Документация

Предпосылки

Создайте папку и скопируйте соответствующие файлы

Следующая строка кода создает папку в вашей текущей рабочей папке (pwd) и копирует все соответствующие файлы в эту папку. Если вы не хотите выполнять эту операцию или если вы не можете сгенерировать файлы в этой папке, изменить вашу текущую рабочую папку.

gpucoderdemo_setup('gpucoderdemo_fft');

Проверьте среду графического процессора

Используйте coder.checkGpuInstall, функционируют и проверяют, что компиляторы и библиотеки, необходимые для выполнения этого примера, настраиваются правильно.

envCfg = coder.gpuEnvConfig('host');
envCfg.BasicCodegen = 1;
envCfg.Quiet = 1;
coder.checkGpuInstall(envCfg);

Определение системы координат

Прежде чем мы моделируем свет, который прошел через апертуру, мы должны задать нашу систему координат. Чтобы получить правильное числовое поведение, когда мы вызываем fft2, мы должны тщательно расположить x и y так, чтобы нулевое значение было в правильном месте. N2 является половиной размера в каждой размерности.

N2 = 1024;
[gx, gy] = meshgrid(-1:1/N2:(N2-1)/N2);

Симуляция дифракционного шаблона для прямоугольной апертуры

Мы моделируем эффект передачи параллельного луча монохроматического света через маленькую прямоугольную апертуру. Двумерное преобразование Фурье описывает светлое поле на большом расстоянии от апертуры. Мы запускаем путем формирования aperture как логической маски на основе системы координат, затем источник света является просто версией с двойной точностью апертуры. Световой сигнал далекого поля найден с помощью fft2.

aperture       = ( abs(gx) < 4/N2 ) .* ( abs(gy) < 2/N2 );
lightsource    = double( aperture );
farfieldsignal = fft2( lightsource );

Отображение интенсивности света для прямоугольной апертуры

Функция visualize.m отображает интенсивность света для прямоугольной апертуры. Во-первых, мы вычисляем интенсивность света далекого поля от значения, в квадрате из светлого поля. Наконец, мы используем fftshift, чтобы помочь визуализации.

type visualize

function visualize(farfieldsignal, titleStr)

farfieldintensity = real( farfieldsignal .* conj( farfieldsignal ) );
imagesc( fftshift( farfieldintensity ) );
axis( 'equal' ); axis( 'off' );
title(titleStr);

end

str = sprintf('Rectangular Aperture Far-field Diffraction Pattern in MATLAB');
visualize(farfieldsignal,str);

Сгенерируйте MEX CUDA для функции

В данном примере мы не должны создавать функцию точки входа и можем непосредственно сгенерировать код для функции MATLAB® fft2. Чтобы сгенерировать MEX CUDA для функции fft2 MATLAB, установите EnablecuFFT и используйте функцию codegen. Установка свойства EnablecuFFT в объекте настройки позволяет GPU Coder заменить fft, ifft, fft2, ifft2, fftn и вызовы функции ifftn в вашем коде MATLAB к соответствующим cuFFT вызовам библиотеки. Для двумерных преобразований и выше, GPU Coder создает несколько 1D пакетных преобразований. Эти пакетные преобразования имеют более высокую производительность, чем одно преобразования. После генерации MEX-функции можно проверить, что это имеет ту же функциональность как исходная функция точки входа MATLAB. Запустите сгенерированный fft2_mex и постройте результаты.

cfg = coder.gpuConfig('mex');
cfg.GpuConfig.EnableCUFFT = 1;
codegen -config cfg -args {lightsource} fft2

farfieldsignalGPU = fft2_mex( lightsource );
str = sprintf('Rectangular Aperture Far-field Diffraction Pattern on GPU');
visualize(farfieldsignalGPU,str);

Симуляция эксперимента Двойного Разреза молодежи

Один из самых известных экспериментов в оптике является экспериментом двойного разреза Янга, который показывает легкую интерференцию, когда апертура включает два параллельных разреза. Серия ярких точек видима, где конструктивная интерференция происходит. В этом случае мы формируем апертуру, представляющую два разреза. Мы ограничиваем апертуру в направлении y, чтобы гарантировать, что получившийся шаблон не полностью сконцентрирован вдоль горизонтальной оси.

slits          = (abs( gx ) <= 10/N2) .* (abs( gx ) >= 8/N2);
aperture       = slits .* (abs(gy) < 20/N2);
lightsource    = double( aperture );

Отображение интенсивности света для Двойного Разреза молодежи

Начиная с размера, типа и сложности входных параметров остается то же самое, мы можем снова использовать функции fft2_mex, сгенерированные в предыдущем разделе. Мы вычисляем и отображаем интенсивность как прежде.

farfieldsignalGPU = fft2_mex( lightsource );
str = sprintf('Double Slit Far-field Diffraction Pattern on GPU');
visualize(farfieldsignalGPU,str);

Команда выполнения: Очистка

Удалите сгенерированные файлы и возвратитесь к исходной папке.

cleanup