قدرت نمایی به سبک NVIDIA

سلام دوستان عزیز

بعد از مدتی در خدمت شما هستم تا با چند موضوع جدید آشناتون کنم که همه این تکنولوژی ها مرتبط با انویدیاست و برای اولین بار برای فارسی زبانان دنیا قصد معرفی این ابزار قدرتمند دارم و من محمد ذاکری بسیار خوشحال هستم در خدمت شما می باشم؛ پس اگر دنبال ارائه کارهای قوی تری در دنیای سی جی هستید همراه ما باشید و این توضیح عرض بکنم که چون چند سالی در زمینه توسعه گیم فعالیت داشتم با این ابزار آشنا شدم و هم اکنون نیز از توسعه دهندگان اعتبار سنجی شده انویدیا هستم و قصد دارم تجربیات بدردبخور این چند ساله خودم در یک مقاله با شما شریک شوم.

 

 

اجازه بدین قبل از شروع معرفی ابزار کمی با معماری معرفی شده توسط انویدیا آشنا بشیم و برتری ها و ضعف ها را بشناسیم. اگر کمی از علم مهندسی نرم افزار و دقیقا درس مبانی سیستم عامل های کلاسیک کمک بگیریم و به زبان ساده بیان بکنیم، Cuda معماری با هسته های ضعیف تر و تعداد بسیار زیاد و X86 معماری با شیوه هسته های بسیار قدرتمند و متمرکز می باشد ! خوب همینجا به یک تضاد فاحش میرسیم !! هسته های بیشتر و قدرت پردازشی ضعیف تر یا هسته های کمتر و بسیار قدرتمند تر ؟ شما چه فکر می کنید ؟ خب اجازه بدین که کمی با فاکتورهای مقایسه آشنا بشیم تا دستمان برای انتخاب برنده بازتر بشود.

خب اگر دقیق تر برسی بکنیم به نکته جالبی میرسیم، و اون هم این است که همپوشانی این دو معماری بسیار کم است و بیشترین جای دست و پنجه نرم کردنشان در جایی هست که ما فعالیت می کنیم یعنی گرافیک کامپیوتری !!! پس برای مقایسه این دو معماری میتونیم از محیط فعالیت خودمون استفاده بکنیم. یکی از جاهایی که بسیار برای آرتیست ها قابل لمس هست و واقعا مشکل زمان یکی از دغدغه هاشون هست بحث رندرینگ غیر رئال تایمه و همه ما دقیقا اینو متوجه شدیم که اگر زمان رندر کمتر میشد می تونستیم کارهای بهتری انجام بدیم و از طرفی برای کمتر کردن زمان رندر نیاز به هزینه بسیار بالایی هست که متاسفانه برای خیلی از آرتیست ها مقدور نیست !!!

 

خب یک سوال، چرا من از بحث مقایسه دو معماری سر از زمان رندر و چالش های اون در آوردم؟ طبیعتا مشخصه که باید ارتباطی باشه؛ بله ارتباط مهمی وجود دارد و اونم اینه که معماری معرفی شده توسط انویدیا برای حل این دو مشکل یعنی پایین آوردن هزینه سیستم ها و همچنین کم کردن زمان محاسبات سنگین گرافیکی طراحی شده ! دقیقا مثل عکس بالا که یک کارت گرافیک قدرتمند انویدیا معادل یک ابر سیستم اینتل کار برای ما انجام می دهد !!! در بحث رندرینگ همیشه ما دنبال این هستیم که زودتر فرآیند رندرینگ به اتمام برسه و اگر دقت کرده باشین یکی از زمانبرترینشون قسمت Aliasing کردنه که واقعا تعیین کنندست. در معماری انویدیا تصویر به قسمت های متعدد تقسیم میشه و هر قسمت توسط یکی از هسته های متعدد کودا پردازش میشه و خروجی در زمان کوتاهی آماده میشه. اما در معماری اینتل طبق الگوریتم های متعددی که هست تصویر به پردازنده فرستاده میشه و کار Aliasing کردن انجام میشه اما دقت کنید که همه اتفاق ها در CPU رخ میده و همزمان CPU درگیر بی نهایت کار دیگری میباشد. اما این همه اتفاق نیست و دلیل اصلی سریع تر بودن GPU نسبت به CPU بحث وقفه های گرافیکی تعبیه شده در GPU هست که باعث میشه محاسبات گرافیکی فوق العاده سریع تر نسبت به CPU انجام بشه !!! اما مقایسه CPU و GPU چه ارتباطی به معماری کودا و X86 دارد ؟ رابطه این است که قلب کودا GPU میباشد یعنی اینکه تمام اتفاقات معماری Cuda در GPU رخ میده و طبع اون تمام فعالیتهای پردازشی x86 در CPU !!!

 

پس به یک نکته جدید میرسیم و اون چیزی نیست جز اینکه Cuda در بحث گرافیک بسیار سریع تر و قویتر از X86 عمل می کند. یکی از مشکلات معماری انویدیا که باعث کوچ کمتر آرتیستها میشود چالش حمایت از خیل کثیری از الگوریتمهای رندر به دلیل پایین بودن حافظه گرافیکیه؛ البته با ارائه Gtx Titan Black 6Gig کمی این مشکل هم مرتفع شد و طبق صحبت انویدیا کارتهای 12 Gig انویدیا از اوایل سال 2015 میلادی عرضه میشوند. خب همینجا معرفی معماری انویدیا به اتمام می رسانم ولی اینو بگم که خیلی صحبت هنوز هست که در آینده در مقالاتی مجزا بیان میکنم. خب وارد بحث معرفی ابزار می شیم.

