Nvidia: Fotorealistická virtuální realita změní internet

Nvidia označuje svůj RealityServer za třetí převratný počin v dějinách internetu, který jej změní podobně, jako příchod hypertextu či zvuku a videa. Z pasivního diváka se stane tvůrce obsahu.

Když v roce 2007 koupila Nvidia společnost mental images, která stála za vývojem populárního renderovacího softwaru mental ray, říkal jsem si, že důvodem bude nejspíš snaha využít technologií pro vlastní Gelato, software pro GPGPU rendering, a majitelům profesionálních grafických karet Quadro nabídnout mnohem sofistikovanější nástroj.

S čerstvým oznámením Nvidie je jasné, že byl tento předpoklad hodně krátkozraký. Nvidia pojala další rozvoj společnosti mental images mnohem velkoryseji. Z mental ray se nestala jen jedna z drobných výhod, které přimějí potenciální zákazníky dát kartám Quadro či Tesla přednost před profi akcelerátory FireGL či FirePro od ATI.

Nvidia spolu s mental images včera v noci oficiálně představila Nvidia RealityServer pro cloud computing (pokud vám tento termín moc neříká, určitě si projděte článek Cloud computing: slibná budoucnost nebo marketing). RealityServer umožňuje pomocí jednoduchého klienta na terminálu pracovat s virtuální 3D scénou a v „reálném čase“ na vzdáleném serveru generovat fotorealistické výstupy, které se následně přenesou zpět do klienta.

 Klepněte pro větší obrázek

Zdá se vám to příliš komplikované? Představte si třeba, že pracujete s jednoduchou 3D aplikací, jako je Google SketchUp, a na pozadí běží klient pro RealityServer. Aplikace při jakékoliv změně scény pošle požadavek na server (který je mnohonásobně výkonnější, než počítač, na kterém se pracuje) a ten začne ihned v reálném čase přepočítávat scénu. Výsledek neustále posílá zpět do aplikace v podobě sekvence postupně se zlepšujících statických obrázků, podobně, jako dnes ze serverů přehráváme třeba streamované video.

Platforma RealityServer je postavena na softwaru RealityServer 3.0 a superpočítačích Nvidia Tesla RS Jde o tři speciální základní konstrukční bloky – Design Team Collaboration s 8+ GPU pro deset a více uživatelů, Large Product Teams se 32+ GPU pro sto a více uživatelů a Consumer Service Platform, která využívá 100+ GPU a je určena pro tisíc a více uživatelů.

Klepněte pro větší obrázek

Systém s GPU při tomto způsobu využití nabízí přibližně desetinásobný výkon, než obdobný cluster realizovaný s pomocí klasických procesorů, přičemž zabírá méně prostoru a má nižší spotřebu. Nvidia ale nehodlá nabízet zákazníkům služby spojené s cloud computingem, to přenechává tradičním poskytovatelům těchto služeb, kterým pouze nabízí ucelené řešení v podobě potřebného hardwaru a softwaru.

Vývoj revolučního softwaru RealityServer 3.0 zabral deset let a nešlo o jednoduchou záležitost – bylo zapotřebí vyvinout prostředí, které umožní uživatelům sdílet prostředky serveru, spravovat obrovské množsžví dat a vstupních údajů a k těmto službám přistupovat pomocí prakticky jakéhokoliv zařízení, které je schopné připojit se prostřednictvím protokolu http a pomocí standardních technologií, jako je HTML, Flash, Ajax, Adobe AIR či PDF, nebo třeba pomocí aplikací pro iPhone. V závislosti na požadavcích ze strany aplikací může klient využít fyzikálně věrný rendering pomocí iray, nebo rychlejší a méně přesný, zato podstatně rychlejší výstup generovaný OpenGL rendererem.

Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek

Fyzikálně přesný renderering – už žádné berličky

Na serverech běží mental ray 3.8, jehož součástí je iray – první fyzikálně přesný renderer akcelerovaný pomocí GPU, který využívá masivního paralelizmu architektury CUDA, aby simuloval reálné chování světla a jeho interakci s objekty a materiály použitými ve scéně bez kompromisů v podobě zkratek a či zjedodušujících optimalizací. Renderer je díky tomu podle autorů schopen konvergovat ke zcela korektním výstupům, které odpovídají reálnému chování světla. K dosažení realističtějších výstupů už prý není na renderovacím algoritmu zapotřebí nic měnit. Další úpravy, které mohou zajistit, aby z rendereru „padaly“ realističtější „fotografie“, už nejsou otázkou vylepšování renderovacího algoritmu, nýbrž jen přesnější definice vstupů – objektů či použitých materiálů. Přesto má i v této podobě iray nějaká omezení, kvůli kterým nemůže nahradit některé tradiční postupy – v první verzi například neumí motion blur, který je pro dobře vypadající animace nutností. Iray má fungovat i na běžných GPU s podporou CUDA (Quadro či Tesla) a také na CPU, ovšem mnohonásobně pomaleji. Naprogramován je v CUDA a s portováním do OpenCL se zatím nepočítá.

Klepněte pro větší obrázek 

Zmínky o reálném čase v souvislosti s iray jsou ještě v uvozovkách. Důvodem je princip, na jakém renderer na stávajím hardwaru funguje. Iray nemůže nahradit opravdové realtime renderery, které vykreslují zjednodušenou scénu s rychlostmi v desítkách snímků za sekundu. Přesto nabízí možnost do scény zasahovat i v průběhu renderování a téměř ihned vidět, jaké to bude mít má následky. S přibývajícím časem se zvýší počet iterací a zlepší se kvalita výstupu. Uspokojivé výsledky v nižším rozlišení jsou místo dosud běžných minut či hodin otázkou desítek sekund.

Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek
Zpočátku se objeví výrazně zašuměný obraz, který se s přibývajícím časem vylepšuje.
Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek 
Stejná scéna za denního, podvečerního a nočního osvětlení.
Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek
Dva rendery za odlišných světelných podmínek jsou ve vyšším rozlišení 2 000 × 2 000 bodů
(pro plné rozlišení klepněte ve vyskakovacím okně na odkaz větší obrázek)

Virtuální realita v novém kabátě: Bude takto vypadat 3D internet?

S novou technologií RealityServer má Nvidia nemalé ambice – označuje ji jako další vývojové stádium internetu a milník, který je stejně významný, jako příchod prvních internetových prohlížečů, nebo využívání zvuků a videa, které kdysi umožnil nárůst přenosových rychlostí a výkonu procesorů.

Klepněte pro větší obrázek

Na jednu stranu to zní velmi lákavě, při pohledu na neuvěřitelně vypadající fotorealistické snímky, které z iray vypadnou během pár (desítek) vteřin, vypadají několik let staré vize virtuální reality a současný „3D internet“ (třeba v podobě second life) doslova směšně. 

Klepněte pro větší obrázek
Takto vypadala představa o virtuální realitě v roce 1992 ve filmu Trávníkář

Přirovnání k nástupci streamovaného audia a videa a vize Nvidie ale zatím kulhá na obě nohy – s ohledem na to, pro jaký segment trhu je celá technologie určena a jaké jsou obvyklé pořizovací náklady na hardware a licence pro software, se běžní konzumenti internetu nemusí bát, že by během příštích pár let přes klienta s tisíci spoluhráčů na chytrém mobilním telefonu „mastili“ fotorealisticky vypadající World of Warcraft s využitím RealityServeru se stejnou samozřejmostí, jako na něm dnes používají Youtube. Ostatně na to není a ještě něaký čas nebude ani dostatek výkonu, spoléhá se na to, že všichni uživatelé sdílející server nepotřebují renderovat najednou. Než se tato technologie dostane mezi prostý lid a pro jednoduší úlohy, bude nejprve na řadě profesionální sféra, ve které se točí nehorázné peníze.

Koncept, při kterém jsou veškerá data uložena na serveru, na kterém se zpracovávají a k uživateli se dostává až v podobě konečného výstupu, má i další velké výhody, kvůli kterým má význam i jinde, než v profi sféře. Dobrým příkladem, který Nvidia zmiňuje v prezentaci, je jeden z vrcholů současných internetových interaktivních 3D aplikací pro běžné uživatele – Google Earth. U něj musí většinu práce odedřít aplikace na straně klienta. Ta není zrovna svižná (kvůli nutnosti přenášet a zpracovávat velké objemy dat) a výsledek také nevypadá zrovna nejlépe. Jakákoliv větší změna místa znamená opětovné přenášení a zpracování velkého objemu dat. Pokud nebude zapotřebí všechna tato data přenášet ke klientovi, ale bude stačit naservírovat mu hotový obrázek, a nebude zapotřebí ohlížet se na to, zda a v jaké kvaltiě to vůbec klientská stanice dokáže interpretovat, není problém, aby server nachystal obraz s mnohem vyšší úrovní  detailů a ještě ke všemu dostanete snímek v konečné kvalitě rychleji.

Možnosti využití jsou obrovské, uživatelé mohou získat během vteřin získat výstup, který odpovídá realitě. Na prvním videu s prací v Google SketchUp je velmi dobře vidět, jak snadno lze naplánovat třeba osvětlení v bytu či rozmístění jeho vybavení a prakticky okamžitě zjistit, jak to bude vypadat a co a jak je zapotřebí změnit. Obdobné operace s mnohem horšími a méně věrnými výsledky trvají u běžných počítačů a pracovních stanic minuty, desítky minut či hodiny.

Další možností je spolupráce více lidí roztroušených třeba po celém světě – není problém, aby v Americe architekt upravoval model a zákazník v Německu ihned viděl výsledek. Klientovi můžete předvádět rozpracovaný produkt, který je bezpečně uložený na serveru, aniž byste mu museli zasílat hotové modely.

Klepněte pro větší obrázek

Interaktivní virtuální prohlídka a přizpůsobování produktů na internetu už nemusí znamenat primitivní prohazování barviček na statických fotografiích, nebo jednoduchých modelech. Můžeme se dočkat nové generace marketingových nástrojů.

Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek

I když v tomto ohledu je na místě pořádná skepse – už dnes není problém nabídnout zákazníkům interaktivní 3D modely prodávaného produktu, většinou jsme ale v e-shopech rádi i za to, když se někdo obtěžuje přidat alespoň mizernou fotku odpovídající produktu staženou odněkud z internetu. Je tak docela dobře možné, že se při nakupování většina z nás potká s touto technologií jen párkrát za život, když půjde o statisícové „kšefty“, jako je projekt rodinného domku, návrh nové kuchyně, nebo nákup auta, při kterých se bude chtít prodávající vytáhnout.

Klepněte pro větší obrázek

Určitě ale existuje i praktičtější způsob využití, který bude i pro normálního člověka smysluplný v každodenním běžném životě – za příklad si můžeme vzít třeba již jednou zmiňovaný Google Earth, který by už nemusel být tak limitován rychlostí připojení či výkonem hardwaru, nebo využití pro realističtější mobilní navigaci. Smysluplné využití může být i v medicíně či při výuce. A právě RealityServer může být počátkem, který rozvoj v této oblasti odstartuje.

RealityServer 3.0 má být k dispozici 30. listopadu 2009. Na samotnou prezentaci nové technologie se můžete podívat i na záznamu na stránkách Nvidie.

Diskuze (7) Další článek: Computer 20/09: Kdy se vyplatí Windows 7

Témata článku: Web, Internet, Tesla, Nvidia, Slibná budoucnost, Realita, Prostý lid, Jednoduchý model, Second Life, Images, Stádium, Google Sketchup, Tesla S, Noční osvětlení, Sketchup, Tesla Model S, Virtuální, Běžná aplikace, Reálná aplikace, Virtuální prohlídka, Hotový produkt, Přesná data, Tesla Model 3, Google Images, World of Warcraft


Určitě si přečtěte

Porno insider: Jak virtuální realita vstupuje do filmů pro dospělé

Porno insider: Jak virtuální realita vstupuje do filmů pro dospělé

** Pornografie údajně představuje třetinu internetové obsahu a je technologický tahounem ** Do erotického obsahu postupně zasahuje i virtuální realita ** Kromě vizuálního vjemu se pracuje také na virtuálním uspokojení toho hmatového

Jan Dudek | 28

Rekordy počasí: V Česku to ještě jde, skutečné extrémy zažívají jinde

Rekordy počasí: V Česku to ještě jde, skutečné extrémy zažívají jinde

** Teplotní extrémy dokážou překvapit. Seznamte se s rekordy v Česku i ve světě ** Rekordní hodnoty jsou mnohdy až k neuvěření ** Zjistěte, kdy ke bylo největší horko, zima, déšť či vítr

Karel Kilián | 7

Našli jsme 22 schopných internetových prohlížečů: Vyberte si, který vám nejvíc sedne

Našli jsme 22 schopných internetových prohlížečů: Vyberte si, který vám nejvíc sedne

** Není jen Chrome, Firefox, Edge či Opera. Na výběr máte mnohem více! ** Internetové prohlížeče se liší funkcemi, zaměřením i designem. Našli jsme 22 použitelných prohlížečů pro Windows ** Vyberte si prohlížeč, který vám bude nejvíce vyhovovat

Karel Kilián | 30

Šéf amerického Red Hatu: Odpojte Brno od internetu a zhroutíme se

Šéf amerického Red Hatu: Odpojte Brno od internetu a zhroutíme se

** V Česku najdete hromadu skvělých vývojářů ** Mnozí z nich přispívají do open-source ** Třeba v brněnském Red Hatu

Jakub Čížek | 51

Nechcete platit za Total Commander? Těmito bezplatnými programy ho můžete nahradit

Nechcete platit za Total Commander? Těmito bezplatnými programy ho můžete nahradit

** Total Commander je na Windows takřka legendou ** Licence však stojí více než tisíc korun ** Našli jsme pro vás deset alternativ dostupných zdarma

Karel Kilián | 126

Proč autopilot Tesly bourá? Test dává odpověď: může za to řidič!

Proč autopilot Tesly bourá? Test dává odpověď: může za to řidič!

** Britové otestovali Teslu v režimu autopilota ** Skončilo to nárazem Tesly do stojícího auta ** Kdo je na vině? Řidič

Karel Kilián | 55


Aktuální číslo časopisu Computer

Kdy necháme řídit chytrá auta?

6 Wi-Fi Mesh systémů ve velkém testu

Srovnali jsme 7 sportovních kamer

Znáte pravidla pro létání s drony?