NVidia Quadro, Autodesk Smoke a Mac Pro - 3D grafika - 3Dscena.cz: 3D grafika jako na dlani

1. listopadu 2011, 00.00 | Před časem jsme připravili souhrnou úvahu nad využitím technologií profesionálních grafických karet Quadro a v rámci této úvahy byla přislíbena ještě jedna studie. A to ohledně využití karty Quadro na stanici Mac Pro. Jak daná kombinace fungovala s pokročilým postprodukčním a střihovým softwarem Autodesk Smoke?

V minulém článku jsme si něco slíbili, však i perex to zopakoval. A to, že si ukážeme, jak se chová Quadro v jedné dosti specifické aplikaci. Ta není úplně pro všechny a primárně je její užití na stanicích se systémem Linux, ale k dispozici je také právě na Macu, a tak je přístupná i širší „bezúdržbové“ veřejnosti.

Aby mohl tento článek vzniknout, oslovil jsem jednoho velmi zkušeného uživatele majícího s danou aplikací (na obou platformách) dosti zkušeností. Zapůjčil de facto jeden ze svých strojů, zmíněný Mac Pro níže uvedené specifikace, a vyzkoušeli jsme, nakolik je jednak Autodesk Smoke připraven pro Quadro, a na druhé straně nakolik je samotné Quadro bonusem pro podobná řešení. Mimo to jsme ještě rozbourali jeden mýtus o tom, jak že může být Mac uživatelsky přítulný, ale to je jiná věc. Já vím, že mne budou jeho obránci zle prohánět a zdůvodňovat, jak že to je snadné, když se ví jak na to (a není Mac právě o tom, že má být „nativní“?), ale z potíží, které se při montáži nového hardware k Macu vážou, mne jako uživatele platformy Win (vyjma Macbooku) jímá hrůza. Potíže, které zmíníme, mají své příčiny na mnoha stranách, od Autodesku až po Apple, ale to uživatele zase tak zajímat nemusí. On jen chce, aby to fungovalo....

Autodesk Smoke

Jelikož jsme poměrně široce rozebrali téma Quadro minule, včetně výčtu běžně akcelerovaných technologií, nebudeme se jimi dnes zaobírat. Podstatný dnes pro nás bude jen a pouze Smoke, což je přece jen trochu jiná (i cenově) liga proti běžným aplikacím. Přes jeho značnou pořizovací hodnotu ale nesmíme zapomínat na to, že další profesionální řešení mohou být ještě dražší.

O co že se jedná? Autodesk Smoke je poměrně unikátní postprodukční a střihový systém pro Mac OS a Linux (s jistými rozdíly) s cenou pohybující se okolo 15 000 USD, což je orientačně někde okolo 270 000 Kč. To pro Mac, pro Linux tam přibude jeden řád navíc!

Tester

Milým a svědomitým (i když se to protáhlo) testerem byl Patrik Hradecký ze studia 4movie, momentálně sídlícího na hranici Prahy 2 a 10. Patrik má mnohaleté zkušenosti a je v dobrém smyslu matadorem na našem postprodukčním a střihačském rybníčku (zejména televizním). On tedy poskytl jednu ze svých stanic (zmíněný Mac Pro), také softwarové řešení, a nakonec testovací scény (které mimochodem můžete znát i z vysílání, jedná se tedy o reálná data, případně doplněná o prvky, které jsou akcelerované).

Testovací stanice

Testovací stanici bychom měli také uvést, a představit ji můžeme následující tabulkou. S dvěma fyzickými procesory a celkem 12 jádry se jedná o velmi solidní stroj, který snad sráží jediná skutečnost. A tou je poměrně slabá (na dnešní dobu) grafická karta ATI 5770 s 1GB na Ram. Doplnit můžeme ale následující, co výčet neříká:

24 Gb RAM,
SAS pole 15 TB, propustnost 500 MB/sec

Testovaná karta Nvidia Quadro

Testovanou kartou bylo entry Quadro 4000, které je ale mimochodem vlastně jediné, které můžeme na Mac pořídit. To je trochu tristní a zajímalo by mne další směřování stanic Mac Pro, když se opravdu mnoho technologií překlápí na grafickou kartu (a to většinou na CUDA). Charakteristika této grafické karty je asi zcela zbytečná, ale pro úplnost ji uvedeme. Samozřejmě.

