Evoluce v režii NVIDIA a technologie Kepler+Optix

Technologie společnosti Nvidia dospěla pomalu do takové fáze, že téměř vše je možné a to v reálném čase. O čem je řeč? Samozřejmě o technologii Kepler (představena na konferenci GTC 2012 v San Jose), která umožňuje do značné míry přesun výpočetních algoritmů z CPU přímo do výpočetních jader patřičné grafické karty. Jedná se především o implementaci metody Raytracingu (metoda sledování paprsků - známá již přes 40let viz. wiki-raytracing). Tato metoda dává celé scéně onen realistický nádech a korektní výpočet světla a stínů. Když se podíváme jen velmi letmo do historie, tak nejznámější jména, která se zapříčinila o používání této metody jsou: Arthur Apple - 1968 metoda raycasting (vrhani svetelnych paprsků); Turner Whitted 1979 - kompletní popsaní metody raytracingu.

grafický výstup s použitím RayTracingu

Abychom ale byli zcela přesní, tak patřičného pokroku se dosáhlo jednak technologií Kepler, ale také především OptiX raytracingového enginu, který lze využívat jak v rozhraní DirextX tak OpenGL. Samozřejmostí pro využití enginu je přítomnost technologie CUDA - tedy konkrétně její programovací platformy. Fotorealistický vzhled je zejména patrný na výstupech zobrazující tváře, kde jsou velmi přesně propracovány linie všech možných detailů. Zajímavý je též příklad výpočtu s procesem AO (Ambient Occlusion - okolní prostředí), kde je výpočet pomocí architektury Kepler cca 70x rychlejší než při použití CPU.

Když bychom se podívali obšírněji na oblast využití Raytacingu a obecně 3D zobrazení, tak zcela jistě nezůstaneme jen u čistě počítačové grafiky. Celá další, nejen průmyslová, odvětví využívají této "reálné" zobrazovací metody. Jen pár příkladů za všechny: inženýrská oblast - akustika, balistika, multispektrální simulace, lékařství. Velmi důležité a převratné je tady především zobrazování v reálném čase - kdy máme - nebo spíše bychom v budoucnu mohli mít - realisticky vykreslený objekt (scénu) již přímo v "okně" a odpadá tak, mnohdy zdlouhavý, render finálního výsledku.  Z pohledu historie se v 90. letech čekalo na přibližné výsledky renderingu i několik dní a před nedávnem jsme sice mohli dosáhnout prakticky stejných výsledků jako s novou technologií, ale renderovací čas zabíral stále velká políčka v plánovacím kalendáři.

Jedna z prvních firem, která implementovala OptiX do svého softwaru je Adobe. Uvědomila si potenciál, který ve výpočtech pomocí GPU je a již od roku 2010 se v jejich balíčcích pro "Creativce" objevuje podpora technologie CUDA. Samozřejmě to pokračovalo přes verzi CS5.5 až se do verze CS6 dostal právě OptiX.

Závěrem jen budu citovat přímo ze článku Ing. Jana Buriánka (časopis pixel viz. citace výše): "Architektura Kepler a podpůrné APEX knihovny v čele s Optix přináší nové možnosti v počítačové grafice. Blíží se doba, kdy Raytracing bude probíhat skutečně v reálném čase a budeme si moci vychutnávat plně reflexní povrchy, skla, globální osvětlení aj. fotorealisticky vypadající povrchy. Naprosto se změní workflow používání renderingu. Již nebude třeba produkčních rendering farem, ale minimálně malé a střední produkce se budou snažit dělit data tak, aby je bylo možné zpracovávat distribuovaně na GPU akcelerovaných pracovních stanicích....Přesně tak je například dnes využíván FurryBall v rámci realizace filmu Kozí příběh se sýrem 3D."

Nezbývá nic jiného než jen doufat, že tato doba tady bude již brzy - i když ona tu již vlastně je (dle videa výše) :-) a že implementace této převratné technologie postihne všechny velké hráče na poli 3D. Kdo by se chtěl ještě více ponořit do této problematiky, mohu jen doporučit citovaný článek, kde je vše podáno odborněji a obsáhleji. Tedy přesně tak, jak se na odborný časopis a pana Ing. Buriánka sluší:-)

zajímavé odkazy:

oficiální web nvidia

magazín pixel s odkazem na ukázku článku

video z konference GTC - ukázka realtime Kepler raytracing

Blog na Blogger - c4d-frybert.blogspot.cz

informační zdroj a kompletně zpracovaný článek:

BURIÁNEK, Jan. Pixel: 2D/3D grafika a animace, DTP, digitální foto, video a zvuk/. Pixel: 2D/3D grafika a animace, DTP, digitální foto, video a zvuk/. Praha: Atlantida Publishing, 2012, roč. 2012, 187/188, s. 4. ISSN 1211-5401.