fryrender SP2 - zrychlení o 20% a další novinky

Nový servisní balíček fryrender SP2

Před nějako u dobou bylo řečeno, že fryrender SP2 bude výrazně rychlejší než veškerá předchozí vydání. Servisní balíček SP2 vychází právě nyní a proto je ten pravý čas na to, abychom si řekli něco o značném nárůstu rychlosti výpočtu, kterého jsme dosáhli optimalizací jádra. Co se týká značení, Service Pack 2 (SP2) je totéž jako fryrender v1.2.

Měli byste vědět, že zvýšení rychlosti je výsledkem velice intenzivního procesu analýzy a konsolidace kódu jádra. Toto zrychlení tedy nebyly dosaženo žádnými podvůdky nebo zkratkami, žádné "biased" triky a žádné zásadní změny základní technologie. Rozdíly mezi SP2 a SP1 lze shrnout do tří skupin:

1. SP2 je celkově rychlejší ve smyslu hrubé efektivity (parametr efficiency). Změřili jsme, že zvýšení rychlosti činí 20 procent! Pokud spočítáte tu samou scénu v SP1 a SP2, bude parametr efficiency (počet vzorků generovaných za sekundu) vyšší v SP2 a to o 15% až 25%. To jednoduše znamená, že SP2 je rychlejší. Je efektivnější, účinnější. Za sekundu provede více výpočtů. Tečka.
   
2. V SP2 je šum hustější díky novým algoritmům pro AA (antinaliasing). To, že jsme přepracovali systém výpočtu antialiasingu (bude popsáno níže), má příznivý vedlejší efekt v podobě zahuštění šumu. Jednoduše řečeno, obrázky budou za kratší dobu vypadat čistěji. Navíc budou mít perfektní AA bez jakéhokoliv rozmlžení nebo jiných negativních vedlejších jevů.
   
3. Generování a použití náhodných čísel je v SP2 rovněž vylepšeno, některé komponenty se proto budou počítat rychleji. Další komponenty, například ty, které se týkají DOF (hloubky ostrosti) a určité případy vyhodnocení BRDF byly přeskupeny tak, aby rychleji odstraňovaly šum.

Co vše je tedy v SP2 nového?

Doplňky a zlepšení

• o 20% rychlejší renderovací jádro
• importance sampling v IBL opět funguje
• zásadně zdokonalený systém antialiasingu
• IBL nyní renderuje kaustiku a určité situace GI mnohem hladčeji
• lepší tonální mapování ve vypálených oblastech
• sRGB-korekce odstínů fyzikální oblohy
• automatická konverze materiálů nyní podporuje .PNG / .TIF
• do uživatelského rozhraní byla přidána podpora kolečka myši

Opravy chyb

• byly upraveny různé nedokonalosti v uživatelském rozhraní (UI)
• byly opraveny staré konflikty multithreadingu při spuštěných více instancích fryrenderu standalone
• v UI byly opraveny posuvníky
• bylo opraveno rozhraní Light
• byl vyřešen problém s oříznutými posuvníky při změně velikosti UI
• u některých souborů TGA bylo opraveno vertikální otočení
• byla opravena chyba, která mohla způsobit, že se při nedostatku paměti nenahrály některé obrázky TGA
• buffer OBJID nyní uchovává stejné barvy ve všech snímcích animace
• byly opraveny skvrny náhodných barev ve framebufferu při velmi vysoké účinnosti (10000+)
• všechny Kelvinovy barvy nyní mají stejný průměrný výkon bez ohledu na jejich teplotu

Varování pro stávající uživatele

• Soubory .DSI, vygenerované ve starší verzi než SP2, se do SP2 nenačtou správně

Zvýšení rychlosti

Abychom to tedy shrnuli, vezměme prohlášení "SP2 je o 20% rychlejší" jako zjednodušené shrnutí všech vylepšení a podívejme se na některá porovnání mezi obrázky z SP1 a SP2 po uplynutí stejné doby výpočtu:



Uvědomte si, že "o 20% rychlejší" znamená, že za stejnou dobu výpočtu se provede o 20% více průchodů než v SP1. Ale díky zlepšení antialiasingu je zrychlení ještě patrnější na začátku renderování (první náhled se ve framebufferu objeví mnohem rychleji).



