Moderni grafički procesori posjeduju impresivne računalne mogućnosti. Osim za veći broj sličica u ekundi u popularnim igrama,ovakva se računalna snaga može iskoristiti za poboljšanje performansi prilikom renderinga, 3D animacija ili obrade videa.
Tijekom višegodišnjeg intenzivnog razvoja grafički procesori postali su iznimno kompleksni čipovi impresivnih računalnih mogućnosti koje danas nerijetko prelaze i 10 TFLOP-ova. Stoga je posve logično kako se ovakva računalna snaga grafičkih procesora sve više koristi za ubrzanje mnogih drugih računalno intenzivnih poslova i operacija, osim dakako za postizanje što većeg broja sličica u sekundi u popularnim igrama.
GPGPU (General Purpose GPU) inicijativa nije od jučer, postoji već poprilično dugo. U osnovi govorimo o softverskim platformama koje omogućavaju korištenje grafičkog procesora za izvođenje računalnih operacija u aplikacijama u kojima uobičajeno koristimo glavni procesor (CPU). Primarno su ove mogućnosti razvijane kako bi se što efikasnije izvodile kompleksne shaderske operacije u igrama. Doba GPGPU-a za pravo počinje 2001. godine kada se pojavio prvi grafički procesor (GeForce 3) s podrškom za programabilne shadere, a potom slijedi i podrška za floating point operacije putem grafičkog procesora. Kako su grafički procesori postajali sve moćniji, pokazalo se kako su ove mogućnosti posebno pogodne za korištenje kod superračunala ili posebno intenzivnih znanstvenih aplikacija.
Doba GPGPU-a!
Danas možemo reći kako grafički procesori omogućavaju daleko bolje performanse od glavnih procesora u profesionalnim i industrijskim aplikacijama, matematičkim i fizičkim izračunima ili primjerice kod umjetne inteligencije (AI), odnosno dubokog i strojnog učenja („deep learning“). Grafički procesor također igra ključnu ulogu prilikom razvoja aplikacija za virtualnu i proširenu stvarnost (VR i AR).
Nedavno smo bili svjedoci posebnog fenomena koji je vezan izravno za korištenje računalne snage grafičkog procesora. Dakako, govorimo o famoznim kriptovalutama i njihovom „rudarenju“ pomoću računalne snage grafičkih procesora kako bi se ostvario profit. Sjećamo se kako je ovaj fenomen imao ogroman utjecaj i na porast cijene grafičkih kartica na tržištu s obzirom na to da su pojedini modeli postali iznimno tražena roba. Jasno, dostupna računalna snaga grafičkog procesora može se iskoristiti i za nešto kreativnije stvari.
U ovom je kontekstu svakako korisno shvatiti zbog čega je primjerice grafički procesesor toliko brži od glavnoga procesora u nekim računalnim operacijama. Prije svega treba imati na umu kako je glavni procesor (CPU) osmišljen kao procesor opće namjene sposoban relativno brzo i efikasno obavljati veliki broj raznih zadataka. S druge strane, grafički procesor (GPU) je specijalizirani visoko paralelizirani procesor prvenstvo osmišljen za 3D rasterizaciju, odnosno prikaz računalne grafike. Grafički enginei koji stoje iz svih popularnih igara osmišljeni su tako da u potpunosti iskoriste paralelnu arhitekturu grafičkih procesora. Cilj je što efikasnije iskoristiti snagu grafičkog procesora, pri čemu su ovi enginei danas iznimno kompleksni i zahtijevaju odgovarajuće optimizacije. Efikasnost je izrazito važna kako se ne bi dogodilo da velik broj shaderskih jezgri kod grafičkih procesora jednostavno ostane neiskorišten.
