Finite-difference time-domain solver for room acoustics using graphics processing units
Jukka Saarelma · Aaltodoc (Aalto University) · 2014
Erilaisia akustisia simulaatiomenetelmiä on kehitetty viime vuosikymmenien aikana. Yhtenä vaihtoehtona on käytetty aaltopohjaisia ratkaisijoita, mutta laskennallinen tehokkuus on usein rajoittava tekijä niiden käytölle. Viimevuosina grafiikkaprosessoreiden ja ohjelmistorajapintojen kehitys on mahdollistanut erilaisten aaltopohjaisten menetelmien käytön. Tässä työssä toteutetaan aaltoyhtälön ratkaisija aika-alueen differenssimenetelmällä. Toteutuksen tehokkuutta parannetaan hyödyntämällä grafiikkaprosessoreita ja eri toteutusvaihtoehtoja verrataan. Jäjestelmällä estimoituja vasteita verrataan tunnettuihin analyyttisiin ratkaisuihin. Toteutettu järjestelmä on C++-ohjelma jota voidaan käyttää Matlab-ympäristöstä hyödyntäen Matlab-ohjelmiston mex-rajapintaa. Päivitysyhtälö jossa reunaehdot on toteutettu etenevällä differenssillä todetaan tehokkaimmaksi vaihtoehdoki. Simulaation tehokkuus alenee huomattavasti käytettäessä kaksinkertaista laskentatarkuutta. Voidaan todeta, että järjestelmän estimoimat vasteet toteuttavat odotetulla tavalla analyyttiset ratkaisut, poislukien etenevällä differenssillä toteutetun reunaehdon heijastusominaisuudet, jotka eroavat analyyttisestä mallista.