Obrázek této školní třídy demonstruje nejen očividné snížení šumu, ale také ukazuje, že jsou pryč některé dřívější slabiny antialiasingu.



Toto je porovnání naší scény pro frybench. Aby bylo srovnání férové, byla v SP2 vypnuta volba IS-IBL (v SP1 totiž IBL nefungovalo).



Pěkná účinnost v hned začátku renderování, co říkáte?



Ve středně- a dlouhodobém horizontu výpočtu se nyní některé komponenty renderují mnohem rychleji, například bokeh odlesky v hloubce ostrosti.

Zásadní zdokonalení antialiasingu

Na globální analýze a pročištění jádra jsme pracovali opravdu tvrdě, abychom získali co nejpevnější a nejstabilnější základy pro další produkty, jako je fryrender RT a Virtual Editor.

Ač se to možná nezdá, zlepšení antialiasingu je velice, velice důležité. Systém antialiasingu fryrenderu jsme přepsali od základu. Vždy jsme věděli, že náš starý systém má jisté slabiny. Ne v oblastech s vysokým kontrastem, ale spíše na tenkých diagonálních linkách.

Jsme si zcela jistí, že nový systém je tak dobrý, jak jen může být. Problém jsme analyzovali skutečně do hloubky a provedli jsme mnoho specializovaných testů.

Zde je několik příkladů "před a po". Obrázky můžete kliknutím zvětšit na plnou velikost:

Jak už bylo vysvětleno výše, hlavní slabina našeho starého systému AA byla zejména v tenkých diagonálním linkách a ne v celém systému AA, ale pravdou je, že nový systém AA pracuje celkově lépe a produkuje příjemně měkké a přitom jasné a ostré výsledky.

Kladným přínosem této změny je, že množství AA (nebo tloušťka AA , pokud chcete) není závislá na úrovni supersamplingu. V SP1 a v předchozích verzích jste při vyšší úrovni parametru Super Sampling Level (No AA / Default AA / Maximum AA) získali tenčí, ale ne hladší AA. V tomto novém systém produkuj všechny úrovně supersamplingu přesně stejný výstup ve smyslu 'tloušťky', ale čím je supersampling vyšší, tím bude výsledek hladší.

Musíme ale říci, že nový systém AA je tak dobrý, že dokonce i s volbou "No AA" můžete dosáhnout skutečně dobrých výsledků. Ale nezapomínejte, že vyšší supersampling pomáhá vyhlazovat oblasti s vysokým HDRI kontrastem. Nicméně "Default AA" by měl být ve většině případů zcela dostačující.

Těmto testům jsme podrobili nejen starší verze fryrenderu, ale také jiné renderovací systémy a můžeme s hrdostí prohlásit, že naše výsledky jsou prvotřídní.

Nový systém AA má ještě jeden kladný vedlejší efekt. Nyní není potřeba žádné downsampling filtrování, takže staré AA filtry zmizely. Ve všech našich testech by použití filtrů pro downsampling vedlo k určité míře rozostření nebo degradaci AA na hranách. Nyní tedy dosáhnete nejlepších výsledků, aniž byste se museli jakkoliv starat o konfiguraci jakýchkoliv parametrů nebo filtrů.

Image Based Lighting (IBL, osvětlení obrázkem) je zpátky

Dalším významným vylepšením, o které jste dlouho žádali, je znovuvzkříšení IBL řízeného Importance-Samplingem (IS-IBL).

IS-IBL je v této verzi konečně nadobro zpátky a navíc doznalo vylepšení, díky kterému si nyní lépe rozumí se scénami se silnou reflektivní nebo refraktivní kaustikou, viz. následující obrázek.