Sjetimo se, moderni glavni procesori najviše klase ili oni serverski posjeduju, primjerice, 16 ili 32 jezgre. Kod grafičkih je procesora ovaj broj osjetno veći, pa možemo govoriti o 60 compute enginea ili 2500 i više shaderskih procesora. Zbog toga je znatno teže i kompleksnije iskoristiti svu dostupnu snagu grafičkog procesora, posebno u aplikacijama koje nisu fokusirane na 3D grafiku. S druge strane, osmišljavanje i programiranje aplikacija za glavni procesor daleko je jednostavnije s obzirom na opću namjenu ovog procesora, premda, kao što smo rekli, grafički će procesor biti znatno brži od glavnoga u mnogim opreracijama.
Open CL i CUDA!
Kako bi se olakšalo korištenje računalnih mogućnosti grafičkog procesora za sve druge namjene osim 3D grafike, razvijene su posebne softverske platforme koje osiguravaju željeni GPGPU framework. Ove se platforme sastoje od razvojnog okruženja (SDK) i sučelja za programiranje aplikacija (API).
Trenutno postoje dvije dominante GPGPU softverske platforme. S jedne strane imamo „Open CL“ koji je standardizirala neprofitna organizacija „Khronos Group“. „Open CL“ je open source platforma s podrškom za grafičke procesore različitih proizvođača poput AMD-a, Nvidie, Intela, ARM-a. Apple se također u dobroj mjeri oslanja na „Open CL“ za GPU akceleraciju unutar Mac OS-a.
Nasuprot „Open CL-u“ imamo Nvidijinu softversku platformu CUDA. Riječ je o softverskoj platformi razvijenoj isključivo za Nvidijine grafičke procesore koja je predstavljena 2006. godine. Kako Nvidia uživa poprilično dominantu poziciju na tržištu grafičkih procesora (posebno kada govorimo i o profesionalnim grafičkim karticama poput serije „Quadro“), u posljednjih nekoliko godina postoji dosta velik broj aplikacija razvijenih prvenstveno i ekskluzivno pomoću njihove platforme. Možemo reći kako danas i „Open CL“ i CUDA predstavljaju doista robustan set softverskih alata koji omogućavaju GPGPU.
GPU akceleracija - puste priče ili stvarnost?
Ipak, postavlja se pitanje zbog čega nema više aplikacija koje bi mogle iskoristiti svu tu silnu snagu grafičkih procesora u svakodnevnom radu s računalom. Pri tome ovdje ne govorimo o profesionalnoj ili industrijskoj primjeni. Zbog čega, recimo, ne bismo snagu grafičkog procesora iskoristili za ubrzanje dekompresije datoteka, kodiranje videa ili, primjerice, bolje performanse prilikom pregledavanja zahtjevnih multimedijalnih web stranica?
Odgovor se krije u daleko većoj kompleksnosti razvoja aplikacija koje bi na pravi način iskoristile GPU akceleraciju. Istini za volju, treba reći kako su i glavni procesori s vremenom postali sve brži i posjeduju sve veći broj jezgri.
Situacija se ipak polako mijenja. Sve više i više aplikacija u svojem radu počinje koristiti GPU akceleraciju. Živimo u doba eksplozije video i slikovnog sadržaja koji se prvenstveno objavljuje na društvenim mrežama. Takav sadržaj zahtijeva odgovarajuću i često prilično računalno zahtjevnu obradu kako bi bio spreman za objavu. Stoga sve više aplikacija za obradu slika i videa posjeduje sve napredniju integriranu podršku za GPU akceleraciju. Slično možemo zaključiti i kada je u pitanju renderiranje, modeliranje i 3D animacija. Ovakav trend naveo nas je na ideju da ne bi bilo loše istražiti koliki je stvarno utjecaj pojedinog grafičkog procesora na performanse prilikom obrade videa i slika u popularnim aplikacijama. Uobičajeno grafičke kartice testiramo u najzahtjevnijim i najpopularnijim igrama, međutim sve češće čujemo pitanje koju grafičku odabrati za video obradu ili rendering?
Stoga smo zaključili kako bi bilo zanimljivo provjeriti performanse nekih od popularnih grafičkih kartica u aplikacijama za obradu videa, slika ili prilikom animacije i renderinga. Pokrećete YouTube kanal jer ste čuli kako je to vrlo profitabilno? Sigurno će vas zanimati koliko moćno računalo vam treba za obradu videa i može li vam moćnija grafička kartica omogućiti bolje performanse.
