Nowości

Technologia NVIDIA Maximus zwiększa możliwości artystów w Anatomical Travelogue
Anatomical Travelogue Case Study Image

Wirus grypy A

Anatomical Travelogue (AT) jest nagradzanym producentem bogatych wizualnie medycznych filmów wideo, wykorzystującym najnowsze technologie do tworzenia porywających obrazów z wnętrza ludzkiego ciała. Każda najwyższej klasy wizualizacja 3D tworzona jest z wykorzystaniem rzeczywistych danych pozyskanych z rezonansu magnetycznego, skanów tomografii komputerowej, mikroskopii elektronowej i innych technologii obrazowania medycznego. AT posiada największą na świecie bibliotekę 3D rzeczywistych, wycinkowych danych o człowieku, od poziomu molekularnego, poprzez komórki, po narządy i układy. Wśród klientów AT znajdują się korporacje naukowe, instytuty badawcze, firmy farmaceutyczne i medialne.

Klienci polegają na firmie Anatomical Travelogue jako dostawcy wysoce realistycznego obrazowania medycznego, które potrzebuje wymagających obliczeniowo symulacji. Symulacje te często obejmują przestrzenny rendering anatomicznych danych 3D (z wykorzystaniem wokseli), połączony z animacjami ilustrującymi np. jak lek przepływa przez ciało, czy też studium rozwoju bakterii. Takie filmy wideo często wykorzystywane są jako narzędzia sprzedażowe firm farmaceutycznych, a także jako sposób pomagający lekarzom opisywać pacjentom wewnętrzne procedury medyczne.

WYZWANIE

Anatomical Travelogue Case Study Image

Skany tomografii komputerowej siewki i ziarna kukurydzy

Do pracy na tym poziomie dokładności i szczegółowości, składający się z 25 artystów zespół AT, wymaga metodologii organizacji pracy umożliwiającej prawdziwą interaktywność i możliwość dostrajania projektów w czasie rzeczywistym. Typowy proces twórczy zespołu obejmuje importowanie, modyfikowanie i przygotowywanie danych 3D w oprogramowaniu Autodesk 3ds Max, ustawianie oświetlenia i materiałów, renderowanie symulacji w V-Ray RT firmy Chaos Group, kończąc na łączeniu efektów i animacji w spójny klip wideo przy użyciu oprogramowania Eyeon Fusion.

„Nasza organizacja pracy pozwala na sporą interaktywność, za wyjątkiem momentów, gdy zajmujemy układ GPU plikami wysłanymi do obróbki w Fusion i V-Ray RT” wyjaśnia Chad Capeland, szef działu badań i rozwoju firmy Anatomical Travelogue. „W sytuacji gdy zajęty był układ GPU, nie można było niemal włączyć edytora tekstów, ponieważ system nie reagował. Potrafiło to zablokować cały system i frustrowało naszych artystów, którzy mogli tylko siedzieć i czekać.”

Firma Anatomical Travelogue potrzebowała sposobu aby wykorzystać usprawnienia organizacji pracy, jakie dały wbudowane w GPU narzędzia akcelerujące oprogramowanie Fusion i V-Ray RT, nie zajmując jednocześnie tymi operacjami całej stacji roboczej, wstrzymując tym samym całą pracę.

ROZWIĄZANIE

Anatomical Travelogue Case Study Image

Limfocyt w trakcie mitozy

Jako długoletni użytkownik produktów firmy NVIDIA, Capeland zaczął przyglądać się technologii NVIDIA’s Maximus która jawiła się jako obiecujące rozwiązanie dla wyzwań związanych z wydajnością w AT. W przypadku konfiguracji składającej się z dwóch jednostek GPU Quadro K5000 i Tesla K20, Capeland przewidywał, że technologia Maximus może pomóc w likwidacji zatorów, gdy jedna z jednostek GPU dedykowana zostanie grafice a druga obliczeniom. Capeland wierzył, że skutkiem zastosowania tej technologii byłoby przeniesienie organizacji pracy w AT na wyższy poziom.

„Im bardziej obciążasz jeden układu GPU, tym bardziej wpływa to na wydajność," wyjaśniał Capeland. „Ideą przyświecającą technologii Maximus było zajęcie jednej jednostki GPU grafiką, pozwalając drugiej zająć się wyłącznie zadaniami obliczeniowymi, co powinno zapewnić odpowiedni podział pracy. Jedna karta odpowiada za standardowe zadania związane z wyświetlaniem pulpitu a druga za rendering i obróbkę grafiki, co powinno znacząco poprawić organizację pracy. Zainstalowaliśmy u siebie technologię Maximus i tak właśnie się stało.”