IBL je vysoce optimalizovaný systém environmentálního osvětlení obrázkem. Je to daleko rafinovanější technologie než "obyčejné" osvětlení scény HDRI obrázkem, které znáte z jiných programů. Proto si teď přečtěte překlad popisu systému IBL, který publikoval Chema (autor fryrenderu) na diskusním fóru tohoto programu v sekci technologických oznámení:

Jak už asi víte, HDRI obrázky se zásadně liší od klasických obrázků, protože HDRI dokáží zachytit původní energii barev v obrázku.Například HDRI obrázek skutečné oblohy uchovává skutečnou energii a barvu oblohy a Slunce tak, jak je zachytila kamera.To samé platí pro HDRI obrázek místnosti s oknem nebo se žárovkami. Teoreticky tedy, pokud máte sférický HDRI obrázek nějaké scenérie, máte kompletní a přesný popis světelných podmínek této scény ve smyslu barvy i energie.

Ve fryrenderu můžete příslušného slotu záložce ENV (prostředí) vložit HDRI obrázek. Tím dojde k namapování HDRI obrázku na obrovskou (nekonečnou) kouli kolem scény a tento HDRI obrázek se využije jako velký zářič. Tato metoda ale produkuje VELKÉ množství šumu ve výsledném obrázku. Důvodem vzniku tohoto šumu je, že HDRI mapy jsou obvykle značně heterogenní. Mnoho z nich je ve větší části tmavá a na různých místech se objevují různě jasné skvrny (Slunce, okna, lampy...). Čím různorodější tato mapa je, tím vyšší šum produkuje. V reálné praxi proto dosud nebylo příliš myslitelné používat HDRI mapy pro osvětlování scény ve fryrenderu, pokud jste nepoužili značně homogenní mapu nebo pokud jste ji nerozmlžili v editoru obrázků.

Nový systém IBL, který přišel ve fryrenderu 1.9, je velice chytrý. Analyzuje HDRI mapu a oznámí jádru, kde jsou světlá místa. Můžete to chápat i tak, že původní HDRI mapa je rozčleněna na světlé a tmavé oblasti a na jejich základě je vygenerována sférická kopule zářičů.

Vezměme si příklad: představte si černou HDRI mapu s bílým obrazovým bodem uprostřed. fryrender vBeta1.9 tuto mapu analyzuje a vygeneruje černou kopuli oblohy se zářičem ve tvaru a pozici tohoto bílého obrazového bodu. Výsledkem bude osvětlení s ostrými stíny a silným světlem z tohoto bílého zářiče. Bez nového režimu IBL module by tento bílý bod vůbec nemusel projít sítem vyhodnocení HDRI mapy a obrázek by se čistil od šumu donekonečna.

Podívejme se teď na pár ukázek nového systému IBL v akci. Výpočet každého z těchto renderů trval 2 minuty. Nalevo jsou obrázky spočítané pomocí technologie IBL. Napravo jsou obrázky bez IBL, spočítané pouze s jednoduchým HDRI prostředím.

Jak vidíte, použité HDRI mapy obsahují okna (nebo Slunce) která jsou v kontextu obrázku značně světlá, zatímco ostatní oblasti jsou dost tmavé. Všimněte si, že obrázky bez IBL (vpravo) jsou značně zašumělé. Naproti tomu obrázky s IBM jsou velice čisté i přes krátkou dobu výpočtu (2 minuty). A nejen to - všimněte si, že se při vypnutém IBL nepodařilo osvětlovacímu systému v rozumném čase vůbec zachytit žlutou sluneční světlo, zatímco režim IBL počítá skoro stejně rychle jako vestavěný systém fyzikální oblohy (Physical Sky).

Pár postřehů pro zamyšlení:

Už se nebojte HDRI osvětlení. Nyní je efektivní a VYPADÁ SKVĚLE.

Všimněte si, že IBL je perfektní řešení pro produktové vizualizace a exteriérové rendery. U produktových snímků si vystačíte s IBL pro kompletní osvětlení scény. Prostě si nahrajete dobrou HDRI mapu, položíte produkt na pěknou podložku a můžete počítat.

U exteriérových záběrů můžete pro záběry v jasném dni využít vestavěnou fyzikální oblohu (Physical Sky), ale IBL nabízí NOVOU a skvěle vypadající alternativu pro PODMRAČENÉ dny a další variace oblaků, které nemůžete dosáhnout se systémem fyzikální oblohy.