 

 

در بحث شبیه سازی لباس پلاگین های متعددی با رویکردهای متفاوت وجود دارد، از مدیفایر Cloth مکس تا Syflex و SimCloth که پلاگین هستند و تا نرم افزار Marvelous همه در جهت حل مشکل شبیه سازی لباس ارائه شده اند. اما Apex داستانی کاملا متفاوت دارد؛ با جریان کاری خاص و شاید کاملا متمایز با رویکردی فوق سریع و رئال تایم !!!

 

 

در ابتدا برای آشنایی با کیفیت Apex توصیه می کنم ویدیو زیر را ببینید:

 

 

این پلاگین در ابتدا از شما مدلی ریگ شده میخواهد، مثلا شما اگر یک انسان دارید که میخواهید لباسش را شبیه سازی کنید و به فرض اینکه در مکس هستید ابتدا باید مدل لباس را به بدن SkinWrap کنید و سپس این مدیفایر را به Skin تبدیل می کنید؛ یعنی مدل لباس شما حرکتش را از مدل می گیرد. در گام بعدی شما با ابزار Apex مشخص میکنید که کدام قسمت از لباستان چه میزان حرکت میکند و همچنین به دقت بالا قادر به کنترل دقیق میزان سختی پارچه را دارید. در مرحله بعد شما با تنظیمات عمومی جنس پارچه میتوانید پیش نمایش اولیه از شبیه سازیتان را ببینید، آن هم بصورت رئال تایم !!! و در آخر در بحث چک کردن برخوردها شما می توانید طبق قوانین MassFX شبیه سازی برخوردها را به سیستم فوق العاده Apex بسپارید. البته برای چک کردن Collision لباس با بدن باید از Ragdoll استفاده کنید. در این قسمت من ایده ای برای عدم استفاده از Ragdoll دارم تا شما بتوانید شبیه سازی دقیق تری انجام بدهید که انشاالله در مقالات آینده معرفی می کنم.

 

برای آشنایی با مراحل فوق العاده آسان و سریع ساخت شبیه سازی لباس در Apex میتوانید از ویدیو زیر که توسط خود انویدیا و در محیط مکس انجام میشود استفاده کنید :

 

 

و در قسمت زیر میتوانید پلاگین Apex برای مکس و مایا را دانلود کنید. من این لینک ها را بخاطر تحریم کشور عزیزمان ایران در اینجا قرار میدهم :

 

 

 

 

در GDC 2008 انویدیا از سیستمی پرده برداشت که 4 سال بعد یعنی 2012 قدرت بی نظیرش را ارائه کرد؛ HairWorks سیستم قدرتمند شبیه سازی مو و پشم در رئال تایم !!! دقیقا با ارائه اولین نسخه HairWorks خیلی ها فکر کردند که این سیستم یک سیستم ساده برای به رخ کشیدن کارت گرافیکهای قدرتمند GTX هستند که انویدیا با همکاری با توسعه دهندگان بازی Call Of Duty Ghost توانست نظر همه را به سمت خودش جلب کند.

 

 

اگر شما این بازی را دیده باشید می توانید شبیه سازی مو و پشم در حیوانات را ببینید و اگر دقت کرده باشید همه این اتفاقات در حین انجام بازی و بصورت کاملا رئال تایم رخ میدهد. این یعنی به چالش کشیدن همه سیستم های شبیه سازی مو و پشم که تا الان قدرتنمایی می کردند. اما چرا HairWorks تا الان همگانی نشده است ؟ جواب بسیار ساده است و آن هم اینکه این تکنولوژی در اول راه است و برای رسیدن به کیفیت سیستم های شبیه سازی غیر رئال تایم باید به توان پردازشی بالاتری برسد که به احتمال فراوان با عرضه کارتهای قدرتمند جدید سری MaxWell انویدیا این امر محقق میشود. اما در روزهای گذشته انویدیا با عرضه پلاگین HairWorks برای مکس و مایا امکان استفاده از پلاگین را برای آنها محیا کرد اما شما صرفا قادر به ساخت و خروجی گرفتن مو و پیش نمایش دیدن از آنها در محیط نرم افزار شبیه ساز انویدیا هستید؛ اما طبق صحبتهای انویدیا این سیستم در آینده ای نزدیک برای نرم افزارهای گرافیکی سه بعدی توسعه داده میشود و شما میتوانید از قدرت این سیستم در نرم افزارهایی مثل مکس و مایا استفاده کنید.

 

برای دیدن قدرت این سیستم توصیه می کنم ویدیو زیر را ببینید:

 

 

برای آشنایی با نحوه ساخت مو و پشم از نرم افزار مکس و انتقال به محیط شبیه سازی رئال تایم HairWorks توصیه میکنم از آموزش رسمی زیر استفاده کنید:

 

 

پلاگین HairWorks برای مکس و مایا و همچنین محیط پیش نمایش را از لینک زیر می توانید دریافت کنید:

 

 

 

اما این همه تکنولوژیهایی نیست که قصد معرفی داشتم اما به علت طولانی شدن بحث فقط به ذکر اسمشون بصورت تیتروار بسنده می کنم و انشاالله در مقالات بعدی به ادامه معرفی این تکنولوژیها می پردازم. اما تکنولوژیهایی که به ذکر اسم بسنده میشه :

و همچنین محیط Parallel و موازی کدنویسی کودا که انشاالله در آینده به معرفیشون میپردازم. خیلی خوشحال شدم از همراهی شما، صمیمانه نظراتتان را مطالعه میکنم و آرزوی موفقیت برایتان دارم.

 

با احترام