Tvorba 3D grafiky nie je ani zďaleka triviálny proces, ktorý si vyžaduje integrovaný prístup k softvéru aj hardvéru.
Dnešné profesionálne grafické karty sú spojením špičkových technológií, ktoré kombinujú výkonnú viacjadrovú grafickú jednotku (GPU) s paralelnou architektúrou a softvérom na úplné využitie všetkých zdrojov GPU.
Ako viete, paralelná architektúra nie je schopná poskytnúť viacnásobné zvýšenie výkonu v porovnaní s klasickou architektúrou CPU, a to zďaleka nie vo všetkých prípadoch. V prvom rade sú to diferenciálne rovnice, výpočet grafiky, hydrodynamika atď. Dôležitým prvkom je dostupnosť správneho programového kódu, ktorý maximalizuje „paralelizáciu“vykonávaných úloh. A ak sú splnené všetky tieto podmienky, účinnosť systému sa mnohonásobne zvyšuje.
Profesionálna 3D grafika nie je v mnohých ohľadoch len o digitálnom 3D prototypovaní. Je to tiež množstvo konkrétnych úloh na výpočet dynamiky fyzikálnych procesov, fotorealistická vizualizácia a ďalšie, pre riešenie ktorých sa vytvárajú špeciálne profesionálne grafické akcelerátory.
Najmodernejšia profesionálna grafická karta - riešenie, ktoré sa skladá z hardvéru - grafickej karty - a sady jedinečných ovládačov optimalizovaných pre profesionálne aplikácie. Pri výrobe profesionálnych grafických kariet a ovládačov pre ne sa kladie dôraz na spoľahlivosť a dlhodobú bezproblémovú prevádzku. Preto sú mnohokrát spoľahlivejšie ako herné grafické karty a ich ovládače sú certifikované výrobcami profesionálnych aplikácií.
Najzaujímavejšie hardvérové a softvérové riešenia v tejto oblasti dnes poskytuje spoločnosť NVIDIA so svojím radom profesionálnych grafických kariet NVIDIA Quadro FX.
Tu je zoznam hlavných úloh, ktoré sú tieto karty schopné vyriešiť:
- rýchle a vysoko kvalitné grafické vykreslenie v CAD aplikáciách;
- hardvérová akcelerácia fyziky pomocou motora NVIDIA PhysX;
- podpora stereoskopických obrazov;
- výpočtový systém sledovania lúčov OptiX;
- podpora CUDA - vývojové prostredie, ktoré umožňuje písať softvér pre zložité výpočtové úlohy nesúvisiace s grafikou.
Ako vidíte, škála úloh, ktoré sa majú vyriešiť, je mimoriadne široká a neobmedzuje sa iba na výpočet grafiky. Pokúsme sa podrobnejšie venovať každému z týchto bodov.
NVIDIA Quadro FX je séria profesionálnych grafických kariet určených špeciálne pre 3D grafické aplikácie, ako sú Autodesk 3ds Max, AutoCAD, Autodesk Inventor, Autodesk Revit a ďalšie. Prakticky všetky profesionálne grafické karty NVIDIA poskytujú oveľa vyššiu rýchlosť vykresľovania grafiky ako bežné vlastné grafické karty. V takom prípade nezabudnite na kvalitu obrazu a životnosť. Tieto ukazovatele sú tiež výrazne vyššie pre profesionálne karty.
Hardvérový fyzikálny engine PhysX si dlhodobo získal miesto vo videohrách, kde je potrebné v reálnom čase počítať výbuchy, oheň, vodu, ničenie objektov atď. Ale táto technológia sa ukázala ako mimoriadne užitočná aj pre profesionálov. PhysX sa aktívne používa najmä ako doplnok v programoch Autodesk 3ds Max a Autodesk Maya a umožňuje vám vytvárať simulácie tkanív, tekutín, tvrdých a mäkkých telies.
Samotný doplnok je možné bezplatne stiahnuť z webovej stránky NVIDIA.
Funkcia stereoskopie je technológia, ktorá v posledných rokoch zaznamenala druhý dych. Mnoho štúdií, ktoré okrem bežnej verzie vytvárajú trojrozmernú animáciu, sú povinné vydať stereofónnu verziu pre špeciálne upravené kiná. Spoločnosť NVIDIA vyvinula okuliare, ktoré vám umožnia pracovať s 3D modelmi v stereu. Princíp činnosti je založený na mechanizmoch uzávierky zabudovaných do okuliarov, ktoré na rozdiel od jednoduchých dvojfarebných okuliarov umožňujú prenos obrazu v plnom farebnom rozsahu.
Volumetrické 3D modely vo výrezoch samozrejme umožňujú lepšiu navigáciu v priestore vytváranej scény. Vytvorenie stereoskopického kina bez takejto technológie sa javí ako úplne nemysliteľné.
Výpočtový systém sledovania lúčov OptiX je technológia, ktorá umožňuje mnohonásobne rýchlejšie finálne fotorealistické vykreslenie vášho projektu! Stačí povedať, že slávna divízia špeciálnych efektov spoločnosti Lucas Films, Industrial Light & Magic, je zodpovedná za vizuálne efekty pre Pirátov z Karibiku, Iron Mana, Transformers, Indianu Jonesa atď. V súčasnosti buduje novú renderovaciu farmu založenú na Grafické karty NVIDIA.
Stojí za zmienku, že realistické technológie vykresľovania sa neobmedzujú iba na technológiu OptiX. NVIDIA nedávno získala mentálne snímky vykresľovača mentálnych lúčov. Po spoločnej práci na rozhraní medzi softvérom mental images a hardvérom NVIDIA bol predstavený nový a jedinečný produkt s názvom iray. Vývojári tvrdia, že iray bude zahrnutý v novej verzii mental ray 3.8. Veľmi skoro budeme schopní vykresliť naše projekty pomocou mentálneho lúča, pričom použijeme nie centrálny procesor, ktorý v skutočnosti nie je určený na takéto výpočty, ale grafický procesor NVIDIA.
Niekoľko slov v tomto článku by malo byť povedané o technológii CUDA, ktorú podporujú všetky najnovšie generácie grafických kariet NVIDIA. CUDA je architektúra, ktorá využíva silu GPU pre univerzálne výpočty. V skutočnosti ide o vývojové prostredie, ktoré vám umožňuje vykonávať akékoľvek výpočty, pre ktoré je vhodnejšia architektúra paralelného procesora. V súčasnosti architektúra CUDA podporuje programovacie jazyky C, C ++, Fortran a to nie je limit. Platforma CUDA poskytuje takmer neobmedzené možnosti použitia zdrojov GPU na výpočty akejkoľvek zložitosti.
Technológie nezostávajú stáť, skôr naopak, v posledných rokoch sme svedkami ich exponenciálneho rastu a vývoja nových smerov vývoja. Dnes už grafická karta v počítači 3D špecialistu nie je iba zariadením, ktoré zvyšuje snímkovú frekvenciu pri práci so zložitými 3D modelmi, ale aj nástrojom, ktorý urýchľuje prácu s 3D grafikou takmer v celej jej rozmanitosti.
Aj takáto výsada CPU minulých rokov, ako napríklad finálne vykreslenie, sa dnes celkom úspešne posúva na „plecia“grafických procesorov, čo takmer všade vedie k niekoľkonásobnému zvýšeniu rýchlosti výpočtu výsledného obrazu alebo videa.