IBL produkuje PŘESNĚ STEJNÝ render, jaký byste dostali s vypnutým IBL. Nic nefalšuje. Je to jenom chytrá optimalizace jádra, nejsou zde žádné špinavé triky.

Některé z nejlepších produktových vizualizací, jaké jste mohli vidět na diskusním fóru fryrenderu, byly vyprodukovány pomocí režimu osvětlení IBL.Níže vidíte obrázky od uživatele s nickem Erwan (elektronika) a testy od Realistic Designu (prostřední řada obrázků s ovocem).

Ve všech těchto obrázcích je JEDINÝM světelným zdrojem HDRI mapa. Pár dobrých (a dnes bychom mohli říct už klasických) HDRI map můžete najít na stránkách Paula Devebce (http://www.debevec.org/probes).

Co se týká použití IBL v exteriérových scénách, řeknou následující ukázky víc než tisíc slov. Scénu pro testování laskavě zapůjčil mane162. Doba výpočtu každého ze snímků byla opět 2 minuty:

V těchto snímcích není žádná fyzikální obloha, pouze HDRI mapy, které najdete zde: http://gl.ict.usc.edu/skyprobes/. Většina z nich je skvělá, dle mého názoru zejména ty pod mrakem. Výborné (a reálné!) je na nich nejen osvětlení, ale také to, že se v závislosti na stupni oblačnosti mění tvrdost stínů a také to, že v pozadí obrázku jsou vidět skutečné mraky.

Pár poznámek závěrem:

IBL se vztahuje pouze na panel ENV a je standardně zapnuté. Jediný případ, kdy doporučujeme IBL vypnout a vrátit vše do starého režimu 'syrového okolního prostředí' je vizualizace interiérů. Interiérové scény z IBL nevytěží nic pozitivního, spíše naopak, může dojít k výraznému snížení výpočetní rychlosti.

A nejdůležitější poznámka ze všech: jak jste sami mohli vidět, zvýšení kvality, ke kterému přispívají veškeré nuance a jemné barevné změny v dobré HDRI mapě, je NEOCENITELNÉ.

Odezva expozice - tonální mapování

Toto je další informace o tom, jak skvělý je nový servisní balíček SP2 pro fryrender

Jak už jste si mohli přečíst, největším zlepšením v tomto balíčku je zdokonalený antialiasing,obnovený a vylepšený systém IS-IBL a velké zvýšení rychlosti. Je tu ale spousta dalších "drobných" vylepšení, o kterých si teď povíme.

Jednoduše řečeno, lidské oko (a také fotografický přístroj) je tím méně citlivé na barevnost a sytost barvy, čím světlejší daná barva je. To znamená, že při dostatku výkonu se mohou všechny barvy eventuálně jevit jako bílé. Tento jev je patrný zejména na přeexponovaném obrázku, ale i obrázek se správnou expozicí může mít vypálené oblasti od Slunce nebo od blízkého zářiče.

Provedli jsme některé změny v systému tonálního mapování fryrenderu, aby bylo možné tento efekt korektně vyjádřit. Následující animovaný GIF mluví sám za sebe.

V této scéně se vně místnosti nachází velký bílý zářič, který osvětluje tři konvice s plně nasycenými barvami (255,0,0) - (0,255,0) - (0,0,255).

Pokud je objekt červený a je osvětlen bílým světlem, měl by teoreticky zůstat červený bez ohledu na intenzitu tohoto světla. V minulosti byly ale plochy osvícené silným světlem bílé; to se ale nyní díky novému systému tonálního mapování změnilo a teď dostanete výsledek, jaký byste očekávali.

Další zlepšení se týká barev (ne přímo tonálního mapování) a spočívá v tom, že jsme normalizovali Kelvinovy barvy. Kelvinovo spektrum je dáno vzorcem (vzorec záření černého tělesa). Tato formule produkuje spektra s velice specifickými tóny a intenzitami. Protože se Kelvinovy barvy používají zejména pro zářiče, je vhodné, aby všechny možné barevné teploty nesly stejné množství energie.

A přesně to jsme udělali. Normalizovali jsme Kelvinovy barvy, které teď produkují to správné spektrum (vyjádřené již zmíněným vzorcem), ale nyní nesou všechny barvy přesně stejnou energii. Pokud tedy zadáte stejnou energii ve wattech a budete měnit pouze Kelvinovu teplotu, změníte pouze odstín zářiče, ale ne jeho průměrný jas.

Tato změna se týká všech Kelvinových teplot vyjma 6500K, která zůstává beze změny.

PS. Komprese v použitá předchozím obrázku ve formátu .GIF produkuje určitý vzor vytečkování barev (dithering), které se liší od původního šumu v obrázku z fryrenderu. Obě tabulky byly renderovány po stejnou dobu. Přesto si všimněte, že verze z SP1 je zřetelně více zašumělá než s SP2 a to i přes to, že ve verzi z SP2 je na scéně celkově větší množství energie a proto vyšší míra GI (více výpočtů).

Další aktualizace - SWAP 1.1

SWAP, mladší parťák fryrenderu, byl před několika týdny upgradován. Nejvíce patrným vylepšením ve verzi 1.1 je tzv. multi-swapping, což znamená, že nyní můžete měnit materiály u libovolného počtu objektů ve scéně. Představu o praktickém využití multi-swappingu si můžete udělat z následujících obrázků. Jedná se o materiálové variace jednoho jediného renderu, provedené v reálném čase. Autorem modelu je John Strieder a model byl součástí jeho příspěvku do soutěže 'The Package They Carry':

Zaznamenali jsme videa z použití SWAPu v reálné práci. Prohlédněte si je, protože mluví samy za sebe:

Některá další vylepšení se týkají procesu filtrování textur, prováděného GPU. Kvalita výstupu je nyní vyšší:



Přibyla další drobná vylepšení, například možnost aplikovat množství textur v dávce pro rychlé generování brožur s více materiálovými variantami toho samého renderu.

Podrobný výpis změn ve SWAPu 1.1 byl zveřejněn na fóru výrobce

frybench - nástroj pro CPU benchmark, založený na fryrenderu

Mnoho zákazníků a uživatelů demoverze se nás ptá, jaká softwarová architektura jim pomůže renderovat rychleji. Tato neustále se vracející otázka nás přivedla na myšlenku, že by bylo skvělé vytvořit veřejnou tabulku benchmarků, která poskytne definitivní odpověď...

...a tak jsme spustili iniciativu frybench.

frybench je minimalistická verze fryrenderu, která má "odpárané" veškeré uživatelské rozhraní a počítá jenom jedinou přednastavenou demo scénu. Každý si může frybench stáhnout, spustit a přesvědčit se, jak si na tom výkonnostně stojí jeho stroj v porovnání s ostatními v tabulce.

Máme dobré důvody věřit, že fryrender je ve své podstatě mimořádně skvělý nástroj pro určení hrubého výkonu CPU. Do optimalizace renderovacího jádra na všech úrovních bylo vloženo tak velké úsilí, že jsme si jistí, že procesor nebude mít během jednoho cyklu ani chvilku na to, aby si vydechnul.

Iniciativa frybench je otevřena pro každého, ne jen pro stávající zákazníky nebo uživatele demoverze fryrenderu. Kdokoliv, od hardwaristů nebo recenzentů hardware po seriózní gamery si může po registraci stáhnout kit, spustit ho, podívat se jak je na tom jeho počítač v porovnání s ostatními a eventuálně svůj výsledek publikovat ve veřejné tabulce.

Tuto tabulku, odpovědi na časté dotazy a kit ke stažení najdete na adrese http://www.frybench.com

Související odkazy

• http://www.3dshop.cz/software/fryrender-commercial-master-license – Kupte si fryrender Commercial
• http://www.3dshop.cz/software/fryrender-educational – Kupte si fryrender Educational

Hlavní navigace

• Titulní stránka
• Produkty
• Články
  • Rhinoceros
  • Zásuvné moduly
  • Modelování
  • Obrábění
  • Renderování
  • Projekty uživatelů
  • Tiskové zprávy
  • Archiv článků
  • Akce
• Galerie
• Diskuse a komentáře
• Časté dotazy
• Provozovatel
• Odkazy
• Download
• Školení
• Vyhledávání
• Mapa stránek