Nvidia rtx 2080ti perfomance test in octane render 4.0, 2018, 2019

Сфера применения

Рендеринг сцен используется в: компьютерных видеоиграх, симуляторах, фильмах, рекламных роликах, телевизионных спецэффектах и архитектурной 3D визуализации. Каждая сфера деятельности использует различный баланс функций и методов просчета. Рассмотрим пару примеров применения рендеринга более детально:

В этой рекламе производитель заменил настоящую пачку чипсов на 3d модель с последующим рендером. Это позволило сэкономить много времени при производстве рекламного ролика на разные рынки сбыта. Поскольку пачка чипсов для разных стран будет выглядеть по-разному, нет необходимости снимать сотни дублей с разными вариантами пачки. Достаточно одного ролика, а пачку теперь можно сделать любую.

Теперь на телеэкране реальным можно сделать все и всех. Нет необходимости в макетах, манекенах, париках, гриме. 3d модель с последующим рендерингом экономит время и средства необходимые на производство спец-эффектов.

Рендер студии Viarde, сделанный для одной из мебельных фабрик. Производителям мебели, света, техники т.п., больше нет необходимости оплачивать дорогостоящие фото студии, чтобы наилучшим образом представить свои продукты. За несколько дней и с намного меньшей стоимостью это сделают студии занимающиеся 3d визуализацией.

BRDF (двунаправленная функция распределения отражений)

         BRDF рассматривается как функция, которая описывает отражательные свойства поверхности. В компьютерной графике существуют разные BRDF модели, некоторые из них не физически корректные. Что бы быть физически корректной, модель должна проявлять качества взаимообмена (взаимности) и сохранения энергии. Под взаимностью я имею ввиду принцип взаимообмена Гермгольца, в котором говорится, что исходящие и приходящие световые лучи могут взаимозаменяться, не воздействуя на результат BRDF.

         BRDF которые используются в PBR шейдерах Substance, основаны на Диснеевском принципе отражения, который в свою очередь основан на распределении микрограней GGX. GGX предлагает одно из лучших решений в условиях зеркального отражения, так как имеет меньший пик освещения и большую глубину проникновения что, кстати говоря, выглядит реалистичней, как показано на рис. 8.

Рисунок 8.

        На рисунке выше показано, что при одинаковой шероховатости поверхности, GGX позволяет получить:

  • больше деталей в отражении;
  • более реалистичный блик от прямых лучшей;
  • блики имеют более короткий пик и длиннее хвост.

Кстати, GGX отражения уже внедрили в VRay 3.1.

Основные достоинства V-Ray:

1. Поддерживает сетевой рендер несколькими компьютерами.

2. Очень широкий спектр настроек для разных задач связанных с трехмерной графикой.

3. Огромный набор материалов.

4. Поддерживает большой набор пассов для композинга картинки или видео.

Corona Renderer — это внешний современный высокопроизводительный фотореалистичный рендер, доступный для Autodesk 3ds Max, MAXON Cinema 4D. Разработка Corona Renderer началась еще в 2009 году как сольный студенческий проект Ондржея Карлика в Чешском техническом университете в Праге. С тех пор Corona превратилась в коммерческий проект, работающий полный рабочий день, после того как Ондржей основал компанию вместе с бывшим художником компьютерной графики Адамом Хотови и Ярославом Крживанеком, доцентом и исследователем в Карловом университете в Праге. В августе 2017 года компания стала частью Chaos Group, что позволило дальнейшее расширение и рост. Несмотря на свой молодой возраст, Corona Renderer стал очень конкурентноспособным рендером, способным создавать высококачественные результаты.

Главное достоинство Corona Renderer это очень реалистичная визуализация при простых настройках системы. Она отлично подойдет для новичков, перед которыми стоят простые задачи.

Методы рендеринга

Существует большое количество методов рендеринга, но наиболее известными являются следующие три:

1. Растеризация (Scanline). Данный метод подразумевает, что расчет происходит не попиксельно, а целыми гранями, полигонами и крупными участками поверхности. При этом в рисунке никак не учитывается эффект перспективы относительно наблюдателя или рядом находящихся объектов. Иными словами, при растеризации формируются только те полигоны, которые ближе всего по оси Y. Поэтому никаких динамических теней, отражений и прочего не предусмотрено (только зашитая статика окраски полигона). Однако, данный метод позволяет очень быстро генерировать изображения, поэтому он используется во многих играх.

