Strojno pospešeno renderiranje 2011

Tistim, ki se ukvarjajo z renderiranjem za potrebe vizualizacije svojih projektov, je že od nekdaj trn v peti sama hitrost postopka. Če ste med njimi tudi sami, preberite naslednje vrstice in morda boste našli boljšo rešitev.

Običajno mišljenje je, da je pri renderiranju pomemben le čim močnejši procesor oziroma še bolje, močna dvoprocesorska delovna postaja s čimveč procesorskimi jedri in veliko sistemskega pomnilnika. Običajno je res tako, vendar se situacija počasi spreminja. Tako lahko naprednejši uporabniki že nekaj časa dodobra koristijo novejše renderirnike v povezavi z modernejšimi Nvidia grafičnimi karticami. Tema danes je torej strojno pošpešeno renderiranje s pomočjo grafične kartice (GPU), ki postaja vedno bolj priljubljeno.

Uporabniki 3ds max  verjetno poznajo renderirnik mental ray, ki za delovanje izkorišča glavni sistemski processor (CPU). Podjetje mental images je razvilo nov fotorealističen renderirnik imenovan iray, ki je že vključen v najbolj priljubljene programske pakete. Trenutno ga najdemo v 2011 verzijah Autodesk® 3ds Max®, Autodesk® Maya®, Autodesk® Softimage®, Autodesk® VIZ, Autodesk® Inventor®, Autodesk® AutoCAD®, and Autodesk® Revit®. Prav tako je iray vključen v programa Bunkspeed SHOT™ in CATIA V6R2011x, uporabniki Maxon Cinema 4D pa bodo veseli vtičnika m4d, ki ga je razvilo podjetje at2. Danes torej nakratko nekaj besed o iray-u.

Iray sicer deluje tudi le z uporabo CPU, vendar pa vse svoje prednosti pokaže šele, ko je v naši delovni postaji vgrajena CUDA grafična kartica podjetja Nvidia.

Prednost renderirnika iray je, da prve rezultate prikaže že po nekaj sekundah in da je zelo enostaven za uporabo.

Za razliko od večine renderirnikov, katerih jedro tvorijo različne tehnike interpolacije, iray sloni na determinističnih simulacijskih algoritnih globalne osvetlitve.

Pa si poglejmo predstavitveni video.

Ko se podajamo v svet strojno pospešenega renderiranja z iray, uporabnik najprej ugotovi, da zadeva nikakor ni poceni in da je na trgu ogromno modelov potencialno ustreznih grafičnih kartic. Da bi nakratko razložili bistvene razlike med njimi in tako olajšali izbiro grafične kartice, bomo omenili le najpomembnejše.

Najpomembnejši lastnosti CUDA grafične kartice za renderiranje z iray renderirnikom, sta število jeder (CUDA cores) in količina grafičnega pomnilnika.

Iray deluje tako z eno kot tudi več grafičnimi karticami, vgrajenimi v naši delovni postaji. Pri uporabi več grafičnik kartic ni pomembno, da le te delujejo v SLI povezavi. Prav tako ni pomembno, da so kartice enake. Pri grafičnem pomnilniku je potrebno opozoriti, da se grafični pomnilnik z uporabo več grafičnih kartic ne sešteva. Pomembno je dejstvo, da Iray sceno, ki jo želimo renderirati naloži v pomnilnik vsake grafične kartice posebej. To pa pomeni, da imamo na razpolago toliko grafičnega pomnilnika, kolikor ga premore najmanj zmogljiva kartica v našem sistemu.

Nvidia ponuja več družin grafičnih kartic, ki so namenjene različnim ciljnim skupinam. Nam zanimive skupine za uporabo z iray so naslednje. Po zmogljivosti (in ceni) na vrhu najdemo Tesla grafične kartice, sledijo modeli Quadro in GTX grafične kartice.

Modeli Tesla so namenjeni profesionalni uporabi v HPC (high performance computing) sistemih, ki jih uporabljajo najbolj zahtevni uporabniki. Posebnost je ECC podpora, velike količine grafičnega pomnilnika, dvojna natančnost plavajoče vejice in glede na zmogljivost zelo nizka poraba električne energije. Po njih običajno posegajo podjetja in posamezniki z že dobro utečenim poslom, večkrat pa v njihovih sistemih najde mesto več grafičnih kartic,  ki so lahko različne. 

