Не играми едиными. Ускорение программ с помощью видеокарты
Что такое видеокарта, знает каждый, ведь это главный элемент ПК, отвечающий за игры. И чем он мощнее, тем лучше. Однако в словосочетание «графический адаптер» вложено намного больше смысла. И кроме умения отапливать помещение и жрать электроэнергию «майнить» видеокарты способны ускорять работу некоторых полезных программ. В их число входят приложения для видеомонтажа, графического дизайна, 3D-моделирования, VR-разработок.
Техническая сторона вопроса
Обычно основная часть нагрузки ложится на центральный процессор. Но есть задачи, с которыми GPU справится во много раз быстрее, и было бы глупо этим не воспользоваться. Логично, что чаще всего это касается программ для работы с графикой, видео и 3D-моделированием.
Во время GPU-ускорения задействуется исключительно память видеокарты. Для простой работы с FHD достаточно 2 ГБ. Однако, когда один кадр компонуется из нескольких (картинка в картинке) или используются эффекты, одновременно обрабатывающие несколько кадров (шумодавы и т. д.), расход возрастает. Для UHD/4K-видео необходимо уже минимум 4 ГБ видеопамяти.
Конечный прирост производительности зависит от правильности настройки и общих параметров системы. В случае, например, рендеринга иногда разница с CPU составляет разы, а это сэкономленное время, которое, как известно, — деньги. Гарантировать точный результат ускорения не возьмется ни один производитель, ссылаясь на индивидуальность каждой системы.
Любая видеокарта в той или иной степени способна проводить сложные вычисления и обрабатывать графику. Больше других акцентирует внимание на неигровых возможностях и технологиях своих GeForce компания nVidia.
Тензорные ядра — присутствуют в адаптерах серии RTX, повышают производительность и энергоэффективность. Поддержка ИИ ускоряет расчеты и работу с графикой.
CUDA — проприетарная технология nVidia, доступная для устройств GTX и RTX. Позволяет использовать графический процессор для вычислений общего назначения, улучшает работу с фото, видео и 3D.
NVENC — отдельный аппаратный блок, способный кодировать и декодировать видеопоток. Благодаря этому разгружаются центральный и графический процессоры для запуска игр и других ресурсоемких задач. В первую очередь это интересно стримерам, но многие программы видеомонтажа уже приспособили NVENC под себя.
NVIDIA STUDIO DRIVER — выходит для видеокарт серии 10хх и моложе. Оптимизирует работу адаптера под такие приложения, как Autodesk Maya, 3ds Max, Arnold 5, DaVinci Resolve и т. д.
Карты AMD тоже хорошо справляются с вычислениями и обработкой графики, но любит говорить об этом исключительно компания Apple. AMD использует открытые технологии OpenGL и Vulcan — альтернативу CUDA.
Программы, работающие с GPU-ускорением
О возможности ускорения программы с помощью видеокарты можно узнать на официальном сайте. Все ведущие производители софта дают четкие инструкции, какая видеокарта подойдет и как включить GPU-ускорение. А первое, что приходит на ум, когда речь идет о работе с графикой и видео, — решения студии Adobe.
Adobe Premiere Pro использует вычислительные ресурсы видеокарт, начиная с версии CS5. Текущие версии для Windows поддерживают все современные GPU (включая встроенную графику Intel). CS6 и выше имеют функцию стабилизации видео Warp Stabilizer, которая устраняет дрожание камеры. Плагин использует GPU-ускорение только при финальном рендеринге изображения. Также в CS6 появился рендер Ray-traced 3D, который обсчитывает на видеокарте 3D-слои, камеру и источники света в композиции. Adobe Premiere CC научился работать одновременно с несколькими видеокартами, причем допускается использование разных серий и даже производителей (MultipleGPU). Выигрыш зависит от общей конфигурации ПК. Интересные возможности дает использование GPU сторонними плагинами. Можно ускорять Premiere при помощи CUDA одной видеокарты, при этом его плагин будет ускоряться OpenGL другой видеокарты. Такие плагины, как Magic Bullet Looks, Elements3D и т. п. могут использовать ресурсы GPU независимо от настроек Adobe. Подробные требования приложения к видеокарте можно найти на официальном сайте.
Adobe Photoshop также активно использует видеокарты в процессе обработки изображений. Фоторедактор закрывает некоторые свои возможности, если видеокарта их не поддерживает. Яркими примерами таких функций являются «Деформация перспективы», «Умная резкость», «Размытие». Пользователю доступны три режима: базовый, обычный и расширенный. Наиболее интенсивно использует видеокарту последний. Если наблюдается снижение быстродействия, стоит переключиться на уровень ниже, воспользовавшись вкладкой Дополнительные параметры.
Кроме продукции компании Adobe нельзя не вспомнить такие программы, как 3ds Max, DaVinci Resolve и Vegas Pro.
Данные о поддержке наиболее адаптированных приложений производители видеокарт публикуют на своих официальных сайтах:
eGPU — внешний графический процессор
Этот раздел касается в первую очередь техники компании Apple. Купертиновцы любят делать упор на творческие возможности своих устройств, однако пользователи макбуков и аймаков ограничены исходной комплектацией. На помощь приходит eGPU — внешняя видеокарта, с помощью которой, по заявлению производителя, можно увеличить скорость обработки графики на Mac в несколько раз.
По сути, это обычная видеокарта в специальном боксе с блоком питания и дополнительным охлаждением. Она подключается к макам посредством Thunderbolt 3. Уже много лет Apple использует видеокарты AMD, и весь софт Apple затачивается под новый API Metal. Графические решения nVidia ощутимого прироста производительности на Apple не дают, так как из-за патологической жадности компании не смогли договориться, и весь софт на маке заточен исключительно под AMD. В отместку nVidia недавно полностью отменила поддержку CUDA на MacOS.
А что могут «профи»?
Есть заблуждение, что для работы с графикой нужно купить максимальную видеокарту, а процессор любой сойдет. Это не так. Если процессор не будет успевать давать задания видеокарте, пользователь столкнется с простоем в ресурсоемких задачах. Есть и обратная зависимость: слабая видеокарта может сдерживать процессор в финальном рендеринге. Важен баланс. Если потребности пользователя все же переросли возможности обычных моделей, можно направить свой взгляд на дорогие и узкоспециализированные решения. Технически профессиональные и потребительские видеокарты отличаются несильно, все дело в ПО.
Несколько лет назад компания nVidia выпустила первый TITAN — запредельную по производительности и цене игровую видеокарту. Но вместо того, чтобы стать нишевым продуктом, она была буквально сметена с прилавков. Оказалось, что карта прекрасно справляется с расчетами, и многие компании с удовольствием покупали ее вместо дорогих про-аналогов. Разумеется, nVidia быстро смекнула, в чем дело, и в начале 2018 года прикрыла лавочку запретила использовать графические процессоры GeForce и Titan в составе дата-центров. По словам nVidia, нельзя гарантировать их безотказную работу в жарких условиях (и это не фигуральный оборот) в режиме 24/7. В качестве альтернативы предлагается использовать, например, Tesla V100, который гораздо мощнее GeForce и стоит в десять раз больше создан специально для работы в условиях ЦоД.
nVidia имеет три линейки профессиональных видеокарт: Quadro, NVS и Tesla.
NVS — многопортовые карточки, созданные для подключения большого количества мониторов в одну панель. Например, с их помощью в Макдональдсе можно выбрать бигмак с помидорами или беконом, а в аэропорте найти свой рейс. По сути, это самая обычная «затычка», на которой распаяли много портов. Очень слабые по железу и очень дорогие по соотношению цена/производительность, но ценят их не за FPS в Батле.
Компания AMD в качестве профессионального решения предлагает серию Radeon Pro. Также у них есть вычислительные аналоги Tesla с космическим ценником под названием Instinct.
Источник
Выбор видеокарты для рендеринга и видеомонтажа
Выбор любого железа при сборке компьютера для тех или иных целей часто представляет большую сложность: нужно вникать в ряд технических аспектов, разбираться в терминах и характеристиках, а вот статьи на эту тему часто встречаются устаревшие, отражающие однобокий взгляд на вещи фаната того или иного железа или вообще замещанные на слухах, байках и некомпетентных мнениях.
В этой статье я хочу рассмотреть основные аспекты работы видеокарт при рендеринге и монтаже видео, описать различия профессиональных и массовых видеокарт и дать максимум фактической информации для подтверждения моего мнения без чрезмерного углубления в техническую составляющую, где это не нужно.
В чем отличие видеокарты для рендеринга от видеокарты для видеомонтажа?
Чтобы упростить дальнейший рассказ давайте сразу уточним, что видеокарта или GPU (Graphics Processing Unit – графический процессор) – это расширяющий компонент компьютера, который может быть представлен одной картой или несколькими.
В чем разница между профессиональными видеокартами и потребительскими?
Сейчас pro линейки видеокарт гораздо меньше отличаются от массового сегмента, чем еще 5 лет назад. Отдельные серии видеокарт, например, серия Titan у Nvidia или Radeon VII размывают эту границу еще сильнее, пытаясь играть на оба поля.
На первый взгляд профессиональные карты отличает огромный объем видеопамяти (VRAM) и непомерно раздутая цена, но дело не только в этом. Давайте разбираться на примере GPU из серии RTX от Nvidia относительно профессиональных GPU Quadro RTX.
Почему, если даже их архитектура и, в некоторых случаях, характеристики схожи по количеству ядер и VRAM, серия Quadro стоит в несколько раз больше? Похоже на какое-то жульничество? На самом деле – нет, и вот почему.
Профессиональные видеокарты
Ключевое различие между потребительскими и профессиональными видеокартами – это разная поддержка по софту. Карты серии Quadro Nvidia и FirePro от AMD специально оптимизированы для высокой производительности в специализированном програмном обеспечении и имеют максимальную и гарантированную совместимость с профильными программами от ведущих разработчиков в мире компьютерной графики.
Кроме того, эти серии карт поддерживаются производителем годами, что делает их долгосрочной инвестицией. А вот потребительские видеокарты уже через поколение такой поддержки производительности/совместимости не получают. Профессиональные видеокарты тщательно тестируются в профильном софте, чтобы добиться максимальной производительности, а отдельные программы, например, Solidworks имеет отдельные особенности, которые работают только на профессиональных видеокартах.
Посмотрите на список официально поддерживаемых видеокарт у того же Solidworks.
Некоторые разработчики софта попросту не будут предоставлять поддержку в исправлении ошибок и решении проблем, если у вас не профессиональная видеокарта. А если при этом у вас большая компания, где работа каждой рабочей станции или сервера имеет максимальную значимость для выполнения задач в срок, никто не будет рисковать простоями дорогостоящей техники и высооплачиваемых специалистов и тем вероятностью не выполнить работы в срок.
Видеокарты массового сегмента
Потребительские видеокарты прекрасно себя проявляют в игровых и повседневных приложениях. Они также дают неплохой результат при обработке фото или монтаже видео, а верхний сегмент таких видеокарт (например, RTX 2080Ti) имеют даже избыточный запас мощности для таких задач. Кроме того, массовые видеокарты хороши в GPU рендеринге, потому что обычно у рендер движков под видеокарты нет фич исключительно для профессиональных видеокарт.
В то же время, профессиональные видеокарты будут не очень хороши в гейминге, но превосходны для обработки, рендеринга и других специализированных задач, однако и переплата будет значительной за ту же производительность.
Поэтому, если вам не нужны особенности в софте, которые предоставляются только для pro GPU карт или вам не нужен топовый объем видеопамяти, то будет лучше выбрать обычную потребительскую видеокарту.
Почему Nvidia лучше или что такое CUDA ядра
CUDA ядра – это особые вычислительные ядра входящие в состав видеокарт от Nvidia. Технология CUDA эксклюзивна представлена только в продуктции Нвидиа. Эти ядра не являются выделенными только для графических расчетов, это скорее чистая и универсальная мощь, которую видеокарта может бросить на обработку разных задач при необходимости.
Подавляющее количество софта для работы с графикой и рендеринга оптимизировано для максимально продуктивного использования CUDA ядер, поэтому чем их больше в составе видеокарты, тем быстрее будет ваш рендеринг моделей, видео и т.д.
Наиболее популярные рендер движки на GPU Octane и Redshift вообще построены на технологии CUDA и это означает что ими вообще можно воспользоваться только если у вас именно видеокарта от Nvidia. В этих рендер программах скорость рендеринга практически линейно возрастает от увеличения количества CUDA ядер на вашей видеокарте. Некоторые программы, например, After Effects или Premiere Pro поддерживают видеокарты и Nvidia и AMD, но чаще всего на Nvidia работают быстрее.
GeForce или Quadro?
С GeForce вы получите выгоды в соотношении скорость/цена при видеомонтаже и при обычной работе в графических программах. Однако, поскольку GeForce нацелен на рынок геймеров и обычных потребителей, эти видеокарты лишены отдельных особенностей, которые могут потребоваться при профессиональной работе с графикой.
Quadro имеет высокий уровень производительности, но основное ее преимущество в программной поддержке корпоративных клиентов. Вместе с тем, любая прибавка в производительности Quadro относительно GeForce требует и сумасшедшей переплаты за саму видеокарту.
Если же вам действительно нужна ECC память (память с коррекцией ошибок) или лучшие драйверы для профессиональных приложений, Quadro будет предпочтительным выбором. Опять же, видеокарты Quadro имеют больше CUDA ядер, больше видеопамяти и, иногда, эксклюзивные особенности как упомянутая ECC память, о чем мы дополнительно поговорим дальше.
Подытоживая, видеокарты Quadro это выбор для пользователей:
GeForce видеокарты предпочтительнее, если вы:
Стоит ли брать RTX видеокарту?
С появлением новой архитектуры Тьюринг, Nvidia представила серию видеокарт RTX, которые вдобавок к привычным CUDA ядрам имеют РТ и тензор ядра. РТ ядра отвечают исключительно за рейтрейсинг т.е. трассировку лучей.
При рендеринге, наличие мощной видеокарты с поддержкой RTX может значительно повысить скорость рендера, как минимум в приложениях, которые поддерживают эту технологию (Octane, Redshift). Если же вы не занимаетесь 3D рендерингом, а, например, монтируете видео, то наличие RT ядер маловероятно окажет какой либо эффект на скорость работы.
Тензор ядра – это отдельная история, которая еще интереснее. В потребительских видеокартах тензор ядра отвечают за эффекты, например, DLSS (Deep Learning Super Sampling) то есть сэмплинга на основе глубокого обучения нейронных сетей, которое позволяет искусственному интеллекту улучшать качество изображений.
В профессиональных решениях, тензор ядра предназначены для обучения нейронных сетей, глубокого обучения, сложных задач на базе AI итд.
При выборе видеокарты, настоятельно советую отдать предпочтение серии RTX, а не предыдущим видеокартам, даже топовым. Даже без учета всех этих дополнительных ядер, RTX все равно значительно мощнее предыдущих версий.
Что нам нужно от видеокарты для видемонтажа?
К счастью, процесс видеомонтажа гораздо менее требователен к видеокарте, чем 3D рендеринг. Если вы одиночка, который делает видео на фрилансе или обрабатывает собственный контент, например, для Youtube, вам хватит даже базовой видеокарты от Nvidia с поддержкой CUDA.
Посмотрите на сравнение производительности видеокарт в Premiere Pro.
Обработка видео и фото не требует наличия навороченной видеокарты и тем более Quadro. Вам хватит начальной или средней видеокарты GeForce RTX с головой. Только если у вас постоянно идет работа с разрешениями 4K/8K может появиться реальная необходимость покупки более дорогой RTX карточки.
Что нам нужно от видеокарты для рендеринга?
При рендеринге на GPU от видеокарты требуется гораздо больше производительности, чем при видеомонтаже. В первую очередь нам нужно максимальное количество CUDA ядер и побольше видеопамяти. Время рендера видеокарте среднего кадра практически линейно обратно пропорционально количеству CUDA ядер вашей видеокарте.
В то же время, видеокарта может задействовать всю свою производительность при условии, что ваша 3D сцена польностью помещается в объем видеопамяти (VRAM) вашей видеокарте. На практике, это значит что если у вас сложные сцены с миллионами полигонов, дисплейсментом или большими текстурами, вам понадобится гораздо больше памяти, чем для относительно простых сцен с несколькими объектами.
В основном серия RTX видеокарт оснащена достойным объемом VRAM от 8 до 11 Gb, но если вам реально требуется еще больше, то стоит обратить внимание на RTX Quadro, которые имеют до 48 Gb VRAM.
ECC память: что такое и нужна ли вам
ECC (Error Correcting Code) память – это память, исправляющая ошибки. Такая память самостоятельно отслеживает и исправляет ошибки в данных, которые естественным образом возникают при интенсивных нагрузках на оборудование в течение длительного времени. Такие ошибки способны вызывать случайные события от повреждения данных, до критических ошибок и сбоев и при работе с важными и сложными данными, таких ошибок стараются максимально избежать.
Именно поэтому в серверных решениях или оборудовании для корпоративного сектора применяется преимущественно ECC память, чтобы предотвратить появление ошибок и возможность ущерба данным. В видеокартах ECC память ставится на профессиональные линейки как Nvidia, так и AMD.
В то же время, большинство потребителей, не участвующих в сложных взаимодействиях при созданиии контента могут благополучно обходиться и без ECC.
Сравнение производительности видеокарт
Проще всего для сравнения производительности конкретной видекарты обратиться к результатам тестов. Обычно потребители смотрят на результаты тестов видеокарт в играх и других приложениях, чтобы составить приблизительное представление насколько хороша та или иная железка.
Это отчасти применимо и к нашим потребностям, но нужно обращать внимание, какие тесты выбирать для сравнительного анализа. Для определения производительности в рендеринге нам подойдут бенчмарки в популярных GPU рендерах OctaneBench, Redshift и VRAY-RT.
Нужны ли 2 видеокарты?
В отличие от игровых систем, рабочие станции для рендеринга могут утилизировать ресурсы нескольких видеокарт безо всяких SLI подключений, потому что графические пакеты изначально проектируются с перспективой распределения вычислений. Это означает, что вам не нужно объединять видеокарты в одну, идеально синхронизированную подсистему, чтобы получить почти линейное ускорение рендеринга при добавлении второй видеокарты.
Коротко про NVLINK у Nvidia
При соединении двух видеокарт можно объединить видеопамять в одну систему, однако потребуются видеокарты классом выше, чем RTX 2070 Super. При этом следует учесть, что так можно объединить только 2 (не 3, не 5) видеокарт и сам рендер движок должен поддерживать эту технологию. Для подключения потребуется сам NVLINK мостик.
Больше одной видекарты для видеомонтажа в Adobe Premier Pro
Ответ простой: Premiere Pro не может использовать более одной видеокарты и никакого прироста производительности это не дает.
Помимо выбора видеокарты, рекомендую обратить внимание на статьи по сборке лучшего компьютера для моделирования и рендеринга на CPU, рендеринга на GPU и видеомонтажа.
Выбираем видеокарту в разных бюджетах
Nvidia RTX 2060 Super
Лучший вариант для обработки видео и GPU рендеринга по соотношению цена/производительность.
Характеристики:
• CUDA ядра – 2176
• Тензор ядра – 272
• РТ ядра – 34
• VRAM – 8Gb GDDR6
• Базовая частота – 1470 MHz
Если бюджет ограничен, но нужен производительный вариант за разумные деньги, RTX 2060 Super лучший вариант на рынке. В своем ценовом диапазоне видеокарта имеет прекрасный потенциал как для профессиональных задач, так и гейминга (хотя именно для игр RX5700 от AMD будет интереснее). Карта отлично подойдет для монтажа 1080p и 1440p видео.
В тесте OctaneBench, RTX 2060 Super имеет 205 очков, что значительно выше чем у Quadro RTX 3000 (149 очков) и Quadro RTX 5000 (184 очков). Т.е. вычислительная мощность 2060 Super превосходит даже некоторые Quadro RTX, которые стоят в разы больше.
Nvidia RTX 2080 Ti
Лучший вариант в верхнем ценовом сегменте на все случаи жизни.
Характеристики:
• CUDA ядра – 4352
• Тензор ядра – 554
• РТ ядра – 68
• VRAM – 11Gb GDDR6
• Базовая частота – 1350 MHz
Если графикой занимаетесь достаточно профессионально и есть бюджет на видеокарту, но при этом не готовы продавать почку ради Quadro, лучший вариант – это RTX 2080 Ti. Карта показывает прекрасную производительность в рендеринге и видеомонтажа, но не стоит своих денег для гейминга, если поближе сравнить ее с другими картами без приставки Ti.
В том же OctaneBench RTX 2080Ti показывает 302 очка, что твердо ставит ее на вершину списка современных видеокарт по мощности одной видеокарты. У 2080 Super 233 очков, а у обычной 2080 еще меньше – 220. В общем, в этом сегменте RTX 2080Ti нет равных, лучший вариант за относительно разумные деньги.
Nvidia Quadro RTX 6000
Приведем и профессиональную видеокарту из семейства Quadrо для наглядности. Как вы поняли из статьи, покупка Quadro имеет смысл если нужна расширенная поддержка от вендоров софта, максимальная надежность и ECC память большого объема.
Характеристики:
• CUDA ядра – 4608
• Тензор ядра – 575
• РТ ядра – 72
• VRAM – 24 Gb GDDR6 (ECC)
• Базовая частота – 1440 MHz
В чистой вычислительной производительности Quadro RTX 6000 практически равен RTX 2080 Ti при условии, что обеим картам хватило объема для сцены при рендеринге. Quadro RTX 6000 имеет 308 очков, а 2080 Ti 302 очков.
Если 24Gb видеопамяти мало, то можно взять Quadro RTX 8000, которая имеет космические 48 Gb VRAM. А если плюшки серии Quadro особенно не нужны, но нужен просто объем памяти побольше за цену поменьше, присмотритесь к Titan RTX так же с 24 Gb.
Источник