Multimedijalna eksplozija
Vjerujemo kako će mnoge kreativne profesionalce, a dakako i sve one koji se manje ili više profesionalno ili hobistički bave produkcijom i obradom slikovnog i video sadržaja, zanimati kakve su razlike u performansama pojedinih grafičkih procesora u aplikacijama za obradu videa, slika ili animacija. Odmah ćemo naglasiti kako smo se okrenuli trenutno dostupnim grafičkim karticama za širi krug korisnika. Nismo se bavili profesionalnim grafičkim karticama primarno zbog toga što su one višestruko skuplje od uobičajenih kartica temeljenih na identičnom grafičkom procesoru, a u aplikacijama koje smo planirali testirati ne omogućavaju bolje performanse. Dakako, to ne znači kako ih treba zanemariti. Njihova prednost može biti veća količina videomemorije. Također, profesionalne kartice dolaze s posebno optimiziranim upravljačkim programima koji su itekako korisni u pojedinim aplikacijama, ali kod obrade slika ili videa nemaju osobitog značaja.
Kad već spominjemo profesionalne i „obične“ grafičke kartice, možemo reći kako se u posljednjih nekoliko godina sve više gubi ta razlika, a Nvidia i AMD su predstavili high end modele poput „Titana“ i „Vege Frontier Edition“ koji su namijenjeni kreativnim profesionalcima, dok ne pripadaju njihovim klasičnim serijama profesionalnih kartica.
Hardver za kreativne profesionalce!
U konačnici smo kreativno GPU ubrzanje isprobali pomoću šest grafičkih kartica, četiri Nvidijine: GTX 1660, RTX 2060, 2070 i 2080 i dvije AMD-ove: Vega 56 i Radeon 5700XT. Većina ovih kartica spada u nekakvu višu srednju ili visoku klasu, jedino bismo GTX 1660 mogli prozvati klasičnom mainstream karticom. Upravo smo međutim ovu karticu odabrali kako bismo saznali koliko nam nazivno brže i skuplje kartice mogu ponuditi bolje performanse od mainstream kartice u kreativnim aplikacijama.
Kada govorimo o odabiru testnih aplikacija pazili smo da odaberemo popularne aplikacije za obradu slika, videa i animaciju koje imaju naprednu podršku za GPU akceleraciju te da fokus testiranja što više prebacimo na situacije u kojima bi snaga grafičkog procesora došla do punoga izražaja. Htjeli smo također izbjeći situaciju u kojoj bi brzina procesora ili diskovnog podsustava bila ograničavajući faktor. Shodno tome nismo uspoređivali performanse kod enkodiranja ili exporta videa jer u tim slučajevima na ukupan rezultat ponajviše utječu brzina cjelokupnog računala i primarno brzina procesora.
Svjesni smo kako je vrlo teško pronaći idealan način za testiranje performansi u aplikacijama za obradu slika ili videa s obzirom na napredne mogućnosti ovih aplikacija i veliki broj opcija prilikom korištenja. Posebno uzevši u obzir to da smo trebali naći odgovarajući način za dobivanje pouzdanih i usporedivih rezultata s naglaskom na maksimalno iskorištenje snage grafičkih procesora. Nešto detaljnije informacije o samom načinu testiranja i korištenim aplikacijama možete naći u posebnom okviru uz glavni tekst.
Kao hardversku platformu koristili smo najnoviji AMD-ov procesor „Ryzen 3900X“ s 12 jezgri, odnosno 24 threada koji se nalazio na X570 matičnoj ploči, te ukupno instaliranih 16 GB DDR4 memorije. Ovako moćna hardverska platforma omogućila nam je da brzina grafičkih kartica u pojedinim testovima dođe do punog izražaja.