2. Трассировка лучей (Raytracing). Данный метод подразумевает, что расчет цвета пикселей происходит следующим образом. Существует условный экран с 2D-изображением и точка фокуса относительно этого экрана. Из точки фокуса «как бы» выпускаются лучи в сторону сцены (каждого пикселя этого условного экрана). Если встретился 3D-объект, то используется его цвет. Если же объекта в сцене нет, то используется цвет фона. При этом каждый луч отскакивает от трехмерных объектов некоторое количество раз и тем самым корректируются цвета остальных пикселей (чем больше отскоков, тем выше качество картинки и ее реалистичность). Данный метод требует достаточно много вычислительных мощностей, поэтому он чаще всего применяется для предварительного рендера, нежели для визуализации в реальном времени.

Примечание: Облеченным методом является Raycasting, при котором лучи не отскакивают. Расчет происходит только для первого столкновения с 3D-объектом.

3. Расчет отраженного луча (Radiosity). Данный метод подразумевает, что каждый пиксель или небольшой участок наделяются определенным цветом. Каждый их этих пикселей (участков) может излучать, поглощать или отражать лучи. Затем для каждого пикселя (участка) происходит учет накопления лучей и формируется более реалистичный цвет (вторичные отражения, мягкие тени и прочее). Таким образом, картинка становится более качественной (чем больше итераций подсчета, тем выше качество). Данный метод требует очень много вычислительных ресурсов, поэтому он применяется в предварительной визуализации.

Теперь, вы знаете что такое рендер, зачем он нужен и для чего применяется.

  • Что такое dll файл (библиотека)?
  • Что такое Ethernet?

Виды рендеринга

В зависимости от возможности сделать вычисления параллельными существуют:

  • многопоточный рендеринг — вычисления выполняются параллельно в несколько потоков, на нескольких ядрах процессора,
  • однопоточный рендеринг — в этом случае вычисления выполняются в одном потоке синхронно.

Существует много алгоритмов рендеринга, но все их можно разделить на две группы по принципу получения изображения: растеризация 3д моделей и трасировка лучей. Оба способа используются в видеоиграх. Но трасировка лучей чаще используется не для получения изображений в режиме реального времени, а для подготовки так называемых лайтмапов — световых карт, которые предрасчитываются во время разработки, а после результаты предрасчета используются во время выполнения.

В чем суть методов? Как работает растеризация и трасировка лучей? Начнем с растеризация.

Растеризация полигональной модели

Сцена состоит из моделей, расположенных на ней. В свою очередь каждая модель состоит из примитивов.
Это могут быть точки, отрезки, треугольники и некоторые другие примитивы, такие как квады например. Но если мы рендерим не точки и не отрезки, любые примитивы превращаются в треугольники.

Задача растеризатора (программа, которая выполняет растеризацию) получить из этих примитивов пиксели результирующего изображения. Растеризация в разрезе графического пайплайна, происходит после вершинного шейдера и до фрагментного (Статья про шейдеры).

В случае с отрезком нужно получить пиксели линии соединяющей две точки, в случае с треугольником пиксели которые внутри него. Для первой задачи применяется алгоритм Брезенхема, для второй может применяться алгоритм заметания прямыми или проверки барицентрических координат.

Сложная модель персонажа состоит из мельчайших треугольников и растеризатор генерирует из неё вполне достоверную картинку. Почему тогда заморачиваться с трассировкой лучей? Почему не растеризовать и все? А смысл вот в чем, растеризатор знает только своё рутинное дело, треугольники — в пиксели. Он ничего не знает об объектах рядом с треугольником.

А это значит что все физические процессы которые происходят в реальном мире он учесть не в состоянии. Эти процессы прямым образом влияют на изображение. Отражения, рефлексы, тени, подповерхностное рассеивание и так далее! Все без чего мы будем видеть просто пластмассовые модельки в вакууме…
А игроки хотят графоний! Игрокам нужен фотореализм!

