Чем отличается профессиональная видеокарта от игровой: Чем отличается профессиональная видеокарта от игровой – Отличия игровой видеокарты от видеокарты для рабочей станции — Эксперт — интернет-магазин электроники и бытовой техники

Содержание

Чем отличается профессиональная видеокарта от игровой

Выбирая видеокарту, вы обязательно столкнетесь с четким разделением всех представленных в продаже моделей на три типа: офисные, игровые и профессиональные. С первыми все более-менее ясно: эти графические адаптеры предназначены для вывода на экран двухмерного изображения в процессе работы с нетребовательными к ресурсам программами, и их потолок – воспроизведение FHD-видео и лет пять назад вышедшие в тираж нехитрые геймерские радости. А вот чем отличается профессиональная видеокарта от игровой?

Сравнение
Таблица

Если вспомнить, как вольно маркетинг обращается с определением «профессиональное» (профессиональная косметика, профессиональные фотоаппараты), то аналогия возникает однозначная. Внимание: когда речь идет о видеокартах, этот термин обозначает не высокий класс и такую же цену, а технологические особенности.

Профессиональная видеокарта

Профессиональная видеокарта – тип графического ускорителя, предназначенный для решения узкого круга задач в системах автоматизированного проектирования и инженерных расчетов, визуализации, бизнес-приложениях и многомониторных конфигурациях. Рабочие станции на их основе используются медиками, архитекторами, конструкторами, физиками, создателями трехмерной анимации, дизайнерами.

Игровая видеокарта

Игровая видеокарта – тип графического ускорителя, обеспечивающий комфортную работу с 3D-контентом преимущественно в компьютерных играх.

Как видим, отличие профессиональной видеокарты от игровой – в сфере их применения. Современные модели могут базироваться на абсолютно идентичных аппаратных элементах, однако показатели их производительности будут разными. Универсальность исключена: предназначенные для САПР серии NVidia Quadro и AMD FirePro (и уже почти редкие Matrox) в играх могут серьезно уступать, допустим, середнячкам из линейки GeForce, так что приобретение подобных графических решений должно иметь под собой серьезное основание. NVidia Tesla же вообще применяются для вычислительных задач, у большинства моделей даже отсутствуют разъемы для подключения периферии.

Сравнение

Несколько лет назад оверклокеры любили похвастаться победами над корпорациями, превратив игровой видеоадаптер в профессиональный с помощью некоторого шаманства (иногда с паяльником в руках). Это стало возможным, когда производство унифицировалось и NVidia с AMD стали использовать для разных типов графических ускорителей один аппаратный набор. Разница сосредоточилась в плоскости драйверов и программного обеспечения, потому манипуляции с ними казались эффективными: разблокировать одни функции и заблокировать другие – извечная забава рыцарей разгона.

И сегодня технические характеристики игровых и профессиональных видеокарт могут быть совершенно одинаковыми, а вот поддерживаемые технологии – в корне различаться. Все дело в практически диаметрально противоположных задачах отрисовки графики в процессе создания 3D-изображения. В играх, независимо от используемого API, модели создаются максимально простые, количество полигонов в сцене измеряется сотнями, а требуемая картинка появляется благодаря качественным текстурам, шейдерным и другим спецэффектам. В инженерных системах одна сцена способна включать миллионы полигонов, тогда как текстуры и эффекты оказываются просто ненужными.

Упрощенно это можно свести к тому, что в игровых приложениях важны общая картинка и эффекты, а в профессиональных – точность отображения деталей. Потому к видеоадаптерам для первых предъявляются требования, связанные со скоростью создания текстур и быстродействием шейдеров. Ускорители для вторых же делают ставку на геометрическую производительность графического процессора. Также все еще можно говорить о преимущественной поддержке профессиональными видеокартами одних API, а игровыми – других, однако в этом отношении разработчики софта постепенно стирают все границы.

Как правило, профессиональные решения не снабжаются разъемами всех известных типов: чаще всего мы увидим на задней планке DisplayPort (от 2 до 4) и DVI, иногда miniDP, TV-out. HDMI не применяется: во-первых, до недавнего времени DP был бесплатным; во-вторых, кабель DP может быть длиннее, чем HDMI; в-третьих, пропускная способность последнего интерфейса в два раза ниже.

Большинство пользователей начинают интересоваться, в чем разница между профессиональной и игровой видеокартой, увидев одинаковые технические характеристики и значительные расхождения в стоимости. Правда, бюджетные модели обоих типов в этом отношении примерно сравнялись, но ценники среднего класса и топ-сегмента вызывают желание спросить, за что именно мы платим. Оказывается, все честно.

Профессиональные видеоадаптеры – продукт нишевый, поэтому вендоры не слишком охотно включают его в свой арсенал: слишком много технических требований для штучного товара. В отличие от игровых карт, которые не выпускает только ленивый, NVidia Quadro и AMD FirePro можно найти в каталогах PNY, Sapphire, HP.

Игровые видеоускорители никак не связаны с разработчиками игр, тогда как профессиональные сертифицируются разработчиками ПО. Для них выпускаются специальные драйвера и дополнения, позволяющие максимально эффективно работать с пакетами программ. Обязательно оказывается оперативная техническая поддержка, и благодаря жесткой стандартизации специалистам не приходится гадать, как исправить выявленные недостатки и недочеты в работе графических станций.

Если продукт для геймеров может быть сконфигурирован по желанию производителя, то профессиональные видеоадаптеры абсолютно одинаковы, строго стандартизированы и даже минимальных изменений в дизайне не терпят. Они проходят обязательное серьезное тестирование, а гарантия на них существенно выше. Это говорит как минимум о надежности подобных решений.

к содержанию ↑

Таблица

Профессиональная видеокарта	Игровая видеокарта
Предназначена для работы в САПР, бизнес-приложениях, визуализации, инженерных расчетов	Предназначена для компьютерных игр и воспроизведения мультимедийного 3D-контента
Основной акцент на геометрическую производительность GPU	Важна скорость FPS, прорисовка текстур и эффекты, реализуемые программно
Предпочтение разъемам DP и DVI, нет HDMI	Много типов разъемов на одной плате, почти обязательно есть HDMI
Нишевый продукт	Массовый продукт
Жесткая стандартизация технологий	Нет стандарта
Производство под контролем NVidia, мало вендоров	Огромное количество производителей
Сертифицируется разработчиками ПО	Не сертифицируется
Поддержка технологий в приложениях	Поддержка аппаратного драйвера
Увеличенный гарантийный срок	Обычный гарантийный срок

Отличия игровой видеокарты от видеокарты для рабочей станции

Хотите узнать разницу, отличия игровой видеокарты от видеокарты для рабочей станции? Когда кто-то говорит о видеокартах, мы обычно думаем об игровых видеокартах. Это связано с тем, что большинство пользователей не знают, что существуют и другие типы видеокарт. И даже если они это знали, они не знают точной разницы между ними (видеокарты для рабочих станций) и обычными игровыми видеокартами.

Черный экран после обновления драйвера видеокарты

Как правило, существует два типа видеокарт, один из которых — игровые видеокарты, которые мы все знаем. А другой тип — видеокарты для рабочих станций или профессиональные видеокарты, которые имеют совершенно разные области применения.

Оба эти типа видеокарт в некотором роде похожи, но они также имеют большие различия. Особенно с точки зрения технических аспектов. Итак, здесь, в этом посте, я собираюсь провести четкое сравнение между видеокартами для рабочей станции и игровыми видеокартами. Принимая во внимание все факторы.

Сравнение видеокарт для рабочих станций и игровых видеокарт

Сравнение видеокарт для рабочих станций или профессиональных видеокарт с игровыми видеокартами. На основе различных факторов и технических характеристик. Отличия игровой видеокарты от видеокарты для рабочей станции

Производитель

Два крупнейших производителя видеокарт и графических процессоров, Nvidia и AMD, производят как видеокарты для рабочих станций, так и игровые видеокарты.

