Dwie szkoły renderowania: CPU vs GPU



Opublikowane: 08 mar / 2017 Kategoria: Aktualności, Tagi: , , , , , ,

Renderowanie CPU vs GPU? Co wybrać? Dla jakich projektów dana technika jest dobra, a dla jakich niekoniecznie?


Renderowanie CPU a GPU

Czym się różnią? Które lepsze? Są to zasadnicze pytania, które każdy grafik i animator sobie zadał nieraz. Oto zestawienie tych dwóch technologii i wyjaśnienie, która do czego się najlepiej nadaje. Przedstawiamy porównanie najczęstszych wad i zalet.


Czym jest renderowanie CPU?

Jest to wytwarzanie obrazu w silniku takim jak V-Ray Adv za pomocą procesora. Ma to swoje plusy i minusy. Plusami są zdecydowanie takie czynniki jak: dokładność wytwarzanego obrazu, mnogość funkcji do wykorzystania  i „inteligencja” (o tym niżej) pojedynczej jednostki CPU, zaś sprzęgnięcie wielu procesorów (np. w firmie) w całość daje możliwość stworzenia prawdziwej farmy renderującej małym nakładem pracy i przy podstawowej wiedzy informatycznej.

Czym jest wyżej wspomniana „inteligencja”? Przy renderowaniu obrazu, wszystko musi zostać obliczone, każdy promień światła, każdy cień. Jednostka CPU jest w stanie stwierdzić i ocenić które np. równoległe promienie światła, mają podobną drogę do pokonania i łączy je w grupy, by następnie obliczyć je jako zgrupowania promieni świetlnych. Jest to funkcja, której jednostki GPU nie posiadają.


Czym jest renderowanie GPU?

Jest to stosunkowo młoda technika renderowania obrazu przy pomocy karty graficznej, wciąż rozwijana, jednak już przynosząca ogromne rezultaty. Na wstępie zaznaczam, że najlepszym rozwiązaniem do renderingu GPU będą karty graficzne Nvidia GTX, ze względu na obecność rdzeni CUDA.

Na chwilę obecną na rynku najmocniejszy procesor logiczny to Intel Xeon E7-8890 v4 (60M Cache, 2.20 GHz) posiada 24 fizyczne rdzenie, a na każdy rdzeń 2 wątki co daje razem 48 wątków. Przyjmując, że jesteśmy posiadaczami „superstacji’, tzw. farmy renderującej możemy posiadać dwa takie procesory, czyli 96 wątków – wynik zadowalający jak na procesor. Albowiem przykładowo, Nvidia GTX 970 posiada aż 2048 rdzeni strumieniowych CUDA, i każdy z nich jest gotów do renderowania. Biorąc pod uwagę fakt, że wyspecjalizowane płyty główne mogą mieć podpięte kilka, a nawet kilkanaście takich kart, daje to potężną moc obliczeniową przy stosunkowo niewielkim budżecie.

Trzeba jednak zaznaczyć, że nie każdy silnik renderujący daje możliwość renderowania przy pomocy GPU, a niektóre z nich mają pewne ograniczenia. Np. silnik renderujący V-Ray RT, na dzień dzisiejszy daje świetne rezultaty, natomiast udostępnia niespełna ponad 70% efektów wizualnych silnika V-Ray Adv (CPU).


Porównanie prędkości renderowania GPU vs CPU
\
\

Porównanie jakości między renderem CPU a GPU
 


Podsumowującym pytaniem nie jest którą metodę renderowania wybrać, ale…
dla KOGO są przeznaczone wyniki renderowania?

