Компьютер для аниматора. Часть 2: видеокарта

В первой части статьи мы рассматривали процессоры, а теперь настала очередь видеокарт – второго важнейшего компонента системы для работы с 3D-графикой. Как было сказано ранее, процессор раскрывает потенциал видеокарты. Мощная видеокарта при слабом процессоре бессмысленна, поскольку не будет работать в полную силу. Точно так же бессмысленна слабая видеокарта при мощном процессоре. Но заменить видеокарту проще, чем процессор, поэтому будем принимать его за точку отсчета. Чтобы не запутаться в характеристиках современных процессоров и видеокарт, подбирая подходящие для системы, привожу таблицу соответствия. Поскольку для работы с 3D-графикой традиционно используются процессоры Intel и видеокарты NVidia, их мы и рассмотрим в данной таблице. В интернете существуют подобные таблицы соответствия для процессоров AMD и видеокарт Radeon.

Сначала я решил протестировать два бюджетных решения от NVidia: GeForce GTX 750 Ti и Quadro K620. Стоимость GTX 750 Ti составляет около 7,5 тысяч рублей, а