Что касается игровых видеокарт, у Nvidia есть несколько авторизованных партнеров, включая крупные компании, такие как Asus, MSI, EVGA, Gigabyte и т. д. Но для видеокарт для рабочих станций есть только одна компания, которая называется PNY.

Это означает, что только PNY может создавать видеокарты Nvidia Workstation. Видеокартами серии Nvidia для игр являются GeForce, а для видеокарт для рабочих станций используется серия — Quadro.

Аналогично, AMD имеет различных партнеров по производству плат для видеокарт игровой серии. Но очень мало партнеров для видеокарт для рабочих станций.

Это означает, что никакая другая компания не может производить видеокарты для рабочих станций AMD, кроме AMD и ее авторизованного партнера (Sapphire) для производства плат для рабочих станций.

Видеокарты игровой серии от AMD — это, как правило, Radeon RX. А для видеокарт для рабочих станций используется название — FirePro. Тем не менее, вы можете найти некоторые видеокарты для рабочих станций AMD с брендом Radeon & Vega. Например AMD Radeon Pro Duo и Radeon Vega Frontier Edition.

Производитель	Игровые видеокарты	Профессиональные видеокарты
Nvidia	GeForce	Quadro
AMD	Radeon / RX Vega	FirePro / Vega

GPU

Графический процессор на рабочей станции и игровые видеокарты могут или не могут быть одинаковыми. В зависимости от видеокарты. Например, Nvidia Quadro P5000 / P4000 и GeForce GTX 1070 и GeForce GTX 1080 используют один и тот же графический процессор GP104.

Кроме того, нет технической разницы между профессиональными видеокартами и игровыми видеокартами, которые основаны на одной архитектуре графического процессора. То есть видеокарта рабочей станции на основе Pascal и игровая видеокарта будут иметь одинаковую технологию графического процессора. А так-же возможности и производственный процесс. Это также относится к видеокартам для рабочих станций AMD.

Память

Видеокарты для рабочих станций и для игр поставляются с одинаковым типом памяти. То есть это может быть память GDDR5, GDDR5X, HBM или HBM2. Тем не менее, есть большая разница между памятью этих двух типов видеокарт.

Память, используемая на рабочей станции или профессиональных видеокартах, — это ECC (код, исправляющий ошибки), который обеспечивает большую точность результатов и вычислений за счет некоторой скорости. В то время как графические карты игрового уровня используют память не-ECC, которая быстрее, но не настолько точна по сравнению с памятью ECC.

Некоторые видеокарты для рабочих станций могут не иметь памяти ECC, поэтому проверьте это при покупке.

Прошивка и Драйверы

Микропрограмма или BIOS, используемые в профессиональных видеокартах и игровых видеокартах, настраиваются по-разному. Микропрограммное обеспечение в видеокартах для рабочих станций оптимизировано с точки зрения точности и стабильности. А в игровых видеокартах — для скорости и производительности.

Кроме того, драйверы для рабочих станций и игровых видеокарт различны. Драйверы для графических процессоров рабочих станций оптимизированы для 3D-моделирования, САПР, CAM или профессиональных графических программ.

С другой стороны, драйверы игровых видеокарт оптимизированы для новейших игр для обеспечения высокой частоты кадров (FPS) в играх. Так что вы можете иметь супер плавный игровой процесс на вашем ПК.

Назначение

Видеокарты для рабочих станций используются в научных лабораториях, высокопроизводительных серверах, киностудиях, студиях разработки игр. А так-же в профессиональных установках и для запуска программ CAD / CAM, программ Maya, Solidworks, AutoCAD, 3D Modeling & Animation.

Некоторые видеокарты для рабочих станций также могут запускать игры с высокими настройками графики с воспроизводимой частотой кадров.

С другой стороны, игровые видеокарты обычно используются для запуска последних игр топ класса. Однако игровые видеокарты также можно использовать для редактирования видео. И так-же запуска графических программ для пользователей, которые не могут позволить себе видеокарты для рабочих станций.

Производительность

Видеокарты для рабочих станций более стабильны, надежны и обеспечивают высокая точность и производительность в тяжелых графических приложениях и профессиональных графических программах.

С другой стороны, игровые видеокарты обеспечивают отличную производительность в играх для увеличения производительности. И вы можете разогнать их до более высоких частот.

Разгон не по гарантии и может нарушить стабильность видеокарты. И так-же может привести к нежелательным эффектам и сбоям во время игр или в графических приложениях. Для разгона игровых видеокарт Nvidia и AMD доступны различные программы для разгона видеокарт.

Возможности

Видеокарты для рабочих станций поставляются с функциями, предназначенными для профессиональных программ для повышения производительности. С другой стороны, функции игровых видеокарт ориентированы на игры для повышения игровой производительности и игрового опыта.

Например, видеокарты Nvidia и AMD имеют такие функции, как G-Sync и FreeSync, соответственно. Которые уменьшают заикание и разрывание экрана в играх.

Потребляемая мощность

Потребляемая мощность зависит от используемого графического процессора и вычислительной мощности обеих этих видеокарт. Но в целом графическая карта для рабочей станции требует более стабильного и мощного питания по сравнению с игровой графикой.

Стоимость

Видеокарты для рабочих станций очень дорогие, а иногда от пяти до в десять раз дороже, чем игровая видеокарта с таким же графическим процессором. Например, обычный GeForce GTX 1080 стоит около 500 долларов. А Nvidia Quadro P5000 (с таким же GPU GP104 в GTX 1080) обойдется вам в 2500 долларов (приблизительно).

Сравнение и технические характеристики	Видеокарты для рабочих станций	Игровые видеокарты
Производитель	Nvidia и AMD	Nvidia и AMD
Архитектура графического процессора	Аналогично для тех же графических процессоров	Аналогично для тех же графических процессоров
Объем памяти	Память ECC (DDR3, GDDR5, GDDR5x, HBM, HBM2)	Память без ECC (DDR3, GDDR5, GDDR5x, HBM, HBM2)
Прошивка и Драйверы	Оптимизирован для профессиональных графических приложений и программного обеспечения	Оптимизировано для игр
Использование	Используется в лабораториях, серверах, студиях, создании VR-контента, прогнозировании погоды	В основном для игр, редактирования видео, воспроизведения видео 4K, настройки нескольких мониторов
Функционал работы	Стабильная производительность	Высокая производительность в играх, стабильность во время разгона
Характеристики	Функции, предназначенные для профессиональных графических программ	Содержит функции для оптимизации производительности в играх
Потребляемая мощность	Зависит от графического процессора	Зависит от графического процессора
Цена	Очень дорого	Гораздо дешевле, чем видеокарты для рабочих станций

И напоследок, отличия игровой видеокарты от видеокарты для рабочей станции

В конце я бы сказал, что профессиональные и игровые видеокарты имеют разные области применения. Если у вас ограниченный бюджет, вы можете использовать обычную игровую видеокарту для своей профессиональной деятельности. Но было бы глупой идеей купить видеокарту для рабочей станции для игр.

Видеокарта для рабочей станции действительно обеспечивает высокую производительность и точность вычислений в профессиональных графических приложениях и программном обеспечении, но они имеют высокую цену.

Если у вас все еще есть вопросы, какую видеокарту взять для вашей работы или для ваших требований, тогда вы можете задать их мне, оставив комментарий ниже.

Facebook

Twitter

Вконтакте

Одноклассники

Просмотров сегодня: 1 145

Профессиональные и игровые видеокарты — Master-Hard.com

Меня часто спрашивают: для чего предназначены профессиональные видеокарты и чем они отличаются от обычных?

Вопрос этот, конечно же важен, т.к. стоимость обычной (игровой) видеокарты очень сильно отличается от цены профессиональной. Профессиональная намного дороже. И предназначена для других задач. Совсем других. Не таких, для которых нужна игровая плата.