Takže Patriku, pusťte se do toho, já to jen trochu uhladím...

Za prvé trochu shrnutí. Kdy je využito Quadro v Autodesk Smoke? Hlavně je důležité zdůraznit, že podpora karty skutečně funguje a je potřebné zmínit, že její užití spočívá zejména v akceleraci některých efektů, blížících se svou podstatou 3D prostředí. Viditelná zrychlení jsou tam, kde se uplatňují výpočty stínů, mapování na 3D objekty, osvětlení, odlesky světel na površích a podobně. Je nutné si uvědomit, že výpočet finální scény není jen ve výpočtu těchto elementů, ale také dalších filtrů a prvků, které se této akcelerace netýkají, a proto nelze zrychlení generalizovat. Záleží tedy na typu scény, jak moc se akcelerace projeví. Ostatně to zdokladují typy scén, které Patrik připravil.

Jak se testovalo:

Pro test akcelerace pomocí CUDA v aplikaci Autodesk Smoke 2012 sp2, jež tuto kartu nativně podporuje a využívá plně její renderovací výkon, jak při vlastním renderu, tak při práci a tvorbě vlastních scén, bylo připraveno několik scén:

1) Scéna dlouhá 7 sec, jež neobsahuje žádné svícení, žádné stínování, ani pohybové rozostření, ani světla. Jedná se jednoduše o klasickou kompozici bitmapových obrazů/sekvencí s použitím klíčů, animovaných masek, video sekvenci v rozlišení 2K 12 bit LOG a 2K 16bit FP, importovaná grafika.

Výstup je vždy renderován jako FULL HD 1 920*1 080 p, 10 bit lin.

Již jsme se zmínili, že karta musí mít data, která je schopna akcelerovat. Zde je patrné omezení samotné aplikace Autodesk Smoke, že umí na CUDA akcelerovat jen část celého procesu (viz výše). Výsledné časy tohoto testu tak ukazují, že karta se výpočtu zřejmě vůbec neúčastní a časové rozdíly jsou v rozmezí statistické odchylky. Abychom byli trochu konkrétnější, aplikace jednoduše nemá napsánu akceleraci bitmapových výpočtů na cuda procesory a moduly klíčů, kompozic, animovaných masek, barevné korekce řeší výpočty na jádrech CPU.

Časy výpočtů s ozenými kartami ATI a NVidia Quadro

ATI: 5 minut a 41 vteřin

NVIDIA: 5 minut a 38 vteřin

2) Druhá scéna je dlouhá 7 sec obsahuje klasické bitmapové video, má vypnuté klíčovací moduly, avšak aktivní je modul pro 3D text a zapnutý je i efekt 3D lens flare (čočkových odrazů).

Do scény byly přidány světelné zdroje, zapnuté stínování (shading), bez použití rozostření pohybem. Navíc bylo použito vyhlazování hran (anti-alliasing), a to jak hardwarově 4x, tak softwarově 8x, jež počítají procesory. A výsledek? Již dramaticky odlišný. Opravdu zásadně.

Časy výpočtů s ozenými kartami ATI a NVidia Quadro

ATI: 3 minuty a 30 vteřin

NVIDIA: 2 minuty a 20 vteřin

Závěr? Zkusme si stanovit, že čas ATI je referenční a stanovuje tedy hodnotu 100 %. Pak je čas dosažený za pomoci Quadra 66 % času referenčního. A to je poměrně razantní zrychlení, zvláště pokud si opět uvědomíme, že ne vše je počítáno grafickou kartou. Ale to, co grafickou kartou počítáno je, je vyhodnoceno řádově rychleji.

