 시뮬레이션으로 다중 GPU, 다중 노드 배치를 지원합니다.
한편, 라이브 미리보기 및 GPU-컴퓨팅 기능은 Speos 사용자가 실시간 미리보기 기능에 완전히 테스트되고 정확하게 액세스할 수 있도록 하며, 광학 설계를 그 어느 때보다 빠르고 완벽하게 개선하고 실현할 수 있도록 가속화된 GPU 측 광선 추적 계산 지원을 제공합니다.
GPU-Based Compute for Ray Tracing Makes Simulating Light More Accessible and Powerful Than Ever
ANSYS BLOG / DECEMBER 1, 2022
Author: Mathieu Reigneau / Product Manager, Ansys
https://www.ansys.com/blog/gpu-based-compute-for-ray-tracing
Ray Tracing을 위한 GPU 기반 컴퓨팅으로 조명 시뮬레이션을 그 어느 때보다 더 쉽게 액세스하고 강력하게 만듭니다.
Ray Tracing은 자동차 실내 및 외부 조명, 가전제품 또는 항공 우주 응용 분야에 관계없이 복잡하고 정밀한 광학 및 조명 시스템의 설계에 필수적인 프로세스입니다. 응집력 있는 광학 설계는 미광 조건 및 미광이 인간과 센서 지각에 미치는 영향을 포함하여 사용성에 영향을 미치는 광학 및 인적 요인에 필수적입니다.
Ansys Speos 는 설계자가 Ray Tracing의 영향을 시각화하고 그에 따라 조정할 수 있는 강도 높은 계산을 수행함으로써 이러한 애플리케이션에 대한 시뮬레이션 기능을 제공합니다. 시각화를 더 정확하게 할 수 있을수록 제작에 필요한 고가의 프로토타입이 줄어들고 실행 가능한 광학 기기를 사용하여 시장에 더 빨리 출시할 수 있습니다.
그러나 시뮬레이션이 이 프로세스를 가속화하는 만큼 계산 자체에 계산 시간이 필요하므로 설계 프로세스의 적시성에 잠재적인 병목 현상이 발생할 수 있습니다. 수년 동안 스피스는 Ray Tracing을 위한 향상된 처리 능력의 원천으로서 외부 클러스터에서 고성능 컴퓨팅(HPC)을 지원하여, 스피스 작업을 훨씬 더 빠르게 실행할 수 있는 슈퍼컴퓨터 기능을 가능하게 했습니다. 그럼에도 불구하고 많은 Speos 사용자들은 초기 비용, 설정 복잡성 및 클라우드에 HPC 클러스터를 구축하는 데 드는 지속적인 비용에 직면해 있기 때문에 HPC를 사용할 수 없습니다.
그래픽 처리 장치(GPU)는 중앙 처리 장치(CPU) 용량을 늘리지 않고도 스피스 계산을 가속화할 수 있는 기회를 제공합니다. NVIDIA GPU의 최근 개발로 엔지니어 Usin Speos는 결과의 정확성을 훼손하지 않고 광선 추적을 크게 가속화하는 저렴한 솔루션을 개발할 수 있었습니다.
이 블로그에서는 이러한 시너지 효과를 통해 구현되는 두 가지 주요 기능인 Speos GPU-Compute 및 Speos Live Preview에 대해 설명하고 HPC 환경에서 GPU 가속화를 구현할 때 추가 기능에 대해 설명합니다.
Speos GPU-Compute: 처리 시간을 칩당 최대 60배 향상
몇 년 전, Ansys는 Speos에서 Ray Tracing 계산을 실행하기 위해 GPU를 사용하는 아이디어를 도입했으며 그 결과는 놀라웠습니다.
작동 방식은 다음과 같습니다. GPU로 구동되는 시스템은 작은 반복 작업을 병렬로 수행하는 데 매우 효율적입니다. 대부분의 경우 CPU 자체보다 효율적입니다. 이러한 강점을 활용하고 NVIDIA OptiX 기술 플랫폼 형태의 Ray Tracing을 위한 NVIDIA 전용 하드웨어 가속 지원을 포함하여 Speos가 가능한 가장 빠른 계산을 생성할 수 있도록 지원했습니다.