Например, среди сегодняшних ноутбуков можно встретить модели, которые оснащены профессиональным видеоускорителем, и, понятное дело, надпись в листе описаний: «Видеокарта — профессиональная, nVidia Quadro» и т.п. вызывают вопрос — «а что это за профессиональная видеокарта и зачем она нужна»? Поэтому, сегодня я предлагаю вам поговорить о том, для чего предназначены эти видеоускорители.

Итак, обычные видеокарты (игровые) — это те видеокарты, которые мы можем встретить в подавляющем большинстве настольных компьютеров и ноутбуков. Собственно, сюда, для простоты понимания относим два (а больше-то и нету, за небольшим исключением…) известных на весь мир бренда видеокарт: nVidia GeForce и AMD(ATi) Radeon.

Небольшое отступление: В данном случае я веду речь о настольных видеокартах. Поэтому, и говорю об этих двух самых распространенных брендах. Если же говорить применительно к ноутбукам, то в них могут (наряду с видеокартами этих брендов) находиться видеочипы собственного производства Intel или AMD, в зависимости от платформы ноутбука, например, Intel GMA X3100 — так же является обычным мультимедийным видеоускорителем.

Абсолютно все видеокарты, модели которых пишутся после этих слов (GeForce или Radeon) являются ускорителями, как принято говорить, игровыми. Эти видеокарты предназначены для работы с видео, фото, для игр и т.д. Т.е. для всего, что так необходимо домашнему мультимедйному компьютеру. Драйверы для этих устройств соответственно оптимизированы именно для этих задач.

Сразу же приведу пример фото такой обычной можно сказать видеокарты. Это Radeon HD3870 от Sapphire:

Профессиональные видеокарты — сегодня самые распространенные можно назвать марки nVidia Quadro и AMD(ATi) FireGL. Вот фото профессионального видеоускорителя AMD(ATi) FireGL V7700, который является проф. аналогом представленного выше HD3870:

Профессиональные видеокарты физически практически ничем не отличаются от своих игровых аналогов (например, AMD FireGL V7700 — это аналог настольного HD3870), однако отличия скрыты в драйверах и BIOS этих видеокарт. Именно драйверы и прошивки определяют иную «ориентацию» платы, а именно на работу в САПР (CAD), для настольных издательских систем, для визуальной симуляции. Сами производители не скрывают то, что оптимизация на «профессиональность» касается в меньшей стемени аппаратной части и в большей — драйверов. Однако уже это определяет то, что обычные игровые видеокарты будут «тормозить» в САПР, и хорошо показывать себя в домашнем мультимедиа и играх, в то время как профессиональные ускорители будут делать обратное предыдущему.

Итак, назначение профессионального видеоускорителя (как и обычного) понятны без комментариев. Однако, почему же их стоимости так разнятся? Radeon HD3870 можно купить примерно за $250, а ее проф. аналог — не менее чем за $1500? Дело в том, что игровых видеокарт выпускают множество, и покупают их чаще и больше, поэтому стоимость конкретной единицы — низкая. Но профессиональные видеокарты приобретает лишь ограниченный круг людей, поэтому карт продается меньше и стоимость одной единицы выше.

Итак, выбор видеокарты это, конечно, дело нелегкое (приче как обычной, так и профессиональной) , но с базовыми требованиями нужно определяться сразу, а именно — КАК вы будете использовать ускоритель? для чего? Если для САПР, визуализации, 3D моделирования, то вам нужно подсматривать ускоритель и профессионального класса. А если вашей целью является работа с фото, видео, играми — то выбирать нужно из обычных карт.

Для настольных ПК все вроде бы понятно — вряд ли кто-то «по ошибке» купит видеокарту за $1500 для игр, но если этот ПК — ноутбук, то здесь просчитаться очень даже можно!

Некоторые ноутбуки (на памяти сразу несколько моделей от НР) оснащаются проф. ускорителями, например, nVidia Quadro среднего уровня. Предположим, вам понравился (по характеристикам и пр.) ноутбук с такой видеокартой, но вашей целью отнюдь не является, например, САПР — что тогда? Во-первых, проф. карта может составлять существенную долю в стоимости ноутбука, а во-вторых: такой видеоускоритель может не оправдать ваших надежд в классе обычного мльтимедиа (фото, видео, игры). Поэтому, выбор делать нужно очень осторожно и вдумчиво, учитывать еще множество факторов (плюс к этим базовым) и конечно же, помощь специалиста тут необходима.

P.S. Напоминаю вам, что вы всегда можете обратиться за консультацией.

P.P.S. Фото взяты с сайта: www.thg.ru

Ну вот и все на сегодня! 🙂

Преимущества профессиональной графики NVIDIA Quadro при работе с САПР приложениями

Дмитрий Чехлов. Автор многочисленных публикаций, посвященных компьютерной графике и 3D-технологиям, автор книги

«Визуализация в Autodesk Maya: mental ray renderer», художник по освещению и затенению, технический специалист в области компьютерной визуализации, Активист Autodesk Community, Autodesk Certified Professional, участник программ Autodesk Developer Network и NVIDIA Partner Network.

Мой персональный блог: http://dimson3d.blogspot.ru/
Мой блог на RENDER.RU: http://render.ru/blog/dimson3d

Профессиональными графическими ускорителями NVIDIA Quadro я пользуюсь более 10 лет. Мне приходилось использовать самые разнообразные инструменты и возможности, реализованные в данных решениях, от простого отображения видовых окон проекций, до визуализации и вычислений на GPU с применением архитектуры NVIDIA CUDA. Довольно часто мне приходится отвечать на вопрос, в чем разница между игровой графикой и профессиональной. В этой статье я расскажу о преимуществах профессиональной графики при работе с профессиональными приложениями. Речь пойдет не о производительности, а о поддержке специфических функций, востребованных в приложениях САПР и для создания мультимедийного контента. Я провел исследование возможностей графических ядер таких популярных САПР, как Autodesk Inventor, SolidWorks, T-Flex CAD, КОМПАС 3D, Autodesk Maya , Autodesk 3ds Max и CATIA. Так же данная статья включает демонстрацию и описание возможностей доступных только для профессиональных графических ускорителей, таких как инструментарий NVIDIA WMI, nView Desktop Management, технология NVIDIA Mosaic и поддержка Multi-GPU.

Поддержка высоких уровней сглаживания

Наше знакомство с возможностями профессиональной графики и сравнение с возможностями игровой графики мы начнем с поддержки высокого сглаживания краев геометрии и линий. В отличие от игровых приложений, где высокое качество сглаживания может увеличить время визуализации кадра в профессиональных приложениях решается иная задача – качество выводимого изображения. Чем выше качество сглаживания линий и краев геометрии, тем легче анализировать модель или чертеж, определять детали и элементы сборок, и многое другое. Наиболее часто используется метод multisampling antialiasing. Он достаточно прост и доступен в библиотеках всех графических API. Однако для повышения качества сглаживания и устранения «ступенчатости» в гранях и линиях может потребоваться применение не только базовых методик сглаживания, но также и расширенных алгоритмов, позволяющих улучшать качество изображения.

Драйверы профессиональных карт Quadro предоставляют возможность выбирать в панели управления высокий уровень сглаживания – до 64х. На практике это дает существенно лучшее восприятие множества линий и границ объектов в сцене. На игровых видеокартах GeForce такие уровни сглаживания просто недоступны. На рисунке ниже приведен скриншот NVIDIA Control Panel для графических ускорителей GeForce и Quadro с активным режимом сглаживания

Override any application settings.
Здесь я хочу сделать небольшую ремарку. Поддержка сглаживания 64x может быть недоступна только в ряде некоторых графических ядер современных приложений. Многие разработчики стараются самостоятельно реализовать сглаживание линий и геометрии независимо от управления данной функцией со стороны драйвера.