И приходится графическим программистам изобретать различные техники, чтобы достичь близости к фотореализму. Для этого шейдерные программы используют текстуры, в которых предрассчитаны разные данные света, отражения, теней и подповерхностного рассеивания.

В свою очередь трассировка лучей позволяет рассчитать эти данные, но ценой большего времени рассчета, которое не может быть произведено во время выполнения. Рассмотрим, что из себя представляет этот метод.

Трасировка лучей (англ. ray tracing)

Помните о корпускулярно волновом дуализме? Напомню в чем суть: свет ведёт себя и как волны и как поток частиц — фотонов. Так вот трассировка (от англ «trace» прослеживать путь), это симуляция лучей света, грубо говоря. Но трассирование каждого луча света в сцене непрактично и занимает неприемлемо долгое время.

Мы ограничимся относительно малым количеством, и будем трассировать лучи по нужным нам направлениям.
А какие направления нам нужны? Нам надо определять какие цвета будут иметь пиксели в результирующей картинке. Тоесть количество лучей мы знаем, оно равно количеству пикселей в изображении.

Что с направлением? Все просто, мы будем трассировать лучи в соответствии с точкой наблюдения (то как наша виртуальная камера направлена). Луч встретится в какой-то точке с объектом сцены (если не встретится, значит там темный пиксель или пиксель неба из скайбокса, например).

При встрече с объектом луч не прекращает своё распространение, а разделяется на три луча-компонента, каждый из которых вносит свой вклад в цвет пикселя на двумерном экране: отражённый, теневой и преломлённый. Количество таких компонентов определяет глубину трассировки и влияет на качество и фотореалистичность изображения. Благодаря своим концептуальным особенностям, метод позволяет получить очень фотореалистичные изображения, однако из-за большой ресурсоёмкости процесс визуализации занимает значительное время.

⇡#Кодирование/декодирование видео

Все различия, которые можно обнаружить между чипами семейства Turing в задачах кодирования и декодирования видео на блоках фиксированной функциональности NVENC и NVDEC, связаны с тактовыми частотами того или иного GPU. Единственным исключением является графический процессор TU117 в составе GeForce GTX 1650, которому достался NVENC архитектуры Volta, более слабый в стандарте HEVC. А в целом ускорители NVIDIA абсолютно доминируют в подобных задачах.

Для просмотра фильмов вплоть до разрешения 4К декодера чипов AMD вполне достаточно, но у Turing есть огромный запас быстродействия для кодирования видеопотока с повышенным качеством изображения. Кроме того, среди «красных» дискретных ускорителей пока лишь Radeon RX 5700 и Radeon RX 5700 XT умеют декодировать в железе стандарт VP9, который активно применяют стриминговые сервисы.