Quadro grafične kartice so namenjene profesionalni in napredni uporabi, značilnost pa je optimizacija gonilnikov za določene aplikacije, kar omogoča majhno porabo električne energije in posledično nizke temperature jeder. To in pa običajno večje količine grafičnega pomnilnika sta tudi glavni prednosti pred serijo GTX, poleg tega pa proizvajalci modelov Tesla in Quadro nudijo tudi 3 letno garancijo.

Pri začetnikih, in pa tudi naprednejših uporabnikih pa zaradi cenovne nedostopnosti velikokrat pride v upoštev le serija GTX, katera je sicer prvenstveno namenjena širokim množicam in zelo široki uporabi, vse od vsakodnevnega urejanja domačih avdio/video vsebin, igranju računalniških iger pa tudi bolj zahtevni uporabi.

Veliko še šolajoče mladine obiskuje šole in fakultete za oblikovanje, multimedio, strojništvo, gradbeništvo, arhitekturo itd. Nekateri so že zelo napredni in že imajo precejšnje potrebe v smislu računske moči svojih računalniških sistemov. Povečini pa nimajo finančnih sredstev, ki bi jim omogočali svobodno izbiro pri nakupu strojne in programske opreme. Programska oprema jim je večkrat dostopna preko šole, na trgu pa k sreči lahko najdemo tudi nekaj modelov dostopnejših grafičnih kartic, ki omogočajo strojno pospešeno renderiranje.

Trenutno so najbolj zanimivi naslednji modeli, našteti naraščajoče po ceni:

Nvidia GTX 460 2Gb

Nvidia EVGA GTX 460 2WIN 2Gb ( dvoprocesorska kartica, 1Gb efektivnega pomnilnika za iray! )
Nvidia GTX 580 3Gb
Nvidia GTX 590 3Gb ( dvoprocesorska kartica, 1,5Gb efektivnega pomnilnika za iray! )

komentar: EVGA GTX 460 2WIN je posebej primerna za hitro renderiranje manjših scen, enako velja za dražji model GTX 590.

Ker je renderiranje za strojno opremo eno najzahtevnejših opravil, je nujno potrebno upoštevati naslednje.
Zaradi skoraj 100% obremenitve je temperatura GTX grafične kartice med renderiranjem lahko izjemno visoka kar pomeni, da je za daljšo življensko dobo kartice nujno potrebno učinkovito aktivno hlajenje grafične kartice. Nujna izbira je čimbolje hlajeno računalniško ohišje, ki omogoča vgradnjo zmogljivih ventilatorjev. Naprednejši, ki morda tudi že imajo vgrajen sistem vodnega hlajenja, lahko tako še bolj učinkovito hladijo jedro grafične kartice. Dobra izbira je tudi nakup zmogljivega zračnega hladilnika, če ocenimo, da originalni hladilnik ne zadostuje.

Cena izbire omenjenih modelov pa je žal glasnejše delovanje sistema in tudi večja poraba električne energije in s tem povezane višje temperatuje sistema. A vsega se žal ne da imeti, tako pač je in bo tudi v prihodnje.

Na voljo je tudi nekaj ostalih renderirnikov, ki podpirajo strojno pospešeno renderiranje s pomočjo grafičnih kartic, omenimo pa le dva.

Octane Render

V-Ray

Za veliko uporabnikov pa je verjetno dobra novica, da je v razvoju tudi open platforma, ki obeta veliko, med drugim tudi podporo AMD grafičnim karticam. Če vas zanima več, za začetek kliknite na spodnjo povezavo.

LuxRender

Čeprav je še precej tistih, ki trdijo, da GPU renderiranje še ni na nivoju CPU renderiranja, predvsem v smislu kvalitete končnih izdelkov, je trenutno videti, da se razvija z veliko hitrejšim tempom. Tako je morda le še vprašanje časa, ko bo grafično renderiranje povsem prevladalo.