Рис. 1-1. Драйвер GPU NVIDIA Quadro предоставляет возможность выбора более высокого качества сглаживания граней объектов и линий, по сравнению с драйвером для GPU NVIDIA GeForce.

В отличие от игровых графических ускорителей, в профессиональных ускорителях реализованы улучшенные методики обработки геометрии. Это позволяет значительно увеличить производительность в процессе воспроизведения анимации и загрузить в память все необходимые данные.[1]

Фильтрация текстурных карт играет важную роль, это актуально при работе над игровыми приложениями и при разработке аппаратных шейдеров, для Open GL или DirectX. Но для того, чтобы обрабатывать большое количество текстурных карт и реализовывать поддержку карт с высоким разрешением (до 16K), необходим другой подход при работе с графической памятью.

Использование графической памяти

Память графического ускорителя играет важную роль в обеспечении высокой производительности. Это один из ключевых показателей возможностей GPU. Такие возможности графических ядер, как кэширование геометрии и запись данных напрямую в графическую память, при достаточном объеме предоставляет гибкие возможности для воспроизведения анимации и интерактивного перемещения в сложных сценах без снижения производительности. Большие объемы памяти особенно важны в работе с GPU-ускоренными движками визуализации и такими технологиями, как Alembic, и интерактивными приложениями для презентационной визуализации (напр. Autodesk VRED).

Важной функцией при работе с памятью является её очистка для последующих задач или оптимальное использование для хранения данных. В профессиональных графических ускорителях память используется более равномерно, чем в игровых решениях. Это обусловлено максимально сбалансированной работой программного обеспечения и драйвера GPU, а также возможностям очистки памяти реализованной в нем.
В зависимости от проектов объем данных может варьироваться, а в ряде случаев может быть колоссален по определению, профессиональные карты традиционно оснащаются большим объемом памяти. Только среди профессиональных ускорителей есть возможность использовать до 24 Гб памяти, которые помогают работать с текстурами, моделями, данными любой сложности и хранить их, не опираясь на создание резервного кэша.
Мы провели тест на использование памяти профессиональными GPU. Основная его задача заключалась в отслеживании использования графической памяти в процессе моделирования трехмерной геометрии.
В процессе загрузки сцены и текстурных карт графическое ядро приложения старается полностью использовать память. В большинстве случаев 2 — 4 Гб графической памяти достаточно для работы над моделями средней сложности. С другой стороны, когда сцена содержит больше объектов и текстур, требования к объемам и возможностям памяти возрастают и могут потребоваться объемы в 8, 12 и более Гб, а так же повышаются требования к её рациональному использованию.
Рисунок ниже демонстрирует пример того, какой объем памяти используется при загрузке модели в пакете Autodesk Maya 2016. Так как в драйвере выбрано автоматическое распределение ресурсов GPU, графическое ядро программы отдало приоритет GPU с большим объемом памяти.

Рис. 2-1. Пример работы графического ядра приложения с GPU NVIDIA Quadro. И пример использования памяти при активизации режима отображения текстурных карт.

На диаграмме в Performance Monitor вы можете видеть, какой объем памяти требуется для хранения модели вагона. Поскольку отображение текстурных карт не активно, используется 1/3 объема графической памяти. Когда активизируется режим отображения текстурных карт, все используемые в сцене и в шейдерах модели текстуры будут загружены в память графического процессора. Но в отличие от игровых графических процессоров, память профессиональных графических процессоров используется более рационально. Когда данные не нужны, они будут выгружены из памяти и загружены обратно только тогда, когда это необходимо. Если же выполняется копирование геометрии и модели, нет необходимости в создании дубликатов данных в графической памяти, легче создать взаимосвязанные образцы и использовать их. Обратите внимание, что объем памяти немного меняется, увеличиваясь, а затем доходит до прежнего уровня. При этом, в сцене содержится больше объектов и экземпляров текстурных карт.

Рис. 2-2. Пример использования памяти при создании дубликатов геометрии и шейдеров с текстурами.

Оптимизация работы памяти на профессиональных графических ускорителях достигается за счет оптимизации графических ядер на основе расширений API OpenGL и Direct3D.

Управление рабочими столами

Одним из серьезных недостатков игровой графики является отсутствие функций для создания и управления рабочими столами. Обычно это решается с помощью реализованных в ОС функций или сторонних решений. Это накладывает множество ограничений. Но пользователи профессиональных ускорителей не имеют таких ограничений и могут использовать как функционал от NVIDIA, так и предоставляемые операционной системой функции. Таким образом, можно выполнять огромное количество комбинаций рабочих пространств на любой вкус. В отличие от игровых решений, профессиональные карты Quadro предоставляют инструменты для управления рабочими столами и их конфигурациями. nView Desktop Management входит в состав дистрибутива драйвера и программного обеспечения NVIDIA Quadro и предоставляет пользователям необходимый функционал для настройки рабочего пространства и распределения множества приложений между несколькими рабочими столами.

Рис. 3-1. Пример применения nView Desktop Management для управления тремя рабочими столами.

Рабочие столы могут быть разбиты с помощью сетки, в каждую ячейку которой может быть помещено окно всего приложения или его отдельный диалог. На практике это очень удобно, особенно при работе с многооконными приложениями, где требуется организовать множество диалогов или буферов кадров. На рисунке ниже приведен пример организации нескольких окон с помощью разбивки по сетке.

Рис. 3-2. Пример применения функции Guideline Editor для распределения диалоговых окон приложений.

Еще одна полезная функция — привязка к границам экрана. В отличие от стандартной реализации в операционных системах Windows и Linux. Благодаря инструментарию nView Desktop Management, вы можете настроить определение границ экрана и действие окон приложения в процессе операций с ними.

Рис. 3-3. Функции Windows Manager позволяют пользователю лучше управлять окнами приложений.

Инструменты мониторинга и конфигурации

Так как графические ускорители NVIDIA Quadro ориентированы на профессиональных и корпоративных пользователей, разработчики NVIDIA предусмотрели специальный набор инструментов NVIDIA WMI (Windows Management Instrumentation) и специальный инструмент NVIDIA SMI для мониторинга загруженности графических процессоров, памяти и контроля температурного режима. Инструментарий NVIDIA WMI входит в дистрибутив драйвера для NVIDIA Quadro и доступен наряду с nView Desktop Management. Рисунок 4-1 наглядно демонстрирует компоненты установки драйверов NVIDIA GeForce и NVIDIA Quadro.

Рис. 4-1. Компоненты установки драйверов GPU NVIDIA для линейки GeForce и линейки Quadro.

После установки драйвера с компонентами NVIDIA WMI, вы можете использовать все возможности мониторинга с помощью Microsoft Management Console и Performance Monitor. А если в ваши задачи входит администрирование нескольких удаленных компьютеров, подключение к ним и сбор данных произойдет гораздо быстрее, если использовать возможности локальной сети.

Рис. 4-2. Инструментарий Microsoft Management Console с оснасткой Performance Monitor и добавленными счетчиками NVIDIA GPU (NVIDIA WMI).

На рисунке выше приведен пример мониторинга производительности графических процессоров с помощью MMC, куда могут быть добавлены счетчики с помощью соответствующего диалога.

Также, в отличие от игровых видеокарт, в профессиональных GPU реализована возможность конфигурации под определенные задачи. Например, на одном из установленных в системе GPU вам необходимо выполнять только вычисления с помощью NVIDIA CUDA, а на другом/других, вам необходимо и вычислять и работать с графикой. Для распределения нагрузки вы можете использовать утилиту NVIDIA SMI, доступную как для Windows, так и Linux и выполнить соответствующую конфигурацию GPU. Данная утилита также доступна и для некоторых моделей игровых графических ускорителей, к ним относятся модели выпускаемые под брендом GTX Titan. Но функционал в данном случае будет сильно ограничен.