Zastosowanie technologii Maximus natychmiast poprawiło wydajność oprogramowania Fusion i całą organizację pracy w AT. Aplikacje wykazały się lepszą interaktywnością i szybkością reakcji, użytkownicy mogli jednocześnie przetwarzać i renderować dane na obu jednostkach GPU, co wcześniej musiało następować jedno po drugim. Pozwoliło to artystom na wprowadzanie zmian estetycznych jeszcze podczas obróbki danych, umożliwiając im większą kreatywność bez opóźnień w renderingu.

„Technologia Maximus pozwoliła działać oprogramowaniu Fusion tak jak powinno, jako interaktywne doświadczenie w czasie rzeczywistym, bez jakichkolwiek zacięć” powiedział Capeland. „Ta niezawodność, płynność i możliwość interaktywnego sprzężenia zwrotnego w czasie rzeczywistym mają w naszej pracy krytyczne znaczenie. Wcześniej baliśmy się eksperymentować, ponieważ rendering zmian zabierał za dużo czasu, co potrafiło całkowicie nas wyłączyć. Teraz nie jest to już problemem, mogę analizować wiele możliwości i ostatecznie uzyskać dla naszych klientów wyniki wyższej jakości.”

EFEKT

Anatomical Travelogue Case Study Image

Adipocyty i włókna kolagenowe

Firma Anatomical Travelogue pracuje obecnie nad serią krótkich filmów przedstawiających różne gatunki roślin z poziomu skanów tomografii komputerowej i obrazowania nuklearnego. Projekt obejmuje ogromne ilości przestrzennego renderingu opartego na trójwymiarowej macierzy wokseli danej rośliny. Wymaga także próbkowania tekstur, redukcji szumu, cieniowania pikseli, filtrowania i wielu innych zadań, którymi zajmuje się oprogramowanie Fusion. „Technologia Maximus umożliwia niesamowicie płynną i szybką pracę w tego typu zadaniach” powiedział Capeland. „Upraszcza rendery, a sam rendering przestrzenny przebiega o wiele szybciej, możemy regulować parametry i natychmiast widzieć rezultaty. Przez tyle czasu walczyliśmy z niechcianymi efektami ubocznymi pracy w środowisku graficznym. Nigdy nie myśleliśmy o umieszczeniu dwóch jednostek GPU w jednej maszynie, lecz gdy wypróbowaliśmy technologię Maximus to rozwiązaliśmy wszystkie problemy. Tak bardzo zwiększyła możliwości naszych artystów, że ręczą za nią.”

Anatomical Travelogue Case Study Image

Tułów człowieka

Capeland mówił dalej „Dzięki technologii Maximus i dwóm jednostkom GPU nie musimy więcej martwić się zamianą zadań. Możemy zawsze pozostać z obliczeniami na jednostce GPU, ponieważ nie ma to wpływu na interaktywność. Nie musiałem wracać do jednostki CPU, bo mój układ GPU po prostu nie zwalniał. To jest jak praca na jednostce CPU, gdzie wszystko reaguje na czas i wszystko pracuje tak jak powinno, ale jest tak szaleńczo szybkie. Przynajmniej o to nie muszą się już martwić artyści. To odświeżające, gdy możesz patrzeć na obraz i robić z nim to co powinieneś, zamiast martwić o wewnętrzny podział zadań – wszystko działa tak wydajnie i tak pewnie, że możesz skupić się na swoim ujęciu i nie martwić się całą otoczką przetwarzania stojącą za nim. Możesz po prostu pracować lepiej.”

Przestawienie się na technologię Maximus zwróciło się firmie Anatomical Travelogue z nawiązką, a zwrot z inwestycji ciągle rośnie, jako że artyści mogą bardziej elastycznie poszerzać swe wybory estetyczne i po prostu próbować nowych rzeczy, nie będąc karanymi niską wydajnością systemu. „Ostatecznie technologia Maximus okazała się być nadzwyczajnie efektywnym kosztowo sposobem uzyskania większej wydajności komputera stojącego na biurku,” zakończył Capeland. „Musisz jedynie włożyć drugą kartę, zaznaczyć parę pól wyboru i natychmiast uzyskujesz 30-40%-owy wzrost wydajności i prawdziwą interaktywność. Usprawnienia wydajności jakich doświadczyliśmy, dalece przewyższają inwestycję w drugą jednostkę GPU.”

Anatomical Travelogue Case Study Image

Anatomical Travelogue Case Study Image

Anatomical Travelogue Case Study Image

Anatomical Travelogue Case Study Image

Anatomical Travelogue Case Study Image