Vidilab testni stroj - 12-jezgreno čudovište
Prilikom testiranja performansi grafičkih kartica u aplikacijama za obradu slika i videa, te za rendering i animacije, koristili smo testnu konfiguraciju temeljenu na najnovijem AMD-ovom 12-jezgrenom procesoru „Ryzen 3900X“ koji smo upogonili na MSI-jevoj X570 matičnoj ploči s ukupno instaliranih 16 GB DDR4 memorije koja je radila na 3600 MHz. Za pohranu podataka koristili smo „Gigabyte Aorus NVMe“ SSD u PCIe 4.0 verziji koji spada u trenutno najbrže SSD-ove na tržištu.
Sva testiranja obavili smo pod Windowsima 10 u najnovijoj dostupnoj verziji 1903 sa svim mogućim dostupnim zakrpama i nadogradnjama. Što se tiče upravljačkih programa za grafičke kartice koristili smo najnovije dostupne verzije upavljačkih programa u trenutku testiranja. U AMD-ovom slučaju riječ je o verziji 19.7.1 koja između ostalog i službeno donosi podršku za „Radeone 5700“, dok se kod Nvidije radi o verziji 430.86. Sve kartice testirali smo na tvorničkim postavkama radnog takta grafičkog procesora i videomemorije.
Render, video, slika.. test!
Performanse pojedinih grafičkih procesora prilikom renderiranja mjerili smo pomoću nekoliko popularnih testova koji su redom temeljeni na svima dostupnima rendering engineima. Riječ je o „LuxMarku“ i „Indigo“ benchmarku koji su temeljeni na „Open CL-u“, te najnovijem „V-RAY“ benchmarku koji koristi CUDA akceleraciju pa samim time podržava samo Nvidijine kartice. „Indigo“ benchmark posebno je zanimljiv jer omogućava usporedbu brzine renderiranja prilikom korištenja glavnog ili grafičkog procesora.
Indigo benchmark temelji se na Indigo rendering engineu koji koristi Open CL što znači da radi s AMD-ovim, Nvidijinim i Intelovim grafičkim procesorima. Posebno je zanimljiv jer omogućava odličnu usporedbu brzine grafičkog i glavnog procesora u renderingu
Dakako da ovakav test nije mogao proći bez ultrapopularnih i valjda jednako zloglasnih Adobeovih aplikacija za obradu slika i animaciju – Photoshopa i After Effectsa. Adobe je u posljednje vrijeme u većoj mjeri poboljšao podršku za GPU akceleraciju unutar svojih aplikacija, ali i dalje one nisu ogledni primjer korištenja snage grafičkog procesora. Koristili smo Photoshop i After Effects u najnovijim verzijama za 2019. godinu u kombinaciji s opsežnim predefiniranim testovima namijenjenima aplikacijama koje možete pronaći na www.pugetsystems.com.
Konačno, performanse prilikom obrade videa testirali smo u najnovijoj beta verziji „Da Vinci Resolve 16“. „Da Vinci Reslove“ trenutno je jedan od najnaprednijih softverskih alata za obradu videa i audiovizualnu produkciju općenito koji je iz dana u dan sve popularniji. Pritom je u svojoj osnovnoj verziji posve besplatan. Iza njega stoji tvrtka „Blackmagic“ koju mnogi više prepoznaju kao proizvođača video opreme. „Da Vinci Resolve“ smo odabrali prije svega jer je maksimalno optimiziran za korištenje računalnih mogućnosti modernih grafičkih procesora.
Prilikom testiranja performansi grafičkih kartica u Photoshopu koristili smo zasebni skriptirani „Puget Systems“ test koji prilično dobro simulira performanse u stvarnome radu
Usudili bismo se reći kako je ovo jedna od najbolje optimiziranih profesionalnih aplikacija po pitanju GPU akceleracije koju trenutno možete pronaći. „Da Vinci Reslove“ će bez problema iskoristiti svu dostupnu snagu vašeg grafičkog procesora, a radi podjednako dobro s AMD-ovim i Nvidijinim karticama. Dovoljno je reći kako je jedna od ključnih prednosti prelaska na napredniju „Studio“ verziju, koja vas košta 299 dolara, zapravo podrška za korištenje više od jedne grafičke kartice, odnosno Multi-GPU akceleracija. Također, preporuka je svakako za modernije projekte korištenje grafičke kartice s minimalno 4 GB videomemorije i podrškom za „Open CL 1.2“, odnosno „CUDA 3.0“.