Рис. 4-3. Утилита NVIDIA SMI отображающая информацию о загрузке графических процессоров.

Конфигурация для работы с несколькими GPU

При возрастающем объеме данных, содержащихся в комплексных моделях, для достижения высокой скорости визуализации необходимо применение производительных GPU.

В драйвере NVIDIA Quadro доступна большая группа настроек — «Workstation», с помощью которой выполняется конфигурация GPU. При конфигурации вы можете выбирать, какой из доступных GPU будет использоваться для работы только с графикой, а какой для работы с графикой и вычислений. В драйвере для игровых графических ускорителей вы можете выбирать только графический процессор для вычислений в CUDA-приложениях. Что существенно ограничивает пользователя в конфигурации.

Рис. 5-1. Выбор GPU для визуализации виртуального пространства в OpenGL приложении, выбор GPU для вычислений в CUDA приложении и глобальная конфигурация параметров рабочей станции.

Рассмотрим наглядный пример настройки графических процессоров для распределения задач между вычислениями и визуализацией окон проекций на примере Autodesk 3ds Max и NVIDIA iray renderer. По умолчанию, 3ds Max и Iray используют все доступные графические процессоры. Обычно тот GPU, который используется операционной системой, будет не активен в Iray, а сам 3ds Max использует его для визуализации виртуального пространства. С другой стороны, если выполнить соответствующую конфигурацию драйвера, тот GPU, который не будет активен, не будет отображаться в списке доступных для визуализации в Iray устройств.

Рис. 5-2. Пример параметров NVIDIA Iray, когда все GPU могут быть использованы для вычислений и когда для вычислений может быть использованы устройства глобально определенные драйвером.

Рассматриваемое условие доступно для всех приложений, требующих распределения нагрузки между несколькими графическими процессорами. Это могут быть САПР, использующие графический процессор для ускорения вычислений и для визуализации, это могут быть мультидисплейные системы, когда множество дисплеев отображают информацию, а дополнительные графические процессоры выполняют вычисления в CUDA или OpenCL приложениях.

Несколько примеров реализации функций в САПР с GPU NVIDIA Quadro

В процессе исследования и написания данной статьи мною и моими коллегами было протестировано и изучено несколько известных и доступных пакетов САПР, использующих графическое ядро на основе библиотек Open GL, а так же их возможности, использующие технологии OpenCL и NVIDIA CUDA.
Основной упор мы делали на качестве изображения и производительности графического ядра при визуализации параметрической модели в виртуальном пространстве, использование ресурсов графических процессоров и выполнении вычислений общего назначения.

Производительность зависит не только от графики

Производительность такого программного обеспечения, как САПР, зависит от множества факторов. Результат выполняемых пользователем операций, вычисляется центральным процессором, а повторное вычисление всей модели может потребовать времени. Графические ускорители выполняют задачи связанные с визуализацией векторных данных параметрической модели, полученной в процессе вычислений с помощью центрального процессора и хранимой в оперативной памяти. С другой стороны, графический ускоритель может ускорить процесс вычислений в хорошо распараллеливаемых алгоритмах с помощью NVIDIA CUDA или OpenCL. Помимо этого, на протяжении нескольких лет компанией NVIDIA и её партнерами по консорциуму Khronos Group ведется разработка расширений для Open GL, позволяющих выполнять оптимизацию производительности приложений. Многие профессиональные графические приложения и их ядра начинают использовать возможности этих расширений для увеличения производительности.
Ключевая идея заключается в минимизации простоя в процессе вычислений, выполняемых на CPU и передаваемых GPU для визуализации. По своей сути, графический процессор не будет ожидать данные, которые к нему поступают после вычислений на CPU, и промежуток времени, в который GPU бездействует, будет заполнен определенными задачами, например вычислениями.

Рис. 6-1. Пример распределения задач между множеством потоков в процессе обработки сцены.

На рисунке 6-1 приведен пример профилирования сцены Autodesk Maya в процессе воспроизведения анимации. Каждый из голубых блоков — задачи, связанные с визуализацией силами Viewport 2.0, а каждый из блоков коричневого цвета — вычисление определенного элемента сцены с помощью CPU. В то время, когда выполняются вычисления в процессе трансформации и деформации объектов, графическое ядро программы выполняет визуализацию получаемых от CPU и данных. Из этого следует значительное повышение производительности в визуализации и вычислениях всей системы в целом. Когда мы снимаем с CPU лишние задачи по вычислениям, его возможности можно использовать для решения последовательных задач, но в то же время, хорошо распараллеливаемые и графические задачи выполняются на GPU. Таким образом, мы получаем прирост производительности графического ядра и приложения в целом.

КОМПАС-3D

Одним из удачных примеров реализации поддержки возможностей графических ускорителей и программного обеспечения NVIDIA Quadro является машиностроительная САПР — КОМПАС-3D. В отличие от конкурирующих решений, разработчики из компании АСКОН, совместно со специалистами компании NVIDIA, реализовали прямую поддержку функций драйвера NVIDIA Quadro.

Рис. 6-2. Пример отображения модели в виртуальном пространстве пакета КОМПАС-3D V16 на GPU NVIDIA GeForce и NVIDIA Quadro.

Рисунок 6-2 наглядно демонстрирует поддержку высокого уровня сглаживания, настраиваемого с помощью драйвера NVIDIA Quadro. При этом используемая плоскость отсечки также визуализируется с помощью графического ускорителя. В отличие от других решений, все параметры и контроль качества выполняется с помощью панели управления драйвером, а не через интерфейс приложения. В самом же приложении вы можете выбрать, будет ли использовано аппаратное ускорение или нет.

T-FLEX CAD

Еще один хороший пример использования технологий компании NVIDIA и возможностей профессиональной графики Quadro, является пакет T-FLEX CAD. Он также использует возможности спецификаций Open GL и драйвера NVIDIA Quadro, но обладает дополнительным функционалом — поддержкой визуализации трассировки лучей с использованием технологии NVIDIA OptiX.

Рис. 6-3. Параметры графической подсистемы пакета T—FLEX CAD.

В отличие от пакета КОМПАС-3D, пакет T-FLEX CAD обладает глобальными настройками графической подсистемы в самом приложении и предоставляет пользователю возможность управлять качеством сглаживания и выполнять базовую оптимизацию производительности.

Рис. 6-4. Пример визуализации с помощью NVIDIA OptiX в T-FLEX CAD.

Библиотека OptiX позволяет выполнять трассировку лучей в режиме реального времени и обеспечивает разработчиков необходимыми спецификациями для разработки шейдеров материалов и источников света, а также инструментами интеграции с API OpenGL и Direct3D.

Важным достоинством работы с такими приложениями как КОМПАС-3D и T-FLEX CAD является поддержка OpenGL, это важное условие при работе с Multi-GPU конфигурациями. Вы можете распределить каждое из приложений на выделенный GPU с помощью драйвера NVIDIA Quadro и выполнять все необходимые вычисления и работу со сценами в каждом из приложений. Это удобно, когда необходимо готовить проект в нескольких приложениях и передавать данные из одного приложения в другое.

SOLIDWORKS

Пакет SolidWorks предоставляет своим пользователям богатый функционал. Его графическое ядро также оптимизировано для работы с профессиональными графическими ускорителями. Одной из важнейших функций для создания высококачественных образов напрямую в SolidWorks является функционал, заложенный в RealView.

Рис. 6-5. С помощью SolidWorks RealView вы можете создавать высококачественные иллюстрации с помощью OpenGL и аппаратных шейдеров.

Графическое ядро SolidWorks позволяет формировать высококачественные образы с высокой детализацией и такими эффектами, как штриховка и контурные линии. Для увеличения реализма модели, вы можете активизировать вычисление эффекта Ambient Occlusion. Данный эффект отлично визуализируется современными профессиональными графическими ускорителями и может быть применен на сложных сборках с большим количеством деталей.