단일 노트북에서 테스트한 결과, NVIDIA RTX A5000 GPU에서 CPU를 실행하는 데 15시간이 걸리는 시뮬레이션을 15분, 즉 60배 향상으로 완료할 수 있었습니다. 두 개의 GPU를 사용하면 장점이 120배 더 빠르게 확장됩니다.
그림 1. Speos GPU-Compute를 사용하여 NVIDIA RTX GPU당 시뮬레이션 시간을 60배 단축합니다.
GPU-컴퓨팅으로 얻을 수 있는 이점은 다음과 같습니다.
Speos Live Preview: 더 적은 수의 프로토타입으로 더 빠르게 설계 반복
GPU-Compute용으로 개발한 solver의 추가 응용 프로그램은 Speos 정확도로 설계 변경의 시뮬레이션된 영향을 중단 없이 반복적인 설계 워크플로우 내에서 빠르게 미리 볼 수 있는 기능입니다.
GPU-컴퓨팅에 투자할 준비가 되지 않았지만 최신 NVIDIA 기술의 추가된 성능을 활용하고자 한다고 가정해 보거나 또는 GPU-컴퓨팅 사용자가 각 설계 변경 아이디어에 대해 전체 Ray Tracing을 실행할 필요 없이 일련의 설계 변경 아이디어에 대해 빠른 시뮬레이션을 실행하는 데 관심이 있을 수 있습니다.
그림 2. NVIDIA GPU 가속 덕분에 완전한 정확도로 실시간으로 디자인 변경 사항을 프리뷰합니다.
Speos Live Preview는 GPU 가속의 컴퓨팅 성능을 사용하여 광학 설계의 실시간 시뮬레이션을 가능하게 합니다. Live Preview 시뮬레이션을 사용하여 보다 짧은 시간에 보다 반복적이고 상호작용적으로 설계 변경을 테스트하여 전반적인 설계 개발 속도를 높일 수 있습니다.
Live Preview를 사용하여 다음을 수행할 수 있습니다.
실시간 미리 보기는 NVIDIA RTX GPU에서 가장 잘 실행되며 SNX(Speos)의 Siemens NX 버전에서도 사용할 수 있습니다.
Speos HPC-GPU: 병렬 GPU에서 Ray Rracing 확장
아마도 이러한 최신 발전 중 가장 흥미로운 발전은 GPU 측 계산과 HPC가 함께 작동하는 기능일 것입니다.
Speos HPC-GPU를 사용하여 엔지니어는 선형 확장성을 달성할 수 있습니다. 선형 확장은 노드와 GPU를 아무리 많이 추가해도 전체 클러스터 전력의 손실이 없다는 것을 의미하므로 시뮬레이션 시간을 단축함으로써 제한 없이 예측 가능한 투자 수익을 얻을 수 있습니다.
그림 3. 스택형 가속 GPU를 사용하여 HPC 클러스터 전체에서 선형 확장성을 달성합니다.
Speos HPC-GPU는 다음을 제공합니다.
Speos HPC-GPU의 새로운 기능 향상은 클러스터에 배포된 GPU 가속화를 통해 시뮬레이션 성능을 향상시키는 데 도움이 됩니다. 동적 카메라 효과를 포함하여 정확한 시뮬레이션으로 다중 GPU, 다중 노드 배치를 지원합니다.
한편, 라이브 미리보기 및 GPU-컴퓨팅 기능은 Speos 사용자가 실시간 미리보기 기능에 완전히 테스트되고 정확하게 액세스할 수 있도록 하며, 광학 설계를 그 어느 때보다 빠르고 완벽하게 개선하고 실현할 수 있도록 가속화된 GPU 측 광선 추적 계산 지원을 제공합니다.
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