LuxMark jedan je od najpoznatijih i najpopularnijih Open CL testova, a temelji se na LuxCoreRenderu, odnosno LuxCore API-ju. Sastoji se od ukupno tri testa različite kompleksnosti
Performanse pojedinih kartica u „Da Vinci Resolveu“ testirali smo pomoću popularnog „Candle“ benchmarka koji je prije svega osmišljen tako da maksimalno optereti grafički procesor. Ovaj se test bazira na kolor-korekciji, odnosno izvođenju zahtjevnih blur i noise reduction efekata, pri čemu se gleda maksimalni mogući frame rate prilikom reprodukcije zadanog materijala s primjenjenim efektima.
Koliko shadera toliko....
Nakon nekoliko dana intenzivnog testiranja grafičkih kartica, a da nismo pokrenuli nijednu igru, došli smo do prilične hrpe zanimljivih informacija. Uglavnom, došli smo do zaključka kako u provedenim testovima renderinga, obrade slika i videa, te animacije performanse grafičkih kartica uglavnom odgovaraju računalnim mogućnostima pojedinih grafičkih procesora. Što je moćniji grafički procesor i skuplja kartica, to su rezultati osjetno bolji.
Ovakav zaključak ipak ne vrijedi za Adobeove aplikacije što je u dobroj mjeri i očekivano. U Photoshopu i After Effectsu zabilježili smo daleko manje razlike u performansama obzirom na korištenje različitih grafičkih kartica. Veseli nas što one ipak postoje, što znači da i ove aplikacije do određene mjere koriste snagu grafičkog procesora.
Posebno je zanimljiv „Indigo“ benchmark, s obzirom na to da omogućava usporedbu performansi između grafičkog (GPU) i glavnog procesora (CPU) u renderingu. Usporedimo li rezultate vidimo kako je u pravilu GPU dvostruko, pa čak u nekim testovima i trostruko brži od CPU-a, što je svakako impresivno posebno ako uzmemo u obzir kako je naš glavni procesor bio najnoviji AMD-ov 12-jezgreni „Ryzen 3900X“.
Kada govorimo o performansama u renderingu vrijedi pravilo „što više shaderskih procesora to bolje performanse“. Najmoćnija i najnaprednija testirana kartica RTX 2080 je očekivano na vrhu, dok smo jako dobre rezultate zabilježili i s RTX 2070. Općenito Nvidijine kartice su se pokazale nešto bržima u „Indigo“ benchmarku, premda je i novi AMD-ov „Radeon 5700XT“ ovdje itekako konkurentan. S druge strane, ova kartica se još uvijek bori s nedorađenim driverima, pa su rezultati u LuxMarku nešto slabiji. Nešto starija „Vega 56“ postiže odlične performanse u LuxMarku, ali nešto slabije u „Indigo“ benchmarku. U V-RAY testu koji isključivo koristi CUDA akceleraciju zabilježili smo zanimljivu anomaliju s obzirom na to da je RTX 2070 kartica bila brža od RTX 2080.
„Da Vinci“ je kralj GPU akceleracije!
Za razliku od renderinga, testovi u Adobeovim aplikacijama pokazali su, sasvim očekivano, nešto drugačiju sliku. Naime, razlike u performansama uslijed korištenja različitih testiranih kartica bile su relativno male, mada ipak postoje. Ovo samo ukazuje na činjenicu kako performanse u Photoshopu i After Effectsu ponajviše ovise o brzini procesora, a ne toliko o grafičkoj kartici. Međutim pogledamo li GPU dio testa, vidimo kako su Nvidijine kartice postigle nešto bolje rezulatate od AMD-ovih. U svakom slučaju, koristite li isključivo Photoshop, nemate previše razloga za ulaganje u puno brži i moćniji grafički procesor jer će vam i kartica poput GTX 1660 ponuditi više nego zadovoljavajuće performanse.
