АНОНСЫ NVIDIA НА SIGGRAPH 2021
В рамках международной выставки-конференции SIGGRAPH 2021, корпорация NVIDIA представила несколько новых исследований и новые продукты, а также, показала обновление платформы NVIDIA Omniverse. Я сделал небольшую подборку анонсов и обзоров докладов компании. В данную подборку включены следующие темы:
- Новый графический ускоритель NVIDIA RTX A2000
- Исследования NVIDIA
- Расширение платформы NVIDIA Omniverse
Новый графический ускоритель NVIDIA RTX A2000
На SIGGRAPH 2021, NVIDIA представила новую модель профессионального графического ускорителя линейки NVIDIA RTX - NVIDIA RTX A2000. Это графический ускоритель начального уровня, оптимально подходящий для работы с 2D графикой, 3D моделирования с низкой детализацией и создания цифровых чертежей.
Рисунок. Новый графический ускоритель NVIDIA RTX A2000.
Новый графический ускоритель создан с применением GPU на основе архитектуры NVIDIA Ampere. Графический чип предоставляет 3328 ядра CUDA, 104 тензорных ядра (Tensor Core), 26 ядер RT Core. Объем памяти составляет 6 Гб стандарта GDDR6. Что выделяет новый ускоритель, так это поддержка памяти с коррекцией ошибок (ECC Memory). Напомню, ранее графические ускорители ниже модели 5000 не получали поддержку ECC памяти. А это, позволяет использовать графические ускорители, в требовательных к надежности и точности вычислений задачах. Частота памяти составляет 6 GHz, пропускная способность памяти 288 GB/s, интерфейс памяти 192-bit.
Новый ускоритель обладает энергопотреблением в 70W. Он поддерживает шину PCI-Express 4.0 x16 и может быть использован в системах с современными CPU от Intel и AMD.
Данный графический ускоритель, может стать отличной основой для начала работы над проектами в области вычислений и ИИ, а впоследствии, разработанный код может быть перенесен на старшие системы и в дата-центры. Но при этом, вся основа может быть отработана локально.
Конечно, профессиональные дизайнеры, также получают все преимущества технологий заложенных в профессиональной линейке GPU NVIDIA RTX и NVIDIA Quadro. Для вывода изображения, предусмотрено четыре порта стандарта mini-DisplayPort (mDP) 1.4.
Новая модель стала гораздо компактнее, получив очень аккуратный и изящный корпус, но инженеры NVIDIA увеличили высоту графического ускорителя, он занимает два слота, но при этом, его можно установить в очень компактные по ширине корпуса.
Исследования NVIDIA
Компьютерная графика и искусственный интеллект – это краеугольные камни технологий NVIDIA. Вместе они приближают авторов контента к созданию 3D-изображений кинематографического качества, которые создаются в реальном времени.
Этим летом на конференциях по графическим технологиям подразделение NVIDIA Research демонстрирует результаты работы по трассировки путей и созданию контента в реальном времени. Большая часть наработок использует искусственный интеллект. Эти проекты позволяют решать самые сложные задачи в графике с помощью новых инструментов и внедрять современные достижения в области рендеринга в реальном времени.
Рисунок. Модель леса с тигром.
Одна из целей - улучшить реалистичность визуализируемого освещения, проходящего через сложные материалы, такие, как мех или туман. Другая - помочь художникам легче превращать свои творческие замыслы в реалистичные модели и сцены.
Исследования, представленные на этой неделе на SIGGRAPH 2021, недавней Конференции по высокопроизводительной графике и Симпозиуме по рендерингу Eurographics, показывают, как графические процессоры NVIDIA RTX расширяют границы фотореалистичной графики в реальном времени.
Для рендеринга фотореалистичных изображений в реальном времени требуется точное моделирование света, имитирующее те же законы, которые управляют светом в физическом мире. Самый эффективный из известных до сих пор подходов - трассировка пути - требует огромных вычислительных ресурсов, но позволяет получать впечатляющие изображения.
Платформа NVIDIA RTX, со специализированным аппаратным обеспечением для трассировки лучей и высокопроизводительными тензорными ядрами для эффективной оценки моделей ИИ, специально создана для этой задачи. Тем не менее, по-прежнему существуют ситуации, когда создание высококачественных визуализированных изображений остается сложной задачей.
Рассмотрим, например, тигра, бродящего по лесу.
Увидеть свет: трассировка пути в реальном времени
Чтобы сделать сцену полностью реалистичной, создатели должны визуализировать сложные световые эффекты, такие как отражения, тени и видимая дымка.
В сцене с лесом пятна солнечного света просачиваются сквозь листья на деревьях, и молекулы воды, взвешенные в туманном воздухе, превращают их в дымку. Рендеринг реалистичных изображений облаков, пыльных поверхностей или тумана в реальном времени раньше был невозможен. Но исследователи NVIDIA разработали методы, которые в 10 раз эффективнее вычисляют визуальный эффект этих явлений.
Сам тигр одновременно освещен солнечным светом и затенен деревьями. Когда он идет через лес, его отражение видно в пруду внизу. Для такого рода насыщенных изображений как с прямыми, так и с вторичными отражениями может потребоваться вычисление тысяч путей для каждого пикселя сцены.
Эта задача слишком ресурсоемкая для решения в реальном времени. Поэтому группа исследователей NVIDIA создала алгоритм выборки пути, который отбирает пути и отражения, больше всего влияющие на финальное изображение, и визуализирует изображения в 100+ раз быстрее, чем было возможно ранее.
ИИ для тигра: нейронное кэширование излучения
Другая группа исследователей NVIDIA совершила прорыв в области глобального освещения с помощью новой техники под названием нейронное кэширование излучения. В этом методе используются RT-ядра NVIDIA для трассировки лучей и тензорные ядра для ускорения ИИ для обучения крошечной нейронной сети в реальном времени при рендеринге динамической сцены.
Нейронная сеть изучает, как свет распределяется по сцене. Она обрабатывает более миллиарда запросов глобального освещения в секунду на графическом процессоре NVIDIA GeForce RTX 3090, отображая густой мех тигра с детализированным освещением, ранее недоступным в режиме реального времени.
Легкое создание сложных текстур
По мере развития алгоритмов рендеринга важно, чтобы доступный 3D-контент соответствовал сложности и разнообразию, на которые способны эти алгоритмы.
Исследователи NVIDIA разрабатывают различные методы, которые помогают создателям контента моделировать насыщенные и реалистичные трехмерные среды. Одно из направлений - материалы с высокой геометрической сложностью, которые сложно моделировать с использованием традиционных методов.
Детали ткани рубашки, ковра или стеблей травы часто намного меньше размера пикселя, что затрудняет их эффективное хранение и визуализацию.
Исследователи NVIDIA решают эту задачу с помощью алгоритма NeRF-Tex, в котором нейронные сети используются для представления этих сложных материалов и кодирования их реакции на освещение.
Видеть лес как деревья
Сложные геометрические объекты также различаются по внешнему виду в зависимости от того, насколько они близки к зрителю. Один из примеров – дерево с листьями: в крупном плане видны детали ветвей, листьев и коры. Вдалеке оно покажется просто зеленой каплей.
Было бы пустой тратой времени отрисовывать детализированную кору и листья на дереве, которое находится на другом конце леса в сцене. Но в крупном плане модель должна быть максимально реалистичной.
Это классическая задача компьютерной графики, известная как уровень детализации. Художники часто сталкиваются с этой проблемой, вручную моделируя разные версии каждого 3D-объекта, чтобы обеспечить эффективный рендеринг.
Исследователи NVIDIA разработали новый подход, который автоматически генерирует упрощенные модели на основе метода обратного рендеринга. С его помощью можно создавать упрощенные модели, оптимизированные так, чтобы казаться неотличимыми от оригиналов, но с намного меньшей геометрической сложностью.
Рисунок. Изображение из презентации Real-Time Neural Radiance Caching for Path Tracing.
Рисунок. Изображение из презентации An Unbiased Ray-Marching Transmittance Estimator.
В команду NVIDIA Research, занимающуюся искусственным интеллектом, компьютерной графикой, компьютерным зрением, беспилотными автомобилями, робототехникой и многим другим, входят более 200 специалистов со всего мира. На выставке SIGGRAPH, исследователями велось обсуждение следующих тем:- Real-Time Neural Radiance Caching for Path Tracing
- Neural Scene Graph Rendering
- An Unbiased Ray-Marching Transmittance Estimator
- StrokeStrip: Joint Parameterization and Fitting of Stroke Clusters
Расширение платформы NVIDIA Omniverse
На SIGGRAPH 2021 корпорация NVIDIA объявила о крупном расширении NVIDIA Omniverse - первой в мире платформы для моделирования и совместной работы, которая обеспечивает основу метавселенной (Metaverse) - за счет новой интеграции с Blender и Adobe Substance, которая откроет ее миллионам пользователей.
Пакет Blender, ведущий в мире инструмент для 3D-анимации с открытым исходным кодом, теперь получил поддержку Universal Scene Description (USD), что позволит художникам получить доступ к производственным конвейерам на основе Omniverse. Adobe сотрудничает с NVIDIA над плагином для Substance, который обеспечит поддержку Substance Material в Omniverse, открывая новые возможности редактирования материалов для пользователей Omniverse и Substance.
NVIDIA Omniverse позволяет дизайнерам, художникам и рецензентам работать вместе в реальном времени между ведущими программными приложениями в общем виртуальном мире из любого места. Профессионалы из более чем 500 компаний, включая SHoP Architects, South Park и Lockheed Martin, оценивают платформу. С момента запуска открытой бета-версии в декабре, Omniverse скачали более 50 000 индивидуальных художников и дизайнеров.
«NVIDIA Omniverse соединяет миры, позволяя воплотить видение метавселенной в реальность», - сказал Ричард Керрис, вице-президент платформы разработки Omniverse в NVIDIA. «При участии разработчиков, партнеров и клиентов мы продвигаем эту революционную платформу, чтобы каждый, от индивидуальных специалистов до крупных предприятий, мог работать вместе с другими над созданием удивительных виртуальных миров, которые выглядят, ощущаются и ведут себя так же, как и физический мир».
Metaverse - это иммерсивный и связанный виртуальный мир. В нем художники могут создавать уникальные цифровые сцены, архитекторы могут создавать красивые здания, а инженеры могут создавать новые продукты для дома. Затем эти творения можно перенести в физический мир после того, как они будут усовершенствованы в цифровом мире.
«Многие компании говорят и говорили о метавселенной, но NVIDIA - одна из немногих, кто действительно выполняет свои обещания», - сказал Джон Педди, известный автор, консультант и основатель Jon Peddie Research. «NVIDIA обеспечивает более широкое понимание потребностей дизайнеров всех типов и предлагает множество инструментов, которые они могут использовать - бесплатно. Платформа NVIDIA Omniverse способна преобразовать практически любую отрасль, впервые сделав по-настоящему совместные творческие инновации возможными в общем виртуальном пространстве».
Расширение экосистемы Omniverse
NVIDIA Omniverse имеет быстрорастущую экосистему поддерживающих партнеров.
Ключом к внедрению Omniverse в отрасли является формат данных с открытым исходным кодом Pixar USD - основа платформы для совместной работы и моделирования Omniverse, позволяющий большим командам работать одновременно с несколькими приложениями на общей 3D-сцене. Эта основа открытого стандарта дает партнерам по программному обеспечению несколько способов расширения и подключения к Omniverse, будь то поддержка USD, создание плагина или коннектор Omniverse.
Apple, Pixar и NVIDIA объединили свои усилия, чтобы довести расширенные возможности физики в формат USD, используя открытые стандарты, чтобы обеспечить рабочие процессы с 3D на миллиардах устройств. Blender и NVIDIA совместно предоставили поддержку USD для предстоящего выпуска Blender 3.0 и миллионов художников, использующих его.
NVIDIA добавляет поддержку материалов и формата USD в новую версию Blender от NVIDIA, которая теперь доступна для загрузки из модуля запуска Omniverse и GitHub.
«Инженерные усилия NVIDIA по интеграции USD в Blender являются образцом того, как отрасль вносит свой вклад в решения с открытым исходным кодом», - сказал Тон Розендал, председатель Blender Foundation. «Благодаря USD художники Blender могут получить высококачественный доступ к студийным конвейерам и платформам для совместной работы, таким как Omniverse».
NVIDIA и Adobe совместно работают над плагином для решений бренда Substance, который откроет новые возможности редактирования материалов для пользователей Omniverse и Substance. Художники и создатели смогут работать напрямую с материалами Substance, полученными из платформы Substance 3D Asset или созданными в приложениях Substance, создавая более цельный рабочий процесс в 3D.
«Adobe стремится к открытому и взаимосвязанному сообществу 3D-дизайнеров, - сказал Себастьян Деги, вице-президент по 3D и иммерсивному движению в Adobe. - «В качестве отраслевого стандарта Substance укрепит экосистему Omniverse, предоставив создателям 3D возможность доступа к материалам Substance.»
Экосистема NVIDIA Omniverse продолжает расти, объединяя ведущие в отрасли приложения от компаний-разработчиков программного обеспечения, таких как Adobe, Autodesk, Bentley Systems, Blender, Clo Virtual Fashion, Epic Games, Esri, Golaem, Graphisoft, Lightmap, Maxon, McNeel & Associates, Onshape от PTC, Reallusion, Trimble и wrnch Inc.
Глобальные лидеры используют Omniverse
Lockheed Martin работают с Omniverse в области моделирования, прогнозирования и подавления лесных пожаров. Центр Lockheed Martin в области искусственного интеллекта совместно с NVIDIA выступил с инициативой под названием Cognitive Mission Management по разработке стратегии действий в чрезвычайных ситуациях и пожаротушения.
«Использование NVIDIA Omniverse и искусственного интеллекта для моделирования лесных пожаров поможет нам предсказать, насколько быстро и в каких направлениях они распространяются, и изучить влияние переменных окружающей среды, таких как ветер, влажность и почвенный покров, на их поведение, чтобы пожарные команды могли лучше реагировать и сокращать разрушительное воздействие пожаров», - сказал Шаши Бхушан, главный архитектор программного обеспечения и систем искусственного интеллекта в Lockheed Martin. «Наша Конечная цель - разработать модели, которые координируют данные датчиков и анализ в реальном времени, чтобы информировать ИИ, который управляет различными уровнями вмешательства человека».
Компания SHoP Architects из Нью-Йорка использует Omniverse для совместной работы и визуализации в реальном времени.
Omniverse позволяет команде использовать подходящее программное обеспечение для решения нужной задачи и собрать все полученные данные в одном месте, где их можно расширить и развернуть с помощью инструментов платформы NVIDIA Omniverse.
«Способность быстро и точно принимать решения в наших междисциплинарных командах является основой процесса SHoP», - сказал Джефф Белл, партнер по цифровому дизайну и доставке в SHoP Architects. «Omniverse позволит нам объединить данные от нескольких экспертов единым авторитетным способом, подготовив их для представления нужной информации в нужное время в сочетании с высококачественными визуальными эффектами для интеллектуального, запоминающегося дизайна».
Создатели Южного Парка (South Park), многолетнего мультсериала, удостоенного премии «Эмми», изучают Omniverse, чтобы дать возможность нескольким художникам сотрудничать над сценами и оптимизировать безумно ограниченное время производства.
«NVIDIA Omniverse предоставит нескольким аниматорам студии возможность работать одновременно над одной сценой», - сказал Дж. Дж. Франзен, ИТ-директор South Park. «Использование графических процессоров NVIDIA RTX A6000 и Omniverse предоставит нашим творческим гениям больше возможностей создавать решать поставленные шоу задачи».
В заключение скажу, что NVIDIA Omniverse Enterprise в настоящее время находится в ограниченном раннем доступе. Платформа будет доступна в конце этого года по подписке через партнерскую сеть NVIDIA, включая ASUS, BOXX Technologies, Dell Technologies, HP, Lenovo, PNY и Supermicro.
Все подробности и присоединиться к тестированию NVIDIA Omniverse, можно по ссылке
Я же уже сейчас исследую возможности платформы NVIDIA Omniverse и планирую подготовить большой обзор решений на её основе, для того, чтобы вы могли познакомиться с её возможностями и использовать их в своей работе.