NVIDIA iray

NVIDIA iray è il nuovo motore di rendering sviluppato da mentalimages prima e successivamente da NVIDIA, la casa madre di mental ray, e pienamente integrato in 3ds Max e 3ds Max Design 2013. La versione di iray fornita in quest’ultimo è la 2.1.

iray è la prima soluzione al mondo a offrire un rendering accelerato dalle GPU di qualità fotorealistica e una rappresentazione corretta dal punto di vista fisico. Se combinata con la potenza di elaborazione in parallelo delle più recenti GPU NVIDIA, iray ottiene velocità interattive che riducono drasticamente la durata del processo creativo iterativo di perfezionamento di una scena. A differenza della maggior parte dei renderizzatori di produzione, iray offre risultati che riproducono i comportamenti del mondo reale. Questo libera i progettisti dalla necessità di disporre di esperti competenti nelle tecniche di grafica computerizzata per ottenere risultati fotorealistici.

L’approccio al rendering di tipo “push-button” fornito da iray sposa la semplicità d’uso durante la configurazione delle scene con la massima qualità del fotorealismo dell’output del frame finale e un’eccellente interattività delle prestazioni. iray, inoltre, affina progressivamente l’immagine sino a raggiungere il livello massimo di dettaglio, fornendo un processo singolo che combina la pre-visualizzazione interattiva e il rendering del frame finale.

Si tratta di un motore di rendering pensato in modo particolare per i settori dell’architettura e dell’illuminazione di oggetti di design che, come altri motori di rendering ad oggi disponibili sul mercato (uno su tutti Maxwell Render), implementa un calcolo fisico reale della luce e non giunge a compromessi sulla qualità dell’illuminazione. Quando viene lanciato il rendering, fondamentalmente, dovrete dire a 3ds Max Design quanto tempo avete a disposizione (1 minuto, mezz’ora, un’ora, un giorno oppure quanto volete voi) e lui calcolerà la migliore immagine possibile in quel lasso di tempo.

Rispetto ad altri motori di rendering il vantaggio fondamentale di NVIDIA iray è che, essendo stato creato da Mental Images, la stessa casa creatrice di mental ray, è capace di utilizzare i Materiali (gli shaders) e le Luci usate da quest’ultimo; significa che se decideste di usarlo potreste creare la scena, modellarla, illuminarla e mapparla come avete imparato a farlo in tutto il libro.

Dal punto di vista tecnico NVIDIA iray è un motore di tipo unbiased, questo significa che nei calcoli non effettua nessuna approssimazione (interpolazione) e il risultato finale è di assoluta qualità. In pratica, non giunge a compromessi come mental ray con il suo campionamento adattivo, e grazie a ciò non ha praticamente quasi nessun parametro da impostare. 

Le altre caratteristiche che lo rendono interessante sono il metodo di calcolo progressivo (si parte da una prima immagine calcolata velocemente, che viene poi rifinita in varie passate successive) e soprattutto l’utilizzo delle schede video per l’accelerazione del calcolo: se usato con quelle giuste, di fascia alta (e quindi molto costose), permette di ottenere rendering di qualità eccezionale in pochissimo tempo (in alcuni casi nell’ordine di pochi secondi). 

Per quanto riguarda le schede video, le GPU utilizzabili sono quelle Nvidia con supporto CUDA 1.0.

Dal punto di vista prestazionale dunque NVIDIA iray, sfruttando la potenza di calcolo della scheda video, riduce il gap dovuto alla precisione degli algoritmi utilizzati. Dai test condotti la velocità di rendering di una scheda video di ultima generazione supera di oltre 10 volte quella di un processore quad core; questo fa si che, con un investimento che può essere relativamente esiguo rispetto alle prestazioni ed ai risultati che potete ottenere, possiate potenziare notevolmente le vostre capacità di calcolo.

Le schede grafiche professionali (quelle della serie Quadro) non risultano avere vantaggi prestazionali rispetto alla controparte destinata ai videogames (le GeForce); il vero punto cruciale nella scelta di una GPU compatibile sta nel quantitativo di Ram di equipaggiamento.

Tenete a mente che la scena con tutti i materiali e le textures dovrà essere gestita interamente dalla GPU, la Ram di sistema quindi non sarà più di alcun aiuto (a meno che non vogliate utilizzare il calcolo tramite CPU perdendo quindi il vantaggio della scheda video), per poter renderizzare scene molto pesanti vi occorrerà una scheda video con un grande quantitativo di Ram.

Chi non possiede una scheda video compatibile con NVIDIA iray può comunque utilizzare il computer sfruttando il calcolo tramite processore (classico), che viene impostato in automatico, ma che lo rende meno veloce rispetto ai metodi di calcolo interpolati, cioè diventa più lento rispetto all’uso di NVIDIA mental ray. Vale davvero la pena usare iray, quindi, solo se si possiede una scheda video adatta.

L’utilizzo di un metodo unbiased progressivo, come quello usato da NVIDIA iray, permette l’eliminazione di tutte le opzioni di ottimizzazione: nel pannello di iray ci sono pochissimi parametri (Figura 59.1) e nessuno di essi serve a “bilanciare” il campionamento; questo motore non ne fa uso, calcola tutto alla qualità massima. Si tratta indubbiamente di un notevole vantaggio per chi vuole evitare tutta la trafila di operazioni per la definizione dei parametri di mental ray che abbiamo visto nei Capitoli precedenti.

Come sopra menzionato, un altro grosso vantaggio di NVIDIA iray consiste nella sua compatibilità con la maggior parte dei Materiali, delle Luci e degli effetti di rendering di NVIDIA mental ray; vi sono però alcune limitazioni relative a funzioni non supportate che sono:

  • Hair and Fur. Occorre convertirli in geometrie Mesh.
  • Render Elements. Eventualmente potete usare NVIDIA mental ray per compositare alcuni elementi.
  • Non-physical lights. Vengono gestite soltanto luci fisicamente corrette, come le fotometriche e la Daylight.
  • Subsurface Scattering. Può essere simulato tramite traslucenza.
  • Shader esterni. Di qualsiasi tipo, potete utilizzare solo quelli interni a 3ds Max.

Nella versione 2.1, che abbiamo già detto essere quella integrata con 3ds Max e 3ds Max Design 2013 è stato implementato il supporto alle seguenti funzioni: 

  • Alcuni effetti dei materiali Arch&Design, precedentemente non supportati, come la rifrazione glossy, la traslucenza, il Round Corners, varie mappe procedurali.
  • Luci Sky Portal. che non sono luci fisiche.
  • Possibilità di creare render di grosse dimensioni.
  • Motion blur (effetto movimento).
  • Gestione dell’hardware.

iray sfrutta al massimo il modello di programmazione CUDA, permettendo di realizzare un’anteprima interattiva di sistemi NVIDIA a GPU singola o multipla.

Cos'è l'architettura CUDA

CUDA (acronimo di Compute Unified Device Architecture) è un'architettura hardware per l'elaborazione parallela creata da NVIDIA. Tramite l'ambiente di sviluppo per CUDA, i programmatori di software possono scrivere applicazioni capaci di eseguire calcolo parallelo sulle GPU delle schede video NVIDIA.

I linguaggi di programmazione disponibili nell'ambiente di sviluppo per CUDA, sono estensioni dei linguaggi più diffusi per scrivere programmi. Il principale è 'CUDA-C' (C con estensioni NVIDIA), altri sono estensioni di Python, Fortran, Java e MATLAB.

Programmi che sfruttano l'architettura CUDA possono essere scritti anche utilizzando le librerie software OpenCL e DirectCompute.

CUDA da accesso agli sviluppatori ad un set di istruzioni native per la computazione parallela di elementi delle GPU CUDA. Usando CUDA, le ultime GPU Nvidia effettivamente diventano architetture aperte come le CPU. Diversamente dalle CPU, le GPU hanno un'architettura parallela con diversi core, ognuno capace di eseguire centinaia di processi simultaneamente: se un'applicazione è adatta per quel tipo di architettura, la GPU può offrire grandi performance e benefici. Questo approccio di risoluzione dei problemi è noto come GPGPU.

 

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