Хронология важнейших публикаций

  • 1968 Ray casting (Appel, A. (1968). Some techniques for shading machine renderings of solids. Proceedings of the Spring Joint Computer Conference 32, 37—49.)
  • 1970 Scan-line algorithm (Bouknight, W. J. (1970). A procedure for generation of three-dimensional half-tone computer graphics presentations. Communications of the ACM)
  • 1971 Gouraud shading (Gouraud, H. (1971). Computer display of curved surfaces. IEEE Transactions on Computers 20 (6), 623—629.)
  • 1974 Texture mapping (Catmull, E. (1974). A subdivision algorithm for computer display of curved surfaces. PhD thesis, University of Utah.)
  • 1974 Z-buffer (Catmull, E. (1974). A subdivision algorithm for computer display of curved surfaces. PhD thesis)
  • 1975 Phong shading (Phong, B-T. (1975). Illumination for computer generated pictures. Communications of the ACM 18 (6), 311—316.)
  • 1976 Environment mapping (Blinn, J.F., Newell, M.E. (1976). Texture and reflection in computer generated images. Communications of the ACM 19, 542—546.)
  • 1977 Shadow volumes (Crow, F.C. (1977). Shadow algorithms for computer graphics. Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 1977) 11 (2), 242—248.)
  • 1978 Shadow buffer (Williams, L. (1978). Casting curved shadows on curved surfaces. Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 1978) 12 (3), 270—274.)
  • 1978 Bump mapping (Blinn, J.F. (1978). Simulation of wrinkled surfaces. Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 1978) 12 (3), 286—292.)
  • 1980 BSP trees (Fuchs, H. Kedem, Z.M. Naylor, B.F. (1980). On visible surface generation by a priori tree structures. Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 1980) 14 (3), 124—133.)
  • 1980 Ray tracing (Whitted, T. (1980). An improved illumination model for shaded display. Communications of the ACM 23 (6), 343—349.)
  • 1981 Cook shader (Cook, R.L. Torrance, K.E. (1981). A reflectance model for computer graphics. Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 1981) 15 (3), 307—316.)
  • 1983 Mipmaps (Williams, L. (1983). Pyramidal parametrics. Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 1983) 17 (3), 1—11.)
  • 1984 Octree ray tracing (Glassner, A.S. (1984). Space subdivision for fast ray tracing. IEEE Computer Graphics & Applications 4 (10), 15—22.)
  • 1984 Alpha compositing (Porter, T. Duff, T. (1984). Compositing digital images. Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 1984) 18 (3), 253—259.)
  • 1984 Distributed ray tracing (Cook, R.L. Porter, T. Carpenter, L. (1984). Distributed ray tracing. Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 1984) 18 (3), 137—145.)
  • 1984 Radiosity (Goral, C. Torrance, K.E. Greenberg, D.P. Battaile, B. (1984). Modelling the interaction of light between diffuse surfaces. Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 1984) 18 (3), 213—222.)
  • 1985 Hemi-cube radiosity (Cohen, M.F. Greenberg, D.P. (1985). The hemi-cube: a radiosity solution for complex environments. Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 1985) 19 (3), 31—40.)
  • 1986 Light source tracing (Arvo, J. (1986). Backward ray tracing. SIGGRAPH 1986 Developments in Ray Tracing course notes)
  • 1986 Rendering equation (Kajiya, J.T. (1986). The rendering equation. Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 1986) 20 (4), 143—150.)
  • 1987 Reyes algorithm (Cook, R.L. Carpenter, L. Catmull, E. (1987). The reyes image rendering architecture. Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 1987) 21 (4), 95—102.)
  • 1991 Hierarchical radiosity (Hanrahan, P. Salzman, D. Aupperle, L. (1991). A rapid hierarchical radiosity algorithm. Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 1991) 25 (4), 197—206.)
  • 1993 Tone mapping (Tumblin, J. Rushmeier, H.E. (1993). Tone reproduction for realistic computer generated images. IEEE Computer Graphics & Applications 13 (6), 42—48.)
  • 1993 Subsurface scattering (Hanrahan, P. Krueger, W. (1993). Reflection from layered surfaces due to subsurface scattering. Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 1993) 27 (), 165—174.)
  • 1995 Photon mapping (Jensen, H.J. Christensen, N.J. (1995). Photon maps in bidirectional monte carlo ray tracing of complex objects. Computers & Graphics 19 (2), 215—224.)
  • 1997 Metropolis light transport (Veach, E. Guibas, L. (1997). Metropolis light transport. Computer Graphics (Proceedings of SIGGRAPH 1997) 16 65—76.)

В Викисловаре есть статья «рендеринг»

Разница восприятия

Реакция покупателей на отличие построенного дома от рендера может быть разной. Если одни воспринимают эти картинки как некую условность, то для других несовпадение колера цветочков на нарисованной и реальной клумбе становится личной трагедией. А для более активных граждан – и поводом обратиться в суд.

Был, например, такой случай, когда в адрес застройщика подали иск за то, что на рендере была нарисована некая елочка, а по факту ее во дворе не оказалось. Еще одну историю, граничащую с безумством, рассказали в ГК «Гранель». Объект компании был сдан глубокой осенью. И один из покупателей на полном серьезе требовал компенсацию за то, что в реальности трава на газоне оказалась желтой, а не зеленой, как на картинке.