3) I další scéna je dlouhá 7 vteřin, vybavená je o poznání více moduly s náročností na 3D, jeden klasický 3D text, druhý 3D rozpadávání písmen, světla, lensflare a generátor 3D paprsků. Zde je nutno podotknout, že veškeré setupování probíhá v reálném čase, bez zbytečného škubání, a výsledek vidí animátor v realtime, nikoliv cukaně, což zvláště oceňuji, a je to důležité pro tvorbu kvalitních vyladěných animací. Samotný výpočet byl poněkud delší, ale i zde se cuda processing projevil poměrně zásadně. Musíme si přitom uvědomit ještě jednu skutečnost. A to, že zřejmě není možné (nepodařilo se nám je spustit, a to ani s podporou) spustit na pracovní stanici dvě grafické karty najednou. Proto Quadro jednak muselo „zobrazovat“, tak i renderovat, což je de facto proti stavu s ATI úloha navíc. A mimo to i zobrazení zvládalo Quadro briskně, respektive podstatně rychleji než ATI.

Časy výpočtů s ozenými kartami ATI a NVidia Quadro

ATI: 15 minut a 04 vteřin

NVIDIA: 12 minut a 07 vteřin

Patrikovy poznámky k testům

„Pokusil jsem se také otestovat dvě grafické karty Nvidia Quadro 4000 najednou, jenže přínos byl v tomto smyslu (tedy přínos duplicity karet) nulový. Aplikace Autodesk Smoke bohužel dvě karty nepodporuje, a tak druhou ani nevyužije. Bohužel a snad by se měla tato situace v budoucnu změnit. Ptal jsem se i vývojářů z Autodesku, ale ti jsou tajemní jak hrad v Karpatech a bližší informace nepodali.

Navíc je škoda, že sytém Mac automaticky nezařadí cuda procesory pro akceleraci některých výpočtů např. na Compressoru, byť některé aplikace při kompresi do H264 tyto procesory využívají a až násobně zrychlují svůj výpočet. Nicméně prý jen na H264.

Osobně bych uvítal akceleraci při vektorové Transkodaci mezi různými fps, neboť např. bez CUDA se 30 min video při kvalitní Transkodaci počítá 14 hodin. To je spíše výtka směrem k vedení společnosti Apple.

Poslední, co jsem se pokoušel otestovat, byla varianta s využitím ATI 5770 v 1. slotu a NVidia Quadro ve 4. slotu, ale bohužel bezúspěšně. Ve 2. slotu je řadič externích SAS polí a ve 3. slotu je IO karta AJA 3G, jež obstarává video vstupy a výstupy pro SMOKE.“

Mé poznámky k testům a celé situaci

Jakkoliv nemusejí testy vypadat až tak závratně, byl podle všeho poměrně výrazně (po prvních škobrtáních s instalací) spokojený. Výrazně rychlejší a plynulejší editor i podpora při renderingu mu udělaly velmi dobrou službu. Co nás oba zklamalo, bylo to, jaká je podpora z obou stran samotného řešení. Tedy jak hardware (Mac), tak software (Smoke). Kde je důvod, že Smoke nepodporuje více karet, je mi osobně záhadou. Samozřejmě to může mít nějaké technologické důvody, o kterých se běžnému smrtelníkovi nesní, ale vlastně nevím o žádné (z pohledu uživatele Win, mohu se samozřejmě mýlit) aplikaci, ve které by takové omezení při využití CUDA bylo.

Druhé, a musím říci že z mé strany maličko škodolibé, rozčarování bylo nad prohlašovanou uživatelskou přítulností Macu (a to jsem, opakuji, uživatel Macbooku). To, že nemohu jednoduše změnit grafickou kartu jako zcela běžně nahrazovaný komponent počítače bez toho, aniž bych musel rekonstruovat celý systém, mi přijde poněkud drastické. Omlouvám se, že budu trochu drsný. „Jo, do písíčka to prostě vrazím a jedu“ (ovladače nemusejí být úplně ty pravé, ale minimálně v safe modu se rozjedu). Přijde mi, že vývojáři u Apple tu uzavřenost systému přece jen trochu přehánějí. Zejména u pracovních stanic.

K samotné kartě? Patrik Hradecký si evidentně prošel vlastně stejnou cestu jako já. I když trošku okořeněnou náročnější implementací samotného hardware. Nakonec ji ale velmi kvitoval, jak pro viditelné zrychlení renderingu (leč pravda jen někde), tak proti 5770 kvůli razantnějšímu zrychlení editoru. S výčtem, který jsme uvedli již v minulém článku, věřím, že se mu bude těžce opouštět...