Za testiranje performansi grafičkih kartica u Da Vinci Resolveu koristiti smo popularni „Candle“ benchmark.
Za kraj smo ostavili „Da Vinci Resolve“ koji odlično iskorištava dostupnu snagu grafičkih procesora. Na primjer RTX 2080 je gotovo dvostruko brža u Da Vinci Resolveu od GTX 1660. Također, Blackmagicova aplikacija za obradu videa, sudeći prema rezulatatima, odlično leži AMD-ovim karticama. „Vega 56“ i „Radeon 5700XT“ pokazale su se iznimno brzima u Da Vinci Resolveu, pri čemu je „Radeon 5700XT“ u nekim testovima brži i od RTX 2080.
Kada govorimo o Nvidijinim karticama, najbolji omjer cijene i performansi nudi RTX 2070 koja je neznatno sporija od RTX 2080, ali osjetno jeftinija. Ukupno gledano, daleko najisplativija kartica za „Da Vinci Resolve“ je svakako „Vega 56“ koja, s obzirom na tržišnu cijenu, nudi izvrstan omjer cijene i performansi. Kada je u pitanju „Da Vinci Resolve“, svakako je najvažnije odabrati karticu s minimalno 8 GB videomemorije, posebno planirate li se baviti zahtjevnijim projektima (4k, 8k).
Što odabrati?
Na kraju recimo kako testovi koje smo proveli možda nisu idealni, ali daju nam okvirnu sliku o performansama pojedinih grafičkih kartica u „kreativnim“ aplikacijama. Za kreativne profesionalce Nvidijine RTX kartice su svakako pouzdaniji i sigurniji odabir, s obzirom na ukupne performanse i činjenicu kako se dosta aplikacija razvija pomoću CUDA platforme. Izdvojili bismo RTX 2070 kao karticu koja postiže općenito odlične performanse s obzirom na cijenu.
Nasuprot tomu, AMD-ove kartice ističu se odličnim performansama prije svega u Da Vinci Resolveu. „Vega 56“ ukupno je najisplativija kartica za GPU akceleraciju u aplikacijama za obradu videa ili za rendering, odnosno animaciju, a jako dobre rezultate postiže i „Radeon 5700XT“. Pritom vam ovu karticu zasad ne bismo preporučili, imajući na umu nedorađene upravljačke programe koji vam mogu stvoriti probleme prilikom profesionalnog korištenja.
Vjerujemo kako ćemo u budućnosti vidjeti sve bolju iskoristivost računalne snage grafičkog procesora u raznim aplikacijama, a Da Vinci Resolve doista je pravi putokaz kako to može izgledati kada se aplikacija optimizira na pravi način.
Način testiranja - Kreativni nered
Svi testovi koje smo koristili javno su dostupni za preuzimanje na internetu, pa možete i sami provjeriti performanse svojih računala. „LuxMark“ se sastoji od tri testa, „Indigo“ benchmark od dva, a „V-RAY“ od jednog testa namijenjenog izvođenju na GPU-u.
Za testiranje performansi u Photoshopu i After Effectsima koristili smo posebne skriptirane „Puget Systems“ testove koji simuliraju stvarno radno okruženje, a može ih se pronaći ovdje: www.pugetsystems.com. Prilikom testiranja grafičkih kartica u Photoshopu koristili smo „Basic“ verziju Puget Systemsovog Photoshop benchmarka.
Da Vinci Resolve testirali smo pomoću standardnog „Candle“ benchmarka koji je razvio Sascha Haber. Upute za korištenje i linkove za preuzimanje ovog testa možete pronaći na: https://www.liftgammagain.com/forum/index.php?threads/resolve-standard-candle-benchmark.3718/.