Немало претензий предъявляется к рендерам квартир с отделкой. Застройщики уже убедились, что несовпадение цвета плитки или рисунка обоев приводит некоторых покупателей в состояние исступления

И потому относятся к изображениям интерьера с предельной осторожностью

Однако самые распространенные расхождения картинки и действительности связаны с фасадами здания. В компании «Метриум» припомнили шквал негатива от дольщиков, когда застройщик сделал облицовку, отличавшуюся даже не по цвету, а по оттенку. Люди были очень недовольны и массово писали жалобы. Впрочем, такая реакция характерна не для стандартного жилья, а для проектов бизнес-класса и выше, где покупатели более требовательные.

Допустимая ложь

Мечта – это, конечно, здорово. Но тем горше разочарование покупателя, когда готовый проект выглядит совсем не так, как на картинке. А ведь это совсем не редкость.

Почему так происходит? Рендер, как правило, делается на основе концептуальных архитектурных решений, но за три года (к моменту завершения строительства) многое может поменяться. Так, определенный вид плитки могут снять с производства либо игровые элементы детской площадки могут перетерпеть изменения у изготовителя. Бывает и так, что за время строительства появляются более инновационные и качественные детали интерьера, чем те, что были заложены в проекте, – например, осветительные приборы.

Может отличаться и тип озеленения, если к началу работ по благоустройству застройщик по какой-либо причине выберет другие растения. Наконец, за время строительства могут измениться нормы и требования к объекту. Строительной компании придется подстроиться и, возможно, немного скорректировать проект.

И хотя девелоперы утверждают, что порядка 90% рендеров правдивы, сами же они говорят, что без допустимой лжи в рекламе не обойтись. Это означает, что картинка все равно будет приукрашенной. На пустырях нарисуют клены, на небе – солнышко, а на дорожках – дружелюбных соседей. И пусть деревья не приживутся, солнце будет светить три дня в году, а соседи попадутся хмурые – это ведь не обман, так? Если сравнить архитектуру с едой, то рендер – это сервировка. У красиво поданного блюда состав продуктов не меняется, но воспринимается оно намного приятнее.

Совсем другое дело – это откровенная ложь девелопера. Например, в рендере изображено пять этажей, а построено пятнадцать. Или нарисован благоустроенный парк с велодорожками, а на деле оказалась промзона. Справедливости ради отметим, что таких вопиющих случаев на рынке единицы. Дело в том, что девелоперам невыгодно слишком приукрашивать действительность. Продавать объект по изображениям, не соответствующим реальности, – не только глупо, но и опасно. Репутация компании может серьезно пострадать, а продажи, соответственно, снизиться.

В чем отличие 3d моделирования?

Когда мы работаем с графикой это активный рабочий процесс, который использует возможности железа иначе, чем рендеринг. Например, мы создаем модель машины, которая состоит из полигонов с модификаторами, деформерами, отражениями, клонированием, изгибами и т.д. Компьютер тоже проводит немало расчетов во время этого процесса, но почти все они проводятся исключительно на одном ядре процессора.

Почему так? Потому что сцена строится с определенной иерархией и процессору нужно обработать всю эту структуру пошагово. CPU не может распараллелить большинство этапов на отдельные ядра, так как почти все этапы связаны и зависят друг от друга.

В практическом смысле это означает, что даже если у вас топовый процессор с кучей ядер, моделлинг не пойдет быстрее и вьюпорт не будет работать быстрее. Для лучшей производительности при моделировании и активной работы со сценой будет предпочтителен процессор с наибольшей тактовой частотой отдельного ядра, а не их количеством.

Лучший процессор – максимум ядер с максимальной тактовой частотой?

Вполне закономерный вывод, ведь тогда мы сможем максимально быстро рендерить и работать, благодаря такому процессору. Вообще да, но практически так не бывает.

Из-за высокого энергопотребления и, как следствие, выделения тепла есть ряд ограничений не позволяющий создать чудо процессор, который одинаково хорош в обоих аспектах. Между количеством CPU ядер и максимальной тактовой частотой есть взаимосвязь и чем больше ядер имеет конкретный процессор, тем ниже предельные значения по тактовой частоте этих ядер. И, напротив, если у процессора меньше ядер, их можно сделать более быстрыми.

Однако, технологии не стоят на месте и производители процессоров Intel и AMD нашли решение для этой проблемы – turbo boost.