Architekci:
potrzebują hiperrealizmu i precyzji. Na pewno więc będą potrzebowali renderowania CPU, które trwa niestety dłużej. Wyrenderowane prace dadzą jednak oszałamiające rezultaty, które z pewnością przeniosą się na rewelacyjną prezentację Waszych projektów architektonicznych.Optymalnym zestawieniem będzie tu przykładowo: dwuprocesorowa stacja robocza i praca na silniku V-Ray.
Wizualizacja architektoniczna zrobiona w V-Ray
Wizualizatorzy:
Tutaj raczej jest pełna dowolność. Chociaż występuje pewna zależność: otóż, jeżeli jesteś debiutującym studiem, warto zastanowić się nad renderingiem GPU, pomimo kilku niedociągnięć, jego olbrzymia szybkość będzie na pewno atutem. Jest to idealne rozwiązanie, gdy projekt będzie wymagał wielu poprawek z rzędu. Np. kiedy klienci w zmieniają zdanie (nawet kilkukrotnie) po obejrzeniu gotowej już wizualizacji. Przykładowa stacja robocza to jednoprocesorowa jednostka np. Intel i7 6700 (jeśli potrafimy „kręcić” procesory to warto wybrać wersję K) oraz dwie lub więcej karty graficzne (np. Nvidia GTX 1080) – tu rozważnie wybierać trzeba płyty główne i zasilacze. Jednak gdy, jako wizualizator, wyrobimy sobie już markę, a klienci będą darzyć nas zaufaniem, wtedy warto będzie zastanowić się nad renderem CPU i zacząć pracę na poziomie architekta.
Wizualizacja architektoniczna zrobiona w V-Ray 2

 

Media i rozrywka:
Jeżeli chodzi o animację i filmy animowane to zaczynamy wchodzić w zupełnie inne standardy. Przestajemy mówić o pojedynczym renderze budynku czy też wnętrza, a zaczynamy poruszać temat całej sekwencji renderów, które mogą mieć setki albo nawet tysiące klatek do wyrenderowania. Wielu producentów zwróci się z tym zadaniem do farm renderujących, jednak na dzień dzisiejszy mamy już możliwość wyrenderowania własnej, hiperrealistycznej i złożonej animacji w zaciszu własnej firmy. Silnik V-Ray daje możliwość stworzenia farmy renderującej za pomocą kilkunastu kliknięć (dosłownie), a komputery w firmie i tak muszą być zakupione.

Wizualizacja architektoniczna zrobiona w V-Ray 3

Wybór metody renderowania a farmy renderujące

 

Farma renderująca
Jeśli mowa o CPU, szacując, że w firmie posiadamy 10 komputerów ze standardowymi 8-wątkowymi procesorami, i każdy podepniemy sieci (do farmy) to okazuje się, że mamy do dyspozycji aż 80 wątków. Brzmi dobrze! Mało tego, V-Ray pobiera tyle mocy obliczeniowej na ile dany komputer mu w tym czasie udostępni. Mówiąc krócej, każda podpięta maszyna jest cały czas do dyspozycji pracowników.

Sytuacja z GPU jest analogiczna, możemy spiąć ze sobą wiele stacji roboczych, które będą posiadały układy graficzne. Plusem tego rozwiązania jest szybkość renderowania za stosunkowo niewielką cenę. Przykładowo 10 stacji roboczych wyposażonych w karty graficzne ze średniej półki renderują kilkadziesiąt do kilkaset razy szybciej niż jednostki oparte na renderingu CPU w tym samym przedziale cenowym. Minus jest taki sam jak powyżej, czyli brak niektórych efektów i nieco gorsza jakość, w stosunku do renderu CPU. Jednak wprawiony grafik powinien sobie z tym poradzić.

Wiemy, że nawet po przeczytaniu tego artykułu dobór szkoły renderowania może zdawać się wciąż niejasny, głównie dla tego, że nie ma ogólnej i wyczerpującej odpowiedzi na ten temat, każda będzie miała swoje plusy i minusy. Z myślą o naszych klientach zapraszamy do kontaktu i konsultacji, nasi doradcy techniczni precyzyjnie odpowiedzą na wszelkie pytania odnośnie renderingu (i nie tylko) pod kątem Państwa działalności.