A criação de gráficos 3D está longe de ser um processo trivial que requer uma abordagem integrada de software e hardware.
As placas de vídeo profissionais de hoje são uma fusão de alta tecnologia que combina uma poderosa unidade de processamento gráfico de vários núcleos (GPU) com arquitetura paralela e software para utilizar totalmente os recursos da GPU.
Como você sabe, a arquitetura paralela não é capaz de fornecer um aumento múltiplo de desempenho em comparação com a arquitetura clássica de CPU em quase todos os casos. Em primeiro lugar, são equações diferenciais, cálculo de gráficos, hidrodinâmica, etc. Um elemento importante é a disponibilidade do código de programa correto, o que maximizará a "paralelização" das tarefas que estão sendo executadas. E se todas essas condições forem atendidas, a eficiência do sistema aumenta muitas vezes.
Os gráficos 3D profissionais não se referem apenas à prototipagem digital 3D. É também uma série de tarefas específicas para calcular a dinâmica de processos físicos, visualização fotorrealística e outras, para a solução das quais são criados aceleradores gráficos profissionais especiais.
Uma placa gráfica profissional de última geração - uma solução que consiste em um hardware - uma placa gráfica - e um conjunto de drivers exclusivos otimizados para aplicativos profissionais. Na produção de placas de vídeo profissionais e drivers para eles, a ênfase está na confiabilidade e na operação sem problemas de longo prazo. Portanto, eles são muitas vezes mais confiáveis do que placas de vídeo para jogos e os drivers para eles são certificados por fabricantes de aplicativos profissionais.
As soluções de hardware e software mais interessantes nesta área são fornecidas pela NVIDIA hoje com sua linha de placas gráficas profissionais NVIDIA Quadro FX.
Aqui está uma lista das principais tarefas que esses cartões são capazes de resolver:
- renderização gráfica rápida e de alta qualidade em aplicativos CAD;
- aceleração física de hardware usando o mecanismo NVIDIA PhysX;
- suporte para imagens estereoscópicas;
- sistema de cálculo de traçado de raios OptiX;
- suporte para CUDA - um ambiente de desenvolvimento que permite escrever software para tarefas computacionais complexas não relacionadas a gráficos.
Como você pode ver, o leque de tarefas a serem resolvidas é extremamente amplo e não se limita apenas ao cálculo de gráficos. Vamos tentar nos deter em cada um desses pontos com mais detalhes.
NVIDIA Quadro FX é uma série de placas gráficas profissionais projetadas especificamente para aplicativos gráficos 3D, como Autodesk 3ds Max, AutoCAD, Autodesk Inventor, Autodesk Revit e muito mais. Praticamente todas as placas de vídeo profissionais NVIDIA oferecem velocidades de renderização de gráficos muito mais rápidas do que as placas de vídeo personalizadas convencionais. Neste caso, não se esqueça da qualidade da imagem e da vida útil. Esses indicadores também são significativamente mais elevados para as carteiras profissionais.
O mecanismo de física de hardware PhysX há muito conquistou um lugar nos videogames, onde é necessário calcular explosões, fogo, água, destruição de objetos, etc. em tempo real. Mas essa tecnologia tem se mostrado extremamente útil para profissionais também. Em particular, o PhysX é usado ativamente como um plug-in no Autodesk 3ds Max e no Autodesk Maya e permite criar simulações de tecidos, fluidos, corpos duros e moles.
O plug-in em si pode ser baixado gratuitamente no site da NVIDIA.
A função de estereoscopia é uma tecnologia que recebeu um segundo fôlego nos últimos anos. Muitos estúdios que criam animação tridimensional, além da versão normal, são obrigados a lançar uma versão estéreo para cinemas especialmente adaptados. A NVIDIA desenvolveu óculos que permitem trabalhar com modelos 3D em estéreo. O princípio de funcionamento é baseado em mecanismos de obturação embutidos nos vidros, que possibilitam a transmissão de uma imagem em toda a gama de cores, ao contrário dos simples vidros de duas cores.
Obviamente, os modelos 3D volumétricos em janelas de exibição permitem que você navegue melhor no espaço da cena que está sendo criada. A criação de um cinema estereoscópico sem essa tecnologia parece completamente impensável.
O sistema de cálculo de traçado de raios OptiX é uma tecnologia que fornece a capacidade de tornar a renderização fotorrealística final do seu projeto muito mais rápida! Basta dizer que a famosa divisão de efeitos especiais da Lucas Films, Industrial Light & Magic, é responsável pelos efeitos visuais de Pirates of the Caribbean, Iron Man, Transformers, Indiana Jones, etc. está atualmente construindo uma nova fazenda de renderização baseada em GPUs NVIDIA.
É importante notar que as tecnologias de renderização realistas não se limitam à tecnologia OptiX. A NVIDIA adquiriu recentemente imagens mentais do renderizador mental ray. Depois de trabalharem juntos na interface entre o software de imagens mentais e o hardware NVIDIA, um produto novo e exclusivo chamado iray foi anunciado. Os desenvolvedores afirmam que o iray será incluído na nova versão do mental ray 3.8. Muito em breve poderemos renderizar nossos projetos usando mental ray, não usando o processador central, que, na verdade, não se destina a tais cálculos, mas a GPU NVIDIA.
Algumas palavras neste artigo devem ser ditas sobre a tecnologia CUDA, que é suportada por todas as últimas gerações de placas de vídeo NVIDIA. CUDA é uma arquitetura que aproveita o poder da GPU para computação de uso geral. Na verdade, é um ambiente de desenvolvimento que permite realizar quaisquer cálculos para os quais uma arquitetura de processador paralela seja preferível. No momento, a arquitetura CUDA suporta as linguagens de programação C, C ++, Fortran, e isso não é o limite. A plataforma CUDA oferece possibilidades quase ilimitadas de uso de recursos de GPU para cálculos de qualquer complexidade.
As tecnologias não param, pelo contrário, assistimos nos últimos anos ao seu crescimento exponencial e ao surgimento de novas direções de desenvolvimento. Hoje, uma placa gráfica em um computador especialista em 3D não é apenas um dispositivo que aumenta a taxa de quadros ao trabalhar com modelos 3D complexos, mas também uma ferramenta que acelera o trabalho com gráficos 3D em quase todas as suas variedades.
Mesmo essa prerrogativa da CPU de anos anteriores, como a renderização final, agora é transferida com bastante sucesso para os "ombros" dos processadores gráficos, o que quase em todos os lugares leva a um aumento múltiplo na velocidade de cálculo da imagem ou vídeo final.