Турбо буст и турбо ядра

Представьте, что мы снова используем компьютер для моделирования и нагружаем 1-2 ядра, остальные в простое. Технология турбо буста разгоняет эти ядра в пределах безопасных пределов по энергопотреблению и тепловыделению, чтобы добиться максимальной производительности. Технология от производителя, бояться нечего. После того как будут достигнут предел по температуре, тактовая частота будет понижена до стандартной, чтобы не нанести вред самому процессору.

Таким образом, мы по сути и получаем многоядерный процессор со средними частотами, который, однако, может выдать большую производительность на 1-2 ядрах, когда нужно при остальных в простое.

На этом обзорная часть заканчивает и переходим к выбору комплектующих для лучшего компьютера для 3D моделирования и рендеринга.

Как правильно выбрать видеокарту

Есть несколько основных вещей, которые следует учитывать при покупке. Более высокое разрешение, с которым вы работаете (или играете), требует больше памяти. Если вы собираетесь работать с разрешением 4K на экране или с более крупными текстурами, вам нужна видеокарта с большим объемом памяти. 8 ГБ или больше теперь распространено на картах более высокого уровня.

Количество ядер действительно определяет общую мощность рендеринга карты. Они значительно различаются по различным уровням цены и производительности: от карточек начального уровня 100$ до бегемотов 1000$+.

Тактовая частота графической карты указана в виде базовой цифры и «повышения GPU». Подобно режиму Turbo на процессорах Intel, когда видеокарта находится под большой нагрузкой, она будет работать на более высокой тактовой частоте для повышения производительности, пока не достигнет заранее определенного максимума, который установлен во избежание перегрева.

Не забудьте также рассмотреть дисплей (ы), с которыми вы работаете, и выходные данные видеокарты, которую вы покупаете. Все современные видеокарты используют только цифровые видеовыходы, либо HDMI, либо DisplayPort (это может быть либо маленький квадратный разъем miniDP, либо большой D-образный разъем).

Для дисплеев 4K или 5K все графические карты теперь поддерживают, по крайней мере, стандарты DisplayPort 1.4 и HDMI 2.0, которые предлагают полосу пропускания, необходимую для частоты обновления 60 Гц — что было серьезной проблемой на старых графических картах, когда дисплеи с более высоким разрешением впервые стали популярным предложением для некоторых много лет назад. Когда 8K-дисплеи наконец станут более доступными, эта проблема снова встанет на ноги.

И, наконец, единственная самая большая разница в производительности графических карт, которая может быть очевидна для некоторых читателей, — это аппаратная генерация серии карт, всегда кодируемая для справки. Nvidia называет свои карты в честь ученых — Паскаля, Тьюринга и т. Д., В то время как AMD немного более неясна, с Polaris и более новой архитектурой Vega, которая сейчас представлена на рынке.

Nvidia и AMD выпускают новую серию видеокарт примерно каждые два года, а когда выходит новое поколение, это означает повышение планки во всех технических областях — больше ядер, больше памяти, больше пропускной способности и больше функций, часто сжимая в ту же мощность и тепловые требования карты предыдущего поколения.

Для наилучшей производительности и лучшей перспективы, смотрите только в сторону новых видеокарт.

Не забываем о деталях

Показываем красивый свет

Атмосферу может создать притягательный свет солнца или фонарей.

Человек, который занимается фотографией, будет только рад, что в его будущей квартире такой красивый свет. Самое главное, чтобы он действительно там «появлялся». Приукрасить, но не соврать. Помним об этом.

При наличии красивого вечернего освещения заказываем изображения здания вечером . Крайне актуально для проектов с уникальными архитектурными решениями.

Делаем дом «живым»

Интересное решение сделать один и тот же рендер в разное время суток. Тогда на сайте получится эффектная анимация с «живым» домом и загорающимися окнами.

Используем инфоповоды

8 марта, 23 февраля, День семьи, любви и верности, Новый год, – всё это можно эффективно использовать при создании рендеров. Отдел маркетинга точно поблагодарит вас. В период новогодних рекламных кампаний (самое активное время продаж) точно.

Ссылка на основную публикацию