При использовании профессиональных ускорителей NVIDIA Quadro пользователям SolidWorks доступны все основные возможности графического ядра и высококачественного затенения.[2]

SOLIDWORKS Visualize

Для высококачественной визуализации изображений и анимации в пакет программ SolidWorks входят два продукта SolidWorks Visualize Standard и SolidWorks Visualize Professional. Эти продукты используют возможности ядра NVIDIA iRay для фотореалистичной визуализации создаваемых моделей.
Ядро NVIDIA iRay может работать в двух режимах, высококачественном фотореалистичном режиме (Unbiased mode) и в упрощенном режиме, основанном на простой трассировке лучей (Biased mode).

Рис. 6-6. Пакет SolidWorks Visualize позволяет выполнять фотореалистичную визуализацию изображений с применением возможностей графических ускорителей.

Благодаря поддержке возможностей распределения нагрузки в задачах между различными GPU высокую производительность в SolidWorks Visualize помогают обеспечивать multi-gpu конфигурации с NVIDIA Quadro и NVIDIA Tesla. Вы можете выполнять отображение сцены в OpenGL на графическом ускорителе NVIDIA Quadro, а визуализацию сцены с высоким качеством и реалистичными освещением и материалами можете выполнять силами специализированных вычислителей NVIDIA Tesla. Это помогает распределить нагрузку и добиться высокой производительности в интерактивной навигации. Все управление графическими ускорителями может быть осуществлено с помощью драйвера для NVIDIA Quadro и NVIDIA Tesla.

CATIA LiveRendering

Система интерактивной и фотореалистичной визуализации CATIA LiveRendering также основана на технологии NVIDIA iRay. С ее помощью вы можете выполнять визуализацию изображений и моделей, создаваемых с помощью системы CATIA и предоставлять полученные образы клиентам.

Рис. 6-7. Система визуализации CATIA LiveRendering на основе NVIDIA iRay.

Как и весь комплекс CATIA, решение LiveRendering является отдельным элементом, но интенсивно связанным со всей системой в целом. Для обеспечения высокой производительности и комфорта в работе с множеством приложений и решений комплекса, необходимо обратиться к профессиональным решениям, позволяющим выполнять визуализацию виртуального пространства и вычисления на GPU без перерасхода ресурсов.

Решение LiveRendering может быть использовано совместно с NVIDIA Quadro и программно-аппаратной платформой NVIDIA Quadro VCA, позволяя увеличивать производительность в работе над комплексными и сложными моделями.

Autodesk 3ds Max

Пакет Autodesk 3ds Max является одним из лидирующих инструментов для создания компьютерной графики и анимации, а так же для высококачественной визуализации. Приложение использует множество технологий для достижения оптимальной производительности как при визуализации сцен в видовых окнах проекций, так и в вычислениях общего назначения. Разработчики компании Autodesk, совместно с NVIDIA реализовали поддержку ключевых возможностей DirectX и поддержку современных графических процессоров, интеграцию NVIDIA PhysX и его компонентов, а также поддержку вычислений общего назначения для тесселяции геометрии с помощью OpenSubdiv.

Рис. 6-8. Autodesk 3ds Max 2016 с выбранным в качестве текущей системы визуализации NVIDIA Iray.

Компания NVIDIA ведет разработку комплексных решений для фотореалистичной визуализации и технологий, позволяющих использовать обширные возможности GPU для ускорения вычислений. Системы визуализации NVIDIA iRay, NVIDIA mental ray и язык описания материалов NVIDIA MDL, интегрированные в Autodesk 3ds Max, благодаря применению совместно с графическими ускорителями NVIDIA Quadro и NVIDIA Tesla, представляют комплексную платформу для визуализации в режиме Active Shade и окончательной высококачественной визуализации.
Пользователи V-Ray и Octane Renderer также по достоинству оценят возможности ускорения вычислений в процессе визуализации. В каждом из представленных ядер визуализации реализована поддержка Multi-GPU конфигураций систем. Программное обеспечение рабочих станций с несколькими GPU NVIDIA Quadro или NVIDIA Tesla может быть сконфигурировано для использования, одного, нескольких или всех графических процессоров, доступных в системе. А благодаря драйверу и программному обеспечению NVIDIA Quadro, пользователю предоставляется возможность оптимально использовать память графического процессора для хранения данных и вычислений.

Autodesk Maya

Система 3D моделирования и анимации Autodesk Maya по праву считается одним из лидирующих в индустрии M&E решений для создания высококачественной фотореалистичной анимации и визуальных эффектов. С помощью открытых форматов данных и мощнейшей системе макропрограммирования на основе Maya Embedded Language и Python, пакет получил признание среди многих профессиональных художников и технических директоров студий. Графическое ядро Maya может использовать одно из двух графических API – Open GL или DirectX, что позволяет использовать её как на платформе Windows, так и на платформах macOS и Linux.

Рис. 6-9. Графическое ядро Viewport 2.0 позволяет работать как со сложными моделями, так и текстурами с большим разрешением, а также предоставляет возможность использовать базовые методы затенения и визуализации.

Ядро Viewport 2.0 является многопоточным графическим ядром, использующим возможности систем с многоядерными процессорами и несколькими GPU (Multi-GPU). Графические ускорители NVIDIA Quadro и NVIDIA Tesla могут быть использованы для визуализации и работы с комплексными сценами, содержащими большое количество геометрии и текстуры в большом разрешении, а также обеспечивают высокое качество сглаживания и эффектов Bump Mapping, Tessellation и Ambient Occlusion.
Графические ускорители в Maya играют важную роль, они могут быть использованы не только для отображения виртуального пространства сцены, но и для ускорения работы ядра программы, обрабатывающего как геометрию и ее тесселяцию, так и деформеры, используемые для ускорения процессов вычислений трансформации геометрии в сцене.

На приведенном выше видео представлен пример использования GPU для ускорения обработки сцены в процессе воспроизведения анимации. Прирост скорости воспроизведения анимации обеспечивается оптимизацией деформеров и ядра программы для многопоточных вычислений. В процессе просмотра обратите внимание на изменяющееся значение Frame Rate, в зависимости от того, какой режим выбран DG, Serial, Serial + GPU Override, Parallel и Parallel + GPU Override.
Как и в случае с 3ds Max, пользователи могут использовать все возможности графических ускорителей для увеличения производительности в процессе визуализации с помощью таких движков визуализации, как NVIDIA mental ray, V-Ray, NVIDIA iRay for Maya, V-Ray RT, Octane Renderer и других.

Приложения Adobe Creative Cloud

Практически все ключевые приложения, входящие в пакет Adobe Creative Cloud предоставляют поддержку современных технологий, реализованных в графических ускорителях, линейки Quadro. Известный пакет Adobe Photoshop СС использует возможности графических ускорителей для того что-бы обеспечивать высокую производительность в визуализации холста и работу таких инструментов, как Hand tool, Rotate canvas tool, Zoom tool и обеспечивает визуализацию трехмерного пространства в процессе работы с 3D моделями.

Рис. 6-10. Графический ускоритель используется для увеличения производительности инструмента Rotate canvas в Adobe Photoshop CC.

Пользователи, использующие профессиональные дисплеи с поддержкой отображения цветов 10-bit канал (30-bit display), при использовании графических ускорителей NVIDIA Quadro могут использовать возможности данных GPU для отображения 30-bit цветов, что существенно увеличивает качество визуализации изображений, содержащих большое количество градиентов и требующих высокую точность цветопередачи. Это актуально, в процессе работы с научными и медицинскими изображениями, получаемыми с помощью компьютерной томографии и других высокоточных приборов.

Рис. 6-11. C NVIDIA Quadro, вы можете использовать все возможности графического ядра Adobe Photoshop CC.

Многие из фильтров в Adobe Photoshop поддерживают возможности вычислений с помощью GPU с применением Open CL. Такой подход позволяет значительно увеличить производительность в обработке изображений с большим разрешением и содержащими множество слоев.

Редактор векторной графики Adobe Illustrator CC включает в своем арсенале возможности для ускорения обработки и вычислений векторных форм, с помощью набора расширений NVIDIA Path Rendering доступных для OpenGL. Данный подход позволяет увеличить производительность обработки сложных векторных иллюстраций ядром Adobe Illustrator в несколько раз и обеспечивает высокое качество отображения векторных форм.

Индустрия кинематографа и современного телевидения уже давно перешагнула за рамки формата Full HD, современные фильмы снимаются с помощью камер, поддерживающих разрешения кадра 4K и 5K. Это накладывает определенные требования к рабочим станциям и возможностям графической подсистемы для обработки материала с таким разрешением и примененными к нему эффектами. Пакет нелинейного монтажа Adobe Premiere Pro CC использует возможности графических ускорителей для увеличения производительности воспроизведения видео, обработки эффектов и переходов.

Ядро Adobe Mercury Playback Engine предоставляет возможность использовать возможности GPU для ускорения вычислений. Пользователи могут использовать возможности данного ядра, не ограничиваясь только одним пакетом Premiere Pro, они доступны и в Adobe Photoshop CC и Adobe Media Encoder CC, когда вы выполняете сборку и экспорт видео.

При использовании GPU с большими объемами памяти, достигается значительное увеличение производительности в воспроизведении видео высокого разрешения с эффектами и масками в режиме реального времени.
Пакет Adobe After Effects CC также использует возможности GPU для ускорения вычислений. Помимо того, что в данном пакете используется OpenGL для отображения пространства композиции, так и для визуализации трехмерных композиций, освещения, 3D объектов и материалов, используются возможности библиотеки NVIDIA OptiX.

ПРОДОЛЖЕНИЕ>>

Чем профессиональная видеокарта отличается от игровой

Заходя на сайт http://elmir.ua/ или любой другой в поисках новой игровой видеокарты, геймера может смутить приставка «профессиональная» в спецификациях того или иного устройства. Вполне вероятно, что он поспешит приобрести именно ее, поскольку в голове у обывателя при слове «профессиональный» рисуется некий универсальный монстр с колоссальной производительностью.

Однако очень скоро геймер может быть обескуражен: ведь профессиональные видеокарты в играх могут повести себя совсем неадекватно или вовсе не запустить даже, казалось бы, самую простенькую игру. И в то же время «навороченная» игровая дискретная видеокарта вдруг начнет ошибаться в CAD-приложениях. В чем же дело?

Кесарево кесарю

А дело в том, что так называемые профессиональные видеокарты хоть физически практически ничем не отличаются от своих игровых аналогов, но служат для совсем других целей. Например:

карты Quadro предназначены для трехмерного моделирования и визуализации. Лучше них никакая другая не справится с задачей, если нужно отрендерить плавную анимацию в компьютерном фильме или изобразить векторную графику;
назначение профессионального видеоускорителя Tesla в первую очередь в том, чтобы максимально точно обрабатывать физику столкновений и моделировать прочие физические явления. Они совершенно не годятся для игр, хоть и имеют большое быстродействие. Однако в них нет поддержки OpenGL или Direct X.

Хотя основное отличие — и разработчики это не держат в секрете — между геймерскими и профессиональными картами лежит не на аппаратном уровне, а на уровне драйверов. Также имеются существенные отличия в оптимизации вычислительных блоков. Уже одно это говорит о том, что в САПР скорость работы топовой игровой карты может быть существенно ниже, чем у профессионального устройства среднего класса.

Сказанное выше не означает, что любая игровая видеокарта с достаточно большим объемом памяти и мощным графическим процессором гарантированно адекватно отработает в специализированных научных приложениях. Да, для вывода отличной графики в играх она годится, а вот того скрупулезного просчета физики, которое требуется в пакетах научного и математического анализа, от нее ожидать не приходится. Это обеспечат только узкопрофильные профессиональные видеокарты. Отсюда и всем известные, например, полеты автомобилей в игре GTA V. Поэтому кесарево нужно оставить кесарю, профессионалам — профессиональное, ну а геймерам — геймерское.

Nvidia для профессиональных 3D приложений / Habr

Пол года назад я искал себе видеокарту, на которой я смог бы заниматься 3d моделированием, и рендерингом на GPU. В связи с появлением на рынке большого числе рендеров на CUDA мне не терпелось приобрести видеокарту с поддержкой CUDA, а именно Nvidia.

Как некоторые уже знают, Nvidia выставляет на продажу видеокарты нескольких моделей Geforce, Quadro, Tesla, ION, Tegra. В этом коротком сравнении упустим ION и Tegra, т.к. предназначены для мобильных устройств и слабые по производительности.

Нам нужна мощь!

Nvidia power…

ЧТО ГОВОРИТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬ

Geforce — видеокарты, ориентированные на потребительский рынок и на геймеров, в частности.
Если вам интересны игры — Geforce лучший вариант для этого.
Видеокарты лучше всего показывают себя в играх, имеют высокие частоты, не дороги, наиболее прожорливы при нагрузке.
В качестве общих вычислительных задач (Cuda, OpenCL) жефорсы упоминаются достаточно редко.
Имеет PhysX, именуемый крутейшим аппаратным решением по ускорению физики.

Досуг обладателя Geforce (Battlefield 3).

Quadro — видеокарты для пользователей профессиональных приложений 2D и 3D.
Если вы занимаетесь с пакетами 3д моделирования, CAD, сложной векторной графикой — то Вам подойдет Квадра.
Сложные модели на экране рендерятся быстрее, меньше «рывков».
Квадры, сравнимые по производительности с Жефорсами в играх будут в несколько раз дороже.
На картинках сайта nvidia можно увидеть уже больше Куды, чем на жефорсах.
То бишь, видеокарты профессиональные, даже вычислениям общего назначения быть!

Работа обладателя Quadro (Autodesk Alias Studio).

Tesla — вычислительные системы для научных и технических вычислений общего назначения.
Тут во всю рекламируется CUDA, как крутейший инструмент вычислений общего назначения. Всюду плакаты с аэродинамическими вычислениями, воксельным сканнированием человеческого тела, графические модели нагрузок, и нереально быстрый рендеринг на iRay.
На Tesla отсутствуют видеовыходы, так же как и нету аппаратной растеризации: не работает ни OpenGL, ни DirectX.

Работа обладателя Quadro + Tesla (Quadro — 3d графика, Tesla — молекулярная динамика).
***

НЕБОЛЬШОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

Когда начал разбираться в их различии, был удивлен тем фактом, что видеокарты GeForce, Quadro, Tesla используют одинаковые графические чипы.
Рассмотрим видеокарты с одинаковым, уже не самым новым, чипом GF100 имеет (512 CUDA ядер):

Одночиповые:
GeForce: GTX465, GTX470, GTX480
Quadro: 4000, 5000, 6000
Tesla: C2050, C2070, M2050, M2090

Рассмотрим по одному представителю с каждого семейства поподробнее.

GeForce GTX480
Некогда топовая игровая видеокарта.
Стоимость: на момент выпуска около 500$ (сейчас бу и за 300 видел), на данный момент не выпускается (на смену пришли GTX580 512 ядер, и GTX680 1536 ядер)
Количество ядер CUDA — 480.
Объем памяти 1.5 Gb.
Производительность float:
Одинарная точность: 1344,9 Гфлопс.
Двойная точность: 168,1 Гфлопс.
(Существует более урезанная версия GTX470, сейчас можно найти по цене меньше 250$, 448 ядер CUDA, 1.25 Gb)

Quadro 5000
Одна из лучших видеокарт для профессиональных приложений.
Стоимость: по данными Amazon около 1700$. Выпускается.
Количество ядер CUDA — 352.
Объем памяти 2.5 Gb.
Производительность float:
Одинарная точность: 718.08 Гфлопс.
Двойная точность: 359.04 Гфлопс.
(Стоит обратить внимание на Quadro 6000, 448 ядер, 515 Гфлопс двойной точности, 4000$)

Tesla C2075
Стоимость: по данными Amazon около 2200$. Тоже выпускается.
Количество ядер CUDA — 352.
Объем памяти 6 Gb.
Производительность float:
Одинарная точность: 1030 Гфлопс.
Двойная точность: 515 Гфлопс.

Что мы видим?
Заметим, что по float производительности выигрывает GeForce GTX480. Причиной тому самое большое количество рабочих ядер и самые высокие частоты среди аналогов. Это нужно для преобразования координат объектов в играх, расчета теней, расчета пиксельных и вершинных шейдеров. В конечном итоге — чтобы игра «летала».
Но, чтобы для научных исследований, моделирования динамики жидкостей и газов покупали Теслы и Квадры — в двойной точности производительность сильно урезана, и уступает аналогам.
Соотношение производительности:
GeForce: double/float — 1/8
Quadro и Tesla: double/float — 1/2
Кроме того, самым малым объемом памяти обладает тот же GTX480. Для игр достаточно, но если хотите провести расчет аэродинамики — покупайте что-то посерьезнее.
***

ЧЕГО НУЖНО?
(Людям, занимающимся 3d графикой)
1. Поменьше тормозов во время редактирования 3d модели.
2. Некоторых интересует возможность быстрого рендеринга на GPU.

3D производительность GeForce vs Quadro
Из информации изложенной выше может показаться, что профессиональными приложениями на GeForce не пользуются из-за того, что имеет малый объем памяти, но это не так.
Ролик покажет Вам, почему «плохая Квадра» лучше «хорошего Жефорса» в профессиональных приложениях.

Quadro 600: 1Gb, 96 ядер CUDA, 150у.е.
GTX560Ti: 1Gb, 384 ядра CUDA, 250у.е. (Цены взяты из Amazon)
Выходит, Nvidia тщательно следит, чтобы 3d производительность в профессиональных приложениях Geforce уступали Quadro при соизмеримых ценах.

Как могут быть реализованны тормоза во вьюпорте?
Дело в том, что количество полигонов в играх существенно меньше, чем у профессионалов в профессиональных приложениях. В играх редко доходит до одного млн полигонов, а в профессиональных — десятки миллионов.
Тут можно сделать так: урезать производительность при преобразовании координат вершин. Если вершин больше определенного количества — то поставить задержку перед отрисовкой последующих вершин.
Либо установить задержку при отрисовке треугольников. Если больше определенного количества — то поставить задержку перед отрисовкой каждого последующего треугольника.

Маленькое лирическое отступление, или Nitrous в 3ds Max.
Меня ввел в заблуждение Nitrous движок в 3ds Max, который стоит рядом с OpenGL и DirectX. Это как? В Autodesk есть что-то, что вызывает Нитрос, аппаратная поддержка которого, оказывается, есть на каждой уважающей себя видеокарте, но знает о ней только 3Д Макс?

Ну, можно составить небольшую логическую цепочку. Autodesk является богатой корпорацией, и в хороших партнерских отношениях с производителями ATI и Nvidia. Повышать нужно продажи своего детища же! А как бы заинтересовать потребителей? Производительностью же!

Итак, GeForce GTX580 (да, купил я именно её), 7.3 млн треугольников, 2560 Torus Knot-ов, без теней и без Adaptive degradation.

Nitrous — 42 fps; Direct3d — 13 fps; OpenGL — 2 fps.

OpenGL — тормозит. DirectX — намного лучше. А Nitrous — круче всех, оказывается! Что же нитрос тогда?
Два варианта:
1. Это OpenGL/DX в котором убраны дополнительные тормоза во вьюпорте, созданные умышленно в OpenGL/DX режимах.
2. Это OpenGL/DX, который умеет обращаться к аппаратным функциям игровых видеокарт, и проявлять в них квадровые способности!
И я склонен именно к 2 варианту, т.к. в Blender и в Rhino3D это же самое дико тормозит (2fps).
Выходит, пользователям 3ds Max и других продуктов Autodesk вовсе не так принципиально переходить на Квадру? К сожалению, у меня нету Квадры, чтобы проверить производительность Нитроса по сравнению с OpenGL.

Если же у Вас GeForce или Radeon, нет желания раскошелиться за Квадру, вы Не пользуетесь продуктами от Autodesk, и у Вас очень сложные модели, то:
1. Сложные объекты можно скрыть. Объекты можно показывать во вьюпорте с меньшей плотностью сетки.
2. Вместо объектов можно показывать «контейнеры», их содержащие.
То есть следить за количеством полигонов в вьюпорте, если у вас действительно «тяжелые» модели.
Зато в игры нормально поиграете.

GPU рендеринг
Поскольку коммерческие производители не рассказывают о том, какие типы данных (float или double) они используют — приходится только догадываться.
iRay везде показывают с Quadro и Tesla, может создаться впечатление, что iRay вообще не работает с GeForce.

Картинка с оф. сайта nvidia.
Но нет, работает, и еще как. Казалось бы, что может быть лучше для не-графических вычислений, чем видеокарта Tesla, специально заточенная под не-графические вычисления?

(Взято с поста: «V-Ray и Iray. Сравнение и обзор»)
GeForce GTX580 является самой быстрой одночиповой видеокартой в iRay рендеринге на GPU. И значительно дешевле «серьезных» аналогов такой же производительности. А если вам не хватает 1.5Гб, существуют GTX580 с 3Гб памяти.
При использовании V-RayRT, Octane, Cycles, Arion также лучше всех себя показывают видеокарты GTX570 и 580. Выходит, все эти рендеры не используют расчет двойной точности для рендеринга?
В любом случае, если вы хотите рендерить на GPU — на GeForce вы сможете хорошо сэкономить.

GTX680
Но корпорация заметила, что для вычислений все чаще начали брать GTX580, производительность double в GTX680 уступает float не в 8 раз, а в 24, что не могло не отразиться на некоторых тестах.
Известно, что в Octane Render производительность возросла на 64%.

ATI Radeon vs FirePro
Аналогично Nvidia, корпорация AMD тоже разделила модели видеокарт. Radeon (аналог GeForce), FirePro (аналог Quadro), FireStream (аналог Tesla). Производительность вычислений с плавающей точкой двойной точности уступает одинарной в 4 раза, во всех моделях ATI. Интересно, что производительность топовых игровых видеокарт ATI (Radeon HD 7970, float — 3.79 Тфлопс, double — 947 Гфлопс) превосходит в двойной точности даже одночиповые Tesla. Надо заметить, что производительность в флопсах, не всегда является показателем производительности железа в конкретных случаях.
Причина, по которой ATI сильно уступает Nvidia на рынке GPGPU мне пока не ясна. Может, игрового сегмента вполне хватает.

Выбор?
Я выбрал GTX580 3Gb. Видеокарта дает возможность насладиться новыми играми и производительностью GPU рендеров. А тормоза во вьюпорте пакетов 3d моделирования для меня не сильно критичны.

Автор статьи с уважением относится к этому производителю, и сам является счастливым обладателем карточки Nvidia.
Подобные маркетинговые ходы являются неотъемлемой частью рыночной экономики, к ним прибегают все производители без исключения.
Но все же, не будем же вестись на маркетинговые уловки корпораций, а вдумчиво покупать то, что действительно полезно для нас!

UPD: спасибо ForhaxeD, Funcraft, podwhitehawk за найденные орфографические и грамматические ошибки.