Прошлое, настоящее и будущее NVIDIA – взгляд изнутри

3DNews: Вы сказали, что у технологий 3D-графики еще есть простор для совершенствования. А где предел развития ГП для настольных систем?

Тони: Я отвечу вопросом на вопрос. Вы видели какой-нибудь созданный на компьютере фильм, который выглядел бы совершенно настоящим, естественным, фотореалистичным? Нет? Вот то-то и оно!

А 3D-ускоритель работает в режиме реального времени и возможности его гораздо меньше, чем у тех компьютеров, которые используются для создания таких фильмов. Когда фильм сможет нас обмануть, когда мы не сможем отличить фотореалистичную картинку от настоящего изображения – вот это предел. Но до него еще очень далеко. И вопрос не только в скорости рендеринга, конечно же. Это анимация движения, это методики имитации освещения, это огромный объем методик и алгоритмов.

Если говорить конкретно об игровых ГП, то и тут еще много чего предстоит сделать: семплинг, сглаживание… Сглаживание до сих пор не решенная полностью проблема ни в одной из методик – объекты выглядят то размытыми, то перешарпленными. У нас все еще нет достаточной точности геометрии, еще не используется по-настоящему тесселяция, которая нужна не только для создания деталей, но для автоматического создания объектов. Пока что реализуются только очень примитивные методики освещения, почти не учитывается отраженный свет, глобальное освещение в реальном времени – до этого еще очень далеко. Так что у нас еще уйма не решенных задач.

3DNews: Хорошо. Сегодня топовый ГП NVIDIA – это 3 млрд транзисторов, потребляющие 300 Вт. Представим, что прямо сейчас в вашем распоряжении оказался чип с 10 млрд транзисторов, потребляющий всего 100 Вт. Чем бы вы его нагрузили? Какими задачами?

Тони: Какие клевые штуки я смогу на нем сделать? Ну, прежде всего, это позволит сделать виртуальную сцену интереснее и сложнее. Чистая производительность позволит добавить объектов и деталей.

Большая производительность на вычислениях с плавающей точкой позволит решить проблемы семплинга. Те, из-за которых грани все еще дергаются, а текстуры все еще мерцают. Это разрешимая проблема — она не легко решается, но она разрешима.

Я бы потратил много транзисторов на более мощные геометрические вычисления. И я бы реализовал больше возможностей общих вычислений. Это не был бы процессор общего назначения, потому что в ГП все еще очень много специализированных блоков, но я бы сделал их взаимодействие гораздо более гибким.

3DNews: Современные графические процессоры достаточно универсальны. Какие преимущества, помимо ускорения 3D-игр и декодирования видео, они предлагают конечному пользователю?

Тони: Это зависит в первую очередь от того, как конечный пользователь использует компьютер. Если он творческий человек, если он много работает с фото, с видео – то тут ускорение на ГП работает отлично. Приложения такого типа, особенно приложения Adobe, отлично умеют использовать ГП для ускорения расчетов. Для любого типа 3D-моделирования также, разумеется, активно используются возможности ГП. Если же говорить про массового пользователя, то здесь в первую очередь стоит сказать об ускорении в веб-браузерах и воспроизведении видео высокой четкости.

Но, конечно, если вы только читаете электронную почту и посещаете простейшие сайты, то ГП не может дать каких-то заметных преимуществ. Это нормально, есть пользователи и рынки, для которых ГП очень важно и полезно, а есть такие, для которых нет преимуществ от мощного ГП.

Тут интересен вот какой момент. Сейчас любой пользователь имеет электронную почту, общается в форумах и Facebook✴, загружает туда фото, загружает видео. Возможно, как-то редактирует видео – сам или в онлайн-сервисах… Так вот еще сравнительно недавно человек, который редактировал видео, – это был эдакий супергик, работающий на квантум-супер-компьютере, который стоит миллионы долларов. Во времена 3Dfx я работал с такими ребятами, и это было волшебство, чистое цифровое волшебство!

А сейчас моя мама редактирует видео и загружает его на Youtube. И, возможно, она использует для этого графический процессор, моя мама, да. Так что все это волшебное использование технологий стало мейнстримом, все эти Facebook✴ и Youtube – это фундаментально изменившееся восприятие компьютера и способов его использования.

Другой пример на ту же тему – HTML5, который сделал Сеть мультимедийной. Частично мы уже видели это с Flash, но инструменты Flash сложны и доступны не всем, а с HTML5 можно будет предложить инструменты, онлайн-сервисы, которые позволят использовать это обычным пользователям. И тут тоже есть область для применения ГП.

3DNews: А как насчет криптографии?

Ну я не знаю, насколько криптографию можно назвать мейнстримом. Для людей, которые связаны с финансами, например, это, конечно, важно. А если вы связаны с наукой, или участвуете в folding@home – для этого наверняка можно использовать ГП. Но я точно знаю, что криптография не так популярна, как Facebook✴.

3DNews: Тони, мы понимаем, что вы не можете рассказать о будущем поколении ГП для настольных систем в подробностях, поэтому давайте сформулируем вопрос так… Некоторые ГП становятся революцией, важным этапом в развитии графической архитектуры, а некоторые являются лишь шлифовкой уже реализованных идей. Новый ГП станет революцией или эволюцией?

Тони: Да! (Хохочет.)

Ну хорошо, на вопрос с «или» я не могу ответить просто «да». Но я на самом деле не могу ответить на вопрос так, как вы хотите. Так что попробую немного рассказать о будущем.

На протяжении вот уже некоторого времени все усовершенствования в ГП (во всех сегментах – десктопы, ноутбуки, планшеты, серверы) всецело ограничены энергопотреблением. Энергопотребление больше расти не может – никто не хочет поставить в свой компьютер двухкиловаттную видеокарту и выключать свет по всей квартире, чтобы не выбило пробки. Так что текущее энергопотребление устройства можно считать зафиксированным. А, значит, если мы хотим увеличивать производительность, мы должны улучшать эффективность – производительность на ватт. Так что мы реализуем огромное количество инноваций, чтобы ежегодно фактически вдвое увеличивать графическую мощность без увеличения уровня энергопотребления.

По-настоящему революционные усовершенствования в архитектуре делаются только лишь для решения этой задачи. И еще очень много предстоит сделать в этом направлении.

Например, что такое Tegra, точнее новое поколение Kal-El? Это решение, которое имеет почти такую же производительность, как Core 2 Duo и… постараюсь это в терминах GeForce выразить… два пиксела каждый такт… и графику уровня NV11 в чипе, суммарное энергопотребление которого – всего пара ватт! Это примерно в 10 раз более высокая энергоэффективность, чем у настольных ГП.

И Tegra при этом тоже должна в следующих поколениях иметь большую производительность без увеличения энергопотребления, и у нас есть уже четкие планы как это будет реализовано. Так что огромное количество усовершенствований и на архитектурном, и на микроархитектурном уровне (полупроводниковом техпроцессе) делается, чтобы достичь этого.

Так что, не отвечая на вопрос: «Будут ли у нас новое поколение возможностей, DirectX128 и тому подобное?»: если вы увидите, что следующий ГП будет заметно быстрее предыдущего и при этом будет иметь такой же уровень энергопотребления, это будет значить, что в нем чудовищное количество инноваций реализовано и архитектурных решений. Только для этого, только чтобы обеспечить рост производительности без роста энергопотребления. И мне кажется, это ничуть не менее круто и инновационно.

3DNews: Хорошо, давайте поговорим об инновациях, более заметных конечному пользователю. NVIDIA – один из пионеров в индустрии 3D-стерео. Однако многие пробуют 3D-видео, 3D-игры и... отказываются – не нравится, неудобно и т.п. Какие фундаментальные проблемы перед этим направлением сейчас? Какие перспективы развития в будущем?

Тони: Ну, здесь мы только в начале пути. С точки зрения создания контента – есть вполне объективные причины, почему сложно создавать качественный 3D-контент. Многие игровые движки могут делать рендеринг с расчетом на 3D-стерео. Но у большинства игр есть определенные проблемы – с отображением элементов интерфейса, с анимацией персонажей и особенно лиц в 3D, возникают сложности с контролем глубины сцены... В общем, множество вещей, не очень значительных на первый взгляд, но они сказываются на восприятии 3D-стерео. В итоге это раздражает глаза, мозг и вообще ощущения доставляет крайне неприятные.

Но это вещи, которые можно исправить, и мы можем помочь разработчикам исправить их. Значительно лучше ситуация, когда игра изначально проектируется под 3D, тогда можно применить кое-какие архитектурные решения, которые сделают ее ярче и естественнее в стерео. Также и фильм, изначально задуманный как стерео, выглядит гораздо интереснее и натуральнее, чем обычный, в котором потом просто разделили слои.

С точки же зрения дисплеев и очков… Многие люди просто не любят надевать очки. Им не нравится, как это выглядит, им не нравится как это ощущается. Еще один фактор – очки уменьшают количество света. Это недостаток, всегда присущий стерео с применением затворной технологии. Да и сами дисплеи тоже пока еще далеки от идеала: хотя считается достаточным удвоенные 60 Гц, но я бы сказал, что 60 Гц мало, это видно глазом, нужно хотя бы вдвое больше. Все еще нужны более совершенные дисплеи. Но при этом даже те, что есть для стерео сейчас, – сравнительно дороги.

Что касается перспектив – я достаточно давно занимаюсь графикой, и мы делали в том числе 3D-стерео в Silicon Graphics на том оборудовании. Это было интересно только для гиков и выглядело скучновато — точно не так, как сейчас. И я даже представить себе не мог тогда, что это станет мейнстримом. А сейчас уже сложно найти ТВ, который не поддерживал бы 3D, и практически все кинотеатры позволяют смотреть стерео. Так что я готов поспорить, что мои дети предпочтут стерео-видео в будущем, потому что они вырастут на этом, оно будет для них обычным и технологии будут достаточно хороши к тому моменту. Сначала очки станут легче и светлее, потом они вовсе исчезнут. Затем 3D-стерео станет независимым, зритель сможет перемещаться и видеть 3D-сцену с разных углов. Наконец технологии дойдут до того уровня, когда ты просто садишься, включаешь видео и оно сразу стерео – тебе не надо ничего надевать, тебе даже не надо об этом задумываться. В итоге изменится культура, все, что связано с просмотром изображения. Но, конечно, сначала придется пройти через все эти барьеры, прежде чем мы окажемся в этом счастливом будущем.

Сейчас, конечно, нужно сильно захотеть, ты должен реально хотеть смотреть 3D-стерео, чтобы получить эти впечатления. Но когда это не будет требовать от пользователя вообще никаких усилий – это многое изменит.

3DNews: А что вы думаете о мобильных 3D-устройствах? На рынке уже есть несколько планшетов и смартфонов с 3D-экранами и даже камерами.

Тони: Я думаю, это довольно перспективно. Во-первых, не нужны очки, чтобы смотреть на них видео, во-вторых, проще подстроить устройство под себя, просто чуть переместив или повернув его и добившись правильного эффекта параллакса. Так что они дают возможность смотреть стерео без всех связанных с очками проблем.

Другой момент – многие люди используют мобильные девайсы чтобы смотреть видео. И если им будет удобно без очков смотреть стерео-видео на этих устройствах, то это, скорее всего, побудит их покупать и большие стереодисплеи, играть в стереоигры.

3DNews: И может быть, это позволит быстрее насытить индустрию контентом, эти устройства оснащаются стереокамерами?

Тони: Да, безусловно! Как только они смогут загружать стереофото на Facebook✴, это все поменяет. Когда моя мама сможет снимать стереофотографии – значит это уже реальность. Моя мама — это мой тест на мейнстрим, если она использует что-то, значит кто угодно сможет это использовать. Я сам − техногик, мне нужен такой тест на нормальность. (Смеется.)

Прощаясь с Тони, мы узнали, что его маме 64 года, так что едва ли ее можно считать совершенно объективным, независимым от сына-гика, тестом. И все же мы желаем всем дочитавшим это интервью до конца, чтобы мама Тони как можно скорее начала пользоваться всеми теми волшебными технологиями, о которых рассказал ее сын. Ведь это будет значить, что они стали доступными в том числе и для нас.