NVIDIA GTC 2009: 3D-графика сегодня и завтра / Умные вещи

Сегодня вниманию наших читателей предлагается отчёт о Первой конференции GPU Technology Conference (GTC 2009), организованной и проведённой компанией NVIDIA с 30 сентября по 2 октября 2009 года в отеле The Fairmont Hotel, что в городе Сан Хосе, который, в свою очередь, находится в самом сердце Калифорнийской Кремниевой Долины. Как один из счастливчиков, которому выпала честь принять участие в этом событии, постараюсь передать события этих трёх насыщенный событиями дней. Впрочем, в отличие от прошлогоднего мероприятия NVIDIA – Форума NVISION08, проходившего здесь же, в Сан Хосе, конференция GTC 2009 отличалась разительным образом. В прошлом году, несмотря на множество сессий и лабораторных работ прикладного плана, ряд ключевых презентаций, огромная отраслевая выставка, звёздные гости – астронавты и киноактёры, наконец, проводившийся тут же мировой чемпионат по множеству игровых дисциплин, оставили впечатление о NVISION08 в первую очередь как о массовом зрелищном шоу.

Программа GTC 2009, в свою очередь, вместила в себя мероприятия по трём основным направлениям: Emerging Companies Summit (Встреча развивающихся компаний), GPU Developers Summit (Встреча разработчиков GPU) и NVIDIA Research Summit (Научно-исследовательская встреча NVIDIA). Таким образом, GTC 2009, прежде всего – это серьёзное мероприятие с участием ведущих программистов, аналитиков, учёных, разработчиков со всего мира. Впечатляющ список имён представителей от NVIDIA и других компаний, известных учёных и легендарных специалистов, принявших участие в работе GTC 2009, однако приятно отметить, что всё прошло без пафоса, порой присущего таким мероприятиям, в удивительно дружественной тёплой атмосфере. Деловой настрой – это да, было, но никаких напыщенных искусственных фраз об ответственности за судьбу человечества, напротив – с мощным зарядом оптимизма и здоровым юмором даже в моменты громких анонсов. В этом плане конференция GTC 2009 весьма близка по настрою и содержанию к закончившемуся неделей ранее Форуму Intel для разработчиков – IDF 2009: деловой настрой, минимум шоу, не очень нужного в кругу людей, понимающих зачем они собрались, и огромный объём бесценной информации для каждого участника. Для меня, и, полагаю, для большинства журналистов, принимавших участие в GTC 2009, наиболее важными событиями конференции стали ключевые презентации всех трёх дней, персональные беседы-интервью с руководством и ведущими специалистами NVIDIA, а также отраслевая выставка с аппаратными и программными инновациями в различных сферах – от игрушек до кластеров для серьёзных научных расчетов с использованием распараллеленных вычислений. Постараюсь рассказать обо всём как можно подробнее и интереснее.

Без сомнения, читатели наших новостей уже знают, что ключевым событием конференции GTC 2009 стал анонс новой вычислительной архитектуры NVIDIA под названием Fermi. тем не менее, о ключевой презентации Дженсена Хуанга (Jen-Hsun Huang), соучредителя и президента NVIDIA, во время которой был сделан этот анонс, стоит рассказать подробнее. По сути, эта презентация стала в своём роде программным выступлением, по которому можно оценить вектор развития компании на ближайшее будущее. И будущее это заключается отнюдь не только в продвижении 3D видеокарт.

Как и в прошлом году, рассказывая о событиях NVISION08, мне с огромным сожалением приходится констатировать факт: обычными средствами, имеющимися в распоряжении журналиста – фотоаппаратом, видеокамерой, диктофоном, невозможно передать всего того, что происходило во время презентации Дженсена. В прошлом году мы лишь на время надевали стереоочки - для просмотра ряда демороликов из новых игрушек и фильмов. В этом году вся презентация Дженсена проходила в стереорежиме, включая показ слайдов. Более того, всё происходящее на сцене снималось специальной стерео видеокамерой и периодически также транслировалось на стоящие по бокам экраны, так что присутствовавшие в зале могли видеть "объёмных" выступавших как во плоти, так и в проекции.

Стереокартинка, снятая обычным фотоаппаратом или видеокамерой, разумеется, теряет свою стерео составляющую, к тому же кажется слегка двоящейся, но в зале, со стереоочками, когда элементы таблиц, графиков и слайдов структурированы во всех трёх измерениях – зрелище, скажу вам, просто потрясающее, ни с чем не сравнимое. Правда, мыльные пузырьки, запущенные в самом начале презентации, были объёмными и без стереоочков, что здорово разрядило атмосферу перед началом доклада.

Одно дело когда идёшь на 3D фильм в кинотеатр, прекрасно осознавая, каких титанических усилий стоило создание каждого шедевра, и другое дело, когда обычная деловая презентация тут же на глазах способна превратиться в трёхмерное представление информации, от наглядности которого просто захватывает дух. В принципе, всё это укладывается в старинную поговорку "Лучше один раз увидеть чем сто раз услышать", только с той поправкой, что сейчас вы в лучшем случае "слышите" то, что происходило в зале во время реальной презентации. Словом, трудно описать вкус устриц тому, кто их не пробовал. И есть сильное желание чтобы времена, когда всё это станет привычным явлением, настали поскорее. Во время презентации было упомянуто в том числе и будущее стерео видения – телевизионного, компьютерного, повседневного прикладного. В целом вся презентация была разделена на три логических раздела – визуальные вычисления, параллельные вычисления и вычисления для интернета.

Описав вкратце эволюцию развития вычислительных технологий NVIDIA, рассказав о возросших за время существования компании требованиях к графике, Дженсен привёл ряд наглядных примеров рендеринга реалистичных физических объектов, для которых даже мощности современных мощнейших видеокарт уже, увы, недостаточно. Например, рендеринг серьёзных объектов методом трассировки лучей – пока что дело неспешное, в реальном времени недоступное не только современным CPU, но и производительным GPU.

Однако рендеринг реалистичной картинки – это ещё полдела, конечно, хотелось бы видеть всё это на экране, точнее, перед экраном монитора в "первозданном" объёмном виде. Необходимость перехода к передаче максимально реалистичной объёмной картинки диктует необходимость возникновения более мощных графических карт, новых языков, инструментов и средств для отображения информации.

В качестве примера, способствующего росту популярности стерео видения, Дженсен привёл недавно поступившую в продажу в США цифровую стереокамеру Fujifilm FinePix Real 3D W1.

Разработка законченной экосистемы 3D видения сейчас лишь в самом начале своего пути. Для реализации даже самых первых шагов понадобилось дождаться разработки и выпуска специальных дисплеев, способных создать действительно качественное разделение между каналами зрения правого и левого глаза; создать специальные электронные стереоочки, программно синхронизированные с видеокартой и поддерживающие десятки игр в 3D режиме; наконец, понадобилась просто уйма времени для того, чтобы договориться с поставщиками приложений об адаптации контента к стерео видению – всё это и составляет нынешнюю концепцию компании - 3D Vision. Вот тут, собственно, по экранам и начал летать Бэтмэн, которого лучше один раз увидеть в стерео, чем сто раз увидеть "плоским" или даже тысячу раз на фотографии.

Виртуальные миры – в высоком разрешении, с множеством персонажей, с реалистичными эффектами восхода, тумана и пр., также требуют роста вычислительной мощности 3D графики. Для того, чтобы наглядно продемонстрировать о каком уровне сложности физического моделирования по-настоящему реалистичных объектов и процессов идёт речь, на сцену был приглашён глава отдела из 700 человек – как пошутил Дженсен, "отдела, который не принимает участия в создании чипов и никогда ничего не продаёт", то есть, отдела содействия партнёрам NVIDIA – разработчикам контента.

Для того, чтобы наглядно представить о чём шла речь, предлагаю просмотреть два снятых мною видеоролика, размещённые ниже. Даже если вы не совсем понимаете объяснения на английском языке, не беда – обратите внимание на показываемые на экране иллюстрации. Особенно во втором ролике – примерно после 1 мин. 50 сек., когда в расположенные рядом две стены начинают слёту биться выпускаемые неведомо откуда манекены. Кроме того, что манекены достаточно реалистично отскакивают от первой стенки, в конце концов они её таки пробивают насквозь (я так понял, стены имитируют деревянные перегородки) и далее, уже доламывая остатки первой стены, начинают "продалбливать" вторую стенку. картинка при этом, понятное дело, стереоскопическая, да и угол съёмки не лучший, но какое-то представление о процессе мой ролик всё же передаёт (лучше чем на словах).

Только представьте себе, какой уровень реализма можно реализовать в играх, где можно ломать и крушить стены из различных материалов! Тут уже у кого как разыграется фантазия – можно резать стальную дверь из лучемёта, можно ковырять каменную стенку темницы ножичком, а можно взять врага за ноги и – эх… Воистину, после таких демонстраций мир уже никогда не будет прежним и всё, ранее казавшееся просто недостижимым идеалом и совершенством, становится уделом вчерашнего дня. А новый день требует совершенно других вычислительных мощностей. Однако 3D геймеры давно утратили былую потребительскую монополию на наиболее мощные графические видеокарты. С 2006 года, когда был анонсирован проект параллельных вычислений CUDA на базе GPU, прошло три года. Сейчас любая видеокарта NVIDIA в любом, даже самом простом компьютере, представляет собой кластер для мощных параллельных вычислений. Многие из нас просто не представляют себе той серьёзности масштабов, которые сегодня достигли параллельные вычисления на базе CUDA – сегодня, по словам Дженсена, в мире насчитывается более 90 тысяч разработчиков ПО на базе CUDA. Там, где требуется обсчёт больших объёмов распараллеливаемых данных – статистике, метеорологии, вулканологии, медицине, биохимии, разработке искусственного зрения и множестве других теоретических и прикладных, научных и практических предметов, технология CUDA используется по полной программе. К примеру, в огромном фойе, опоясывающем по периметру все залы проведения конференции, были выставлены сотни примеров применения технологии CUDA в современной науке. Практически каждый из этих примеров достоин отдельной статьи, и про многие из их можно точно сказать: если бы не параллельные вычисления CUDA, расчеты по ним традиционными способами велись бы неизмеримо более продолжительное время. В ролике, снятом мной далее, Дженсен приводит выигрыш времени при проведении массивных параллельных вычислений с помощью традиционных CPU и с помощью GPU.

Пожалуй, с этого места уже нет смысла далее пересказывать все демонстрации преимуществ параллельных вычислений с помощью графических чипов, в том числе, с приглашёнными на сцену представителями различных компаний, активно использующими технологию CUDA в своей работе.

Кульминационный момент назрел: мощные вычисления с применением 3D GPU нужны, и востребованность их мощности лишь возрастает.

Вот здесь миру и была явлена архитектура нового поколения CUDA GPU под кодовым названием Fermi.

В видеоролике ниже вы оцените, как мне наконец-то удалось по полной программе реализовать преимущество от сидения в первом ряду и снять видеокарту Fermi максимально возможным крупным планом.

Итак, NVIDIA Fermi – графическая архитектура, созданная с нуля; на базе 512 ядер с новым стандартом IEEE 754-2008; с 8-кратным повышением производительности арифметических вычислений двойной точности по сравнению с предыдущим поколением NVIDIA GPU; впервые реализованная с иерархией кэшей в GPU - NVIDIA Parallel DataCache; на движке NVIDIA GigaThread, с поддержкой Nexus - полностью интегрированной вычислительной среды разработки приложений в Microsoft Visual Studio; поддерживающая C++ в дополнение к поддержке C, Fortran, Java, Python, OpenCL и DirectCompute; с поддержкой коррекции ошибок – ECC.

Чуть позже мы обязательно посвятим время подробному рассказу о новой архитектуре NVIDIA Fermi, благо, практически все необходимые для этого слайды и комментарии специалистов, полученные в процессе дополнительных интервью, в распоряжении 3DNews имеются. Тем более, что теперь эта архитектура касается всех: именно на её основе будут выпускаться как профессиональные графические решения NVIDIA класса Quadro и Tesla, так и графические процессоры нового поколения GeForce. Отвлекаясь от рассказа о презентации Дженсена и забегая несколько вперёд - в тему одной из наших следующих публикаций по GTC09, хочу отметить, что на пресс-конференции Дженсен весьма забавно пересказывал момент, когда представители NVIDIA пришли к своему традиционному производственному партнёру – тайваньской TSMC, и описали свой новый мегапроект Fermi – чип на базе 3 миллиардов транзисторов. Хотел бы и я видеть их лица!!!

Кстати, чип Fermi сейчас готовится к массовому производству на базе 40-нм техпроцесса, и в перспективе, скорее всего, именно он будет первым портирован на 28-нм техпроцесс, который в настоящее время проходит "обкатку" в TSMC. Про сроки начала поставок новых чипов Дженсен хитро отшучивался – "Когда? Конечно скажу – в четверг!" Надо признаться, наша братия – журналисты, были достаточно напористы, и когда – на следующий день, я услышал этот вопрос, заданный Дженсену как минимум в десятый раз, стало уж как-то совсем неловко, но Дженсен и в этот раз мастерски отшутился – "Вы были вчера на вечеринке? Не были? А зря – надо было поймать меня навеселе и задать этот вопрос, глядишь, ответил бы, а сегодня уже не скажу". Вот так!

Впрочем, опять же, забегая вперёд – к беседе следующего дня с Дрю Генри (Drew Henry), старшим директором подразделения платформенных продуктов NVIDIA, кое-какую определённость о сроках выпуска первых чипов Fermi выведать всё же удалось. Не знаю как на счёт ноября, о чём писали сегодня новостные ресурсы, в том числе, наш, но Дрю Генри вполне официально сказал, что продукты на базе Fermi появятся до конца 2009 года – за достоверность этой информации я ручаюсь лично. Вот теперь пришло время моего эксклюзивного "рояля в кустах", специально припасённого для этого репортажа. На снимках ниже – чип Fermi "собственной персоной", который удалось сфотографировать в процессе общения с Дрю Генри. Знакомьтесь:

В рамках сегодняшнего репортажа мне остаётся лишь закончить рассказ о ключевой презентации Дженсена первого дня работы GTC09. После анонса Fermi также выступили представители Национальной Лаборатории Окриджа (Oak Ridge National Laboratory), которые объявили о планах выпуска суперкомпьютера на базе GPU NVIDIA и архитектуры Fermi. Более того, архитектура Fermi уже получила полноценную поддержку таких крупнейших мировых компаний как Bloomberg, Cray, Dell, HP, IBM и Microsoft. Иными словами, нам остаётся лишь дождаться готовых изделий на базе новой архитектуры GPU NVIDIA и проверить на практике её возможности. В завершающей стадии презентации были представлены интересные решения для интернета, которые действительно способны привнести в привычное нам web-окружение необычный интерактив и роскошную объёмность. Здесь, разумеется, были упомянуты решения NVIDIA для мобильных платформ - ION и Tegra. Зрелище 3-мерной "пересборки" комнаты в реальном времени действительно потрясающее, но останавливаться на этом уже не буду. Более того – монополии на съёмку видео в процессе презентации Дженсена у меня не было, так что мне будет гораздо практичнее и справедливее представить вам ссылку на все презентации, записанные в дни GTC09 –

RECORDINGS OF KEYNOTES AND GENERAL SESSIONS

Стерео зрения это вам, увы, не добавит, на и некоторые моменты недоступны для просмотра, но зато можно глянуть на летающего трёхмерного Бэтмэна или послушать рассказ о 3-мерном интернете в подробностях.

Увы, на этом прерываю свой рассказ о событиях конференции NVIDIA GTC 2009. Пока что "за кадром" осталось ещё много интересного - интересных видеороликов, потрясающих фоток, о чём, надеюсь, удастся рассказать в следующий раз. И напоследок – этакий узелок на память: со следующего года компания NVIDIA намерена сделать эту конференцию традицией, так что уже не за горами – в сентябре 2010, следующая GPU Technology Conference!