четверг, 27 августа 2020 г.

Тест-драйв HYPERPC PRO T7 STUDIO. Практический взгляд на платформу NVIDIA STUDIO.

Коллеги и друзья я приветствую вас в продолжении моего большого “многосерийного” обзора новинок компьютерного оборудования. В начале месяца на страницах isicad.ru я опубликовал первую часть статьи «Тест-драйв HYPERPC PRO T7 STUDIO. Взгляд на платформу NVIDIA STUDIO в действии».
В этом году специалисты CG-индустрии и проектирования много говорят о переменах и возможностях применения новейших технологий, включая AI и ML.

В новейшем тестировании и практической оценке решения и демонстрации возможностей NVIDIA STUDIO я постарался собрать максимум информации о десятом поколении процессоров Intel Core i9 и GPU линейки TITAN RTX и изучить возможности технологии NVIDIA NVLink.

Сразу замечу, что каждое из приложений по своему использует возможности CPU и GPU, а также может поддерживать и не поддерживать режим NVIDIA SLI, и в частности NVLink, а это может потребовать создания глобальных конфигураций оборудования системы под определенные задачи и приложения.

Видео-презентация возможностей систем на основе платформы NVIDIA STUDIO

Для демонстрации возможностей систем на основе платформы NVIDIA STUDIO я подготовил большой ролик на своем канале на YouTube. В данном видео я демонстрирую работу нескольких приложений, для которых выполнена оптимизация драйверов NVIDIA STUDIO и привожу примеры различных конфигураций под определенные задачи и приложения.

Результат теста в ПК ЛИРА 10

Программный комплекс ЛИРА 10 является лидирующим инструментом среди специалистов выполняющих расчеты конструкций зданий и сооружений. Я специально обратился к разработчикам и попросил предоставить мне на короткий период лицензию для тестирования HYPERPC PRO T7 STUDIO. Также разработчики предоставили модель Стадиона РОСТОВ-АРЕНА оригинальный расчет которой потребовал 72 часа, что по современным меркам очень долго.

Рис. 1. ПК LIRA 10 позволяет выполнять анализ конструкций зданий и сооружений высокого уровня детализации за очень короткое время и с высокой точностью. Футбольный стадион в г. Ростов-на-Дону. Объект: Футбольный стадион в г. Ростов-на-Дону, Разработчики проекта:  НИЛ НиСС МГСУ, ЦНИИПромзданий, Авторы расчетной модели:  Мкртычев О.В., Дорожинский В.Б., Бунов А.А., Колесников А.В.

Используя процессор десятого поколения Intel Core i9-10940X и SSD-накопитель Samsung SSD 970 EVO Plus расчет данной модели в ПК LIRA 10.10 занял всего 3,5 часа. Причем особенностью процесса является создание записи данных объемом около 19Гб, что на SSD M.2 выполняется во много раз быстрее в сравнении с классическим HDD. А полный объем всех данных, расчета составил 40 Гб.

Если вы являетесь специалистом по расчетам, и используете такие приложения как ЛИРА 10, я рекомендую присмотреться к выбору рабочей станции с многоядерными CPU и SSD накопителями M.2, на подобии рассмотренного в данном обзоре экземпляре HYPERPC PRO T7 STUDIO, что существенно ускоряет процесс вычислений и подготовки отчетов и сдачи документации на экспертизу. 


Презентационное видео подготовленное автором для компании ЛИРА-Софт посвященное возможностям ПК ЛИРА 10. Данное видео было создано с применением технологий NVIDIA RTX, V-Ray for Maya, DaVinci Resolve и NUKE

Инструменты Autodesk Maya с поддержкой GPU-ускорения

Вернемся еще раз к Maya. Данный пакет является отличным примером решения, активно использующего все возможности платформы NVIDIA STUDIO. Это не только визуализация изображений, но также использует возможности NVIDIA CUDA и OpenCL для вычислений деформаций и расчета каждого ключа анимации, и возможности API Direct3D для кэширования данных анимации. Эта прогрессивная технология развивается уже несколько лет и используется аниматорами для более быстрой работы над анимацией сложных моделей.

Рис. 2. Инструментарий Cached Playback доступный в Maya 2020 позволяет создавать кэш анимации модели и достигать большей производительности при воспроизведении анимации

Наличие двух GPU NVIDIA TITAN RTX позволяет распределить устройства для выполнения определенных задач, например указать GPU, память которого необходимо использовать при создании кэша анимации. Также, данный принцип можно использовать совместно с инструментарием GPU Cache, который позволяет использовать GPU для кэширования данных сцены.

 

Рис. 3. Инструментарий GPU Cache позволяет создавать кэш данных сцены, например геометрию модели Bifrost, в памяти GPU

Например, применение инструментария GPU Cache в Maya существенно ускоряет воспроизведение анимации сложной геометрии. Например процедурное-сгенерированных моделей, например с помощью Maya Bifrost.
Ряд тестов с моделями жидкостей, созданных с помощью Bifrost, показал высокую производительность рабочей станции HYPERPC PRO T7 STUDIO и GPU NVIDIA TITAN RTX в работе с данными анимации в кэше.


Отдельное внимание я всегда уделяю распределению вычислительных ресурсов между различными компонентами системы. В первой части я написал, что необходимо помнить о том, как выглядит процесс вашей работы и где может потребоваться максимум вычислительных возможностей, а где может потребоваться минимум.

Я специально записал видео, в котором показываю, как обычно выполняю конфигурацию системы для работы с Autodesk Maya и V-Ray. В частности, распределяю ресурсы двух GPU между двумя различными задачами, а также выбираю определенный тип API для графического ядра Maya Viewport 2.0.

Конфигурация Maya и V-Ray для оптимальной производительности на Multi-GPU системах.

В процессе тестирования рабочая станция HYPERPC PRO T7 показала себя с хорошей стороны в работе над комплексными проектами и моделями, а также анимацией. Пакет Maya является отличным и признанным инструментов среди разработчиков игр, а ускорение процессов визуализации (запекания текстур) и разработки образа может быть достигнуто с помощью высокопроизводительных CPU и GPU, а также высокоскоростной дисковой подсистемы.

 

Производительность работы Autodesk Revit 2021

Пакет Revit компании Autdoesk по праву считается всемирно признанным решением для архитекторов, конструкторов и дизайнеров, создающих потрясающие архитектурные проекты. В отличие от представленных выше приложений, у Revit принцип работы значительно отличается, но по сути, также формируется трехмерная модель, с заданными определенными свойствами каждой компоненты. Но сложные и комплексные модели, от CPU требуют большой вычислительной мощности, а также больших объемов оперативной памяти. А вот отображение модели, визуализация теней, затенение различными материалами, применение текстурных карт диффузного цвета и рельефности, а также высокое качество сглаживания линий и геометрии, может быть реализовано только с помощью высокопроизводительного GPU.

Учитывая резонансные вопросы, поднятые представителями сообщества архитекторов и проектировщиков о необходимости повышения производительности ядра и функционала Revit, а также оптимизации пакета под многопоточные архитектуры, я решил проверить Revit 2021 и проанализировать, какова будет производительность пакета на современном процессоре.

Рис. 4. Модель в Autodesk Revit, визуализируемая в режиме реалистичного затенения в видовом окне на рабочей станции HYPERPC PRO T7

Отличительной особенностью графического ядра Revit является применение API DirectX. Это обусловлено тесной интеграцией с платформой Microsoft Windows, широким диапазоном поддерживаемого оборудования и драйверов, а также поддержкой современных графических технологий, которые могут быть использованы в будущих версиях Revit для достижения высококачественной и реалистичной визуализации. В большинстве вычислительных задач, Revit использует CPU, но за счет грамотной разработки графического ядра, Revit активно использует возможности современных GPU для отображения и визуализации модели. Например, последние версии Revit поддерживают работу на нескольких GPU объединенных мостом SLI (NVLink), это превосходно сказывается на производительности в навигации и визуализации модели в виртуальном пространстве вида. Наиболее активно GPU используется при выборе режима реалистичной визуализации, отображении теней, эффекта Ambient Occlusion, отображения текстур и освещения.

Рис. 5. Возможности графического ядра Revit опираются на API DirectX и могут использовать вычислительные возможности двух GPU NVIDIA TITAN RTX в режиме SLI

Такие графические ускорители как NVIDIA TITAN RTX позволяют работать с комплексными моделями и использовать высококачественные текстурные карты для затенения в окнах панелей. Все это становится доступным благодаря использованию самого производительного GPU архитектуры NVIDIA Turing и 24 Гб графической памяти.

Также, применение multi-gpu системы позволяет использовать возможности таких ядер визуализации, поддерживаемых Revit, как V-Ray и Enscape. О V-Ray я подробно рассказал выше, а Enscape позволяет выполнять визуализацию хорошего качества в режиме реального времени и близка к визуализации с помощью Unreal Engine или Revit Live.

Ядро визуализации изображений. Интегрированное в Revit также поддерживает многопоточные вычисления, но для этого использует возможности CPU. Такие процессоры как Intel Core i9-10940X показали превосходный результат в тесте с визуализацией комплексной модели и пир использовании поддерживающих многопоточные вычисления функции, например пакетная печать, вычисление пересечения стен, открытии с сохранении комплексных сцен и др областях. Я настоятельно рекомендую почитать раздел документации, посвященный увеличению производительности Revit - Improve Revit Performance 

Рис. 6. Процесс визуализации сцены с помощью ядра визуализации Autodesk Raytracer, интегрированного в Revit

Чтобы максимально полно использовать возможности системы наподобие PRO T7, я дам несколько рекомендаций.

Используйте инструменты, поддерживающие многопоточные вычисления, например анализ модели, визуализация, пакетная печать и др.

Используйте возможности аппаратного ускорения графики в видовых окнах. Не бойтесь использовать высококачественные текстурные карты, объема графической памяти таких GPU как NVIDIA TITAN RTX достаточно, чтобы работать с большим количеством текстур высокого качества. Используйте GPU-Accelerated ядро визуализации, например V-Ray for Revit, это позволяет выполнять визуализацию гораздо быстрее в сравнении со стандартным инструментом визуализации, и в то же время, получить более качественный результат. Разработайте рабочий процесс на основе нескольких инструментов, на рынке плотно закрепилась связка Revit+3dsMax+Corona Renderer и Revit+3dsMax+V-Ray, а также используйте интерактивные движки, такие как Enscape, Lumion, Unreal Engine, Revit Live. Графические ускорители NVIDIA предоставляют все возможности для создания динамичного контента и красивых презентаций, и VR. Например, Unreal Engine превосходно подходит для моделирования VR-миров и поддерживает технологии платформы VR Works от NVIDIA прямо из коробки.

Проектирование в Autodesk Fusion 360

Пакет Autodesk Fusion 360 является одним из самых быстро-развиваемых машиностроительных приложений. Обладая современной архитектурой, адаптированной для работы на многоядерных и распараллеливаемых системах, превосходно подходит для работы на компьютерах разработанных на основе платформы NVIDIA STUDIO.

В отличие от классических САПР, подобных Revit и Inventor, во Fusion реализована полноценная поддержка многопоточных вычислений, что превосходно сказывается на применении возможностей процессоров подобных протестированному мною Core i9-10940X.

Рис. 7. Вычисление процесса создания модели с помощью ЧПУ станка во Fusion 360.

В процессе разработки модели во Fusion 360 каждая деталь будет представлена своей историей создания, а связи между деталями будут учтены. Но перерасчет таких сложных моделей (сборок) может потребовать большой вычислительной мощности, что хорошо компенсируется многопоточными процессорами и большим количеством ОЗУ. Также, в ряде инструментов Fusion 360 есть возможность применять возможности вычислений с помощью GPU. Так, вычисление нагрузок и деформаций может быть выполнено с применением GPU, что значительно ускоряет процесс вычислений и может повысить качество и точность результата.

Реализация возможностей с GPU-ускорением в T-FLEX CAD

Отечественная САПР T-FLEX CAD активно продолжает свое развитие и внедрение новых технологий. Уже не первый раз я обращаю свое внимание на реализацию в графическом ядре данной САПР многих интересных решений. В частности, новая версия T-FLEX CAD 17 превосходно подходит для идей платформы NVIDIA STUDIO. Разработчики активно сотрудничают с NVIDIA и внедряют множество технологий, оптимизированных для работы с GPU.

Рис. 8. Конфигурация графического ядра T-FLEX CAD 17

Пользователю предоставляются возможности для настройки аппаратного ускорения графики, высококачественного сглаживания и оптимизации отображения поверхностей элементов модели. Хочется выделить интересный момент. T-FLEX CAD является одним из немногих решений, которое активно поддерживает VR и может использовать всю высокую производительность GPU для отображения VR-изображений, а также предоставляет возможность выполнения навигации с помощью джойстиков. Системы NVIDIA STUDIO предоставляет все возможности для работы с VR-шлемами и даже для коллаборативной работы, когда несколько пользователей могут работать с моделью в виртуальном пространстве.

Новая версия T-FLEX CAD показала хорошую работу на протестированной мною системе PRO 7T STUDIO. Благодаря поддержке возможностей аппаратной визуализации и высококачественного сглаживания пользователи могут быстро создавать наброски образов и подготавливать презентационные материалы.

Рис. 9. Выбор режима трассировки луча на основе библиотеки NVIDIA OptiX в T-FLEX CAD 17

На текущий момент, T-FLEX CAD поддерживает вычисления на одном GPU, который отвечает за вывод изображения на дисплей. Но при наличии такого высокопроизводительного графического ускорителя как NVIDIA TITAN RTX, процесс создания изображений и работы со сложными моделями, не будет снижаться. А наличие большого объема графической памяти позволяет использовать качественные текстуры для материалов и для окружения, а также работать со сборками, содержащими тысячи деталей.

Рис. 10. Визуализация модели утюга с помощью NVIDIA OptiX в T-FLEX CAD

На мой взгляд, T-FLEX CAD недостает поддержки языка описания материалов NVIDIA MDL. Таким образом, пользователи могли бы воспользоваться преимуществами библиотеки NVIDIA vMaterials, которые превосходно поддерживаются NVIDIA OptiX, а язык описания материалов может помочь создавать собственные материалы и текстурные карты.

Интерактивная визуализация с Autodesk VRED

Машиностроительная область и область презентационных визуализацией, давно использует интерактивные системы визуализации. Легендарный инструмент многих промышленных дизайнеров и специалистов по моделированию — Autodesk VRED активно использует возможности нескольких технологий NVIDIA для формирования высококачественных образов.

Пакет VRED предоставляет возможности для моделирования аналитических поверхностей на основе кривых класса А, разработки высококачественных и визуально достоверных материалов, применения HDRI (IBL) освещения и многие другие.

В последних релизах VRED, появилось множество интересных решений, в частности поддержка виртуальной реальности и трассировка луча в режиме реального времени на GPU.

Рис. 11. Autodesk VRED 2021 превосходно использует технологии стека NVIDIA STUDIO и NVIDIA RTX Platform для моделирования и визуализации освещения машиностроительных моделей

Компьютеры на основе платформы NVIDIA STUDIO превосходно подходят для работы с VRED и его возможностями, как в области визуализации, так и вычислений. За счет активной поддержки многопоточных вычислений VRED полностью может задействовать возможности таких процессоров как рассмотренный в данной статье Intel Core i9-10940X, а также все возможности по визуализации, предоставляемых NVIDIA OptiX и даже NVIDIA AI Denoiser.

Дизайнерам нет необходимости ждать когда закончится визуализация в высоком разрешении, при использовании возможностей GPU NVIDIA TITAN RTX становится возможным применять высококачественное сглаживание геометрии и линий, а также алгоритмы трассировки луча, что во много раз увеличивает реализм формируемого образа.

Рис. 12. Виртуальное пространство в VRED может занимать всю область экрана, почти 3,5 миллиона пикселей при разрешении 2560x1440, приходится обрабатывать двум GPU NVIDIA TITAN RTX

Отдельного внимания заслуживает масштабируемость вычислительных возможностей VRED. Если будет недостаточно производительности NVIDIA TITAN RTX, вы можете увеличить их число до трех. Но для работы с комплексными моделями и при работе с большим количеством текстур, разработчики рекомендуют использовать конфигурации содержащие до 3х GPU NVIDIA Quadro RTX 8000, объединенных мостом NVLink (SLI). Благо, практически все решения от HYPERPC поддерживают апгрейд аппаратной части в сторону увеличения производительности. А рассмотренная и протестированная мною система на основе материнской платы ASUS WS X299 SAGE, очень хорошо подходит для создания конфигураций с тремя и более GPU. Как и в случае с классическими системами визуализации, Autodesk VRED может быть использован для визуализации с помощью нескольких узлов, объединенных локальной сетью. Поэтому, наличие двух рабочих станций, объединенных сетью в 10 Гбит, также повысить скорость работы над презентацией и во время демонстрации модели.

Применение Chaos Group Project Lavina и DXR

Пожалуй одно из самых необычных решений, обладающим потенциальной перспективой стать заменой таким приложениям как Autodesk VRED, является разрабатываемый компанией Chaos Group проект под названием Lavina. Это независимое standalone приложение, полноценно поддерживающее аппаратную трассировку лучшей на основе DirectX Raytracing (далее DXR).

В своей концепции, Project Lavina схож с такими решениями как VRED, Unreal Engine и Unity. Но ключевой особенностью данного решения является поддержка формата данных V-Ray Scene. Что это дает? Все очень просто. Создав модель и анимацию в 3ds Max, Maya, Revit, SketchUp и других пакетах, для которых есть V-Ray, она может быть экспортирована в V-Ray Scene и открыта в Standalone приложении Project Lavina и визуализироваться на отдельном экране как в качестве презентации, так и в процессе поиска решений. Это особенно важно при работе архитекторов и дизайнеров, которые могут проводить совместное обсуждение проекта.

Для того, что-бы наглядно показать процесс работы с Project Lavina, я записал специальное демонстрационное видео, в котором показана работа Project Lavina на рабочей станции HYPERPC PRO T7 STUDIO.

Презентация разрабатываемого компанией Chaos Group проекта под названием Project Lavina, активно использующего возможности DirectX Raytracing и работающего с форматом V-Ray Scene.

Когда Project Lavina приобретет больший функционал, а также позволит создавать боле комплексные модели затенения и освещения, возможности ядра на основе DirectX Raytracing, а в будущего и Vulkan Raytracing, будут применены в ядре визуализации V-Ray, что позволит значительно повысить производительность работы художников-визуализаторов.

Матрица поддержки технологий NVIDIA и стека NVIDIA STUDIO в приложениях

Для общего охвата поддерживаемых и реализованных из стека NVIDIA STUDIO технологий я создал специальную таблицу «Матрица поддержки технологий NVIDIA и стека NVIDIA STUDIO в приложениях». Эта матрица была специально разработана для участвовавших в данном тестировании приложений, я ее сохранил в формате PDF и вы самостоятельно можете загрузить её к себе на компьютер и узнать, какие технологии NVIDIA и используемые в стеке NVIDIA STUDIO, поддерживаются выбранным вами приложением.


Рис. 13. Технологии NVIDIA используемые в прикладных приложениях, поддерживаемых в стеке NVIDIA STUDIO

Если присмотреться к представленным в матрице приложениям, практически каждое из них поддерживает технологии NVIDIA CUDA и NVIDIA OptiX. Это нам прекрасно показывает, как обширно проникли в наши инструменты решения, разработанные специалистами NVIDIA и насколько серьезно проникли технологии вычислений на GPU в область дизайна и проектирования.

Многие приложения уже сейчас развивают поддержку других технологий и в ближайших версиях мы получим ряд новых возможностей основанных как на машинном обучении, так и на высокой производительности оборудования следующего поколения.

Загрузить матрицу поддержки технологий NVIDIA>>

Общий взгляд на результаты тестирования

Подводя итоги моего двухмесячного тестирования рабочей станции, я могу сказать что на текущий момент мы имеет наиболее сбалансированное и оптимальное решение, предоставляющее максимально высокопроизводительное решение, способное с высочайшей скоростью выполнять вычисления и обрабатывать большие массивы данных.
Но хочется заметить, что оптимизация и высокая скорость работы будут обеспечены только при грамотном и продуманном распределении ресурсов и конфигурации приложений.

Пользователю необходимо выбрать правильную тактику работы и конфигурации ПО, а далее, оптимизированный драйвер NVIDIA STUDIO позволит получить максимум производительности в конкретном приложении, под которое выполнены оптимизации драйвера.
Настроив драйвер и ПО, мне удалось получить сбалансированное решение и повысить скорость своей работы, а также устранить продолжительные повторные визуализации.

Благодарности

Благодарю компании HYPERPC и NVIDIA за предоставленное для тестирования и обзора оборудование и информационную поддержку в технических вопросах.

Также выражаю благодарность компании ЛИРА-Софт за предоставленное ПО и тестовую модель, с помощью которой удалось собрать данные тестов.

Обзоры ноутбуков MSI на основе платформы NVIDIA STUDIO

На портате RENDER.RU в прошлом году я открыл серию публикаций посвященных платформе и стеку NVIDIA STUDIO. В моем распоряжении оказались два ноутбука компании MSI:

MSI Prestige P65 Creator 9SF - инициатива RTX STUDIO в металле

Тестирование мобильной рабочей станции MSI Mobile Workstation WS65

Дополнительные материалы для изучения

Платформа NVIDIA RTX 

Платформа NVIDIA Omniverse 

Стэк NVIDIA STUDIO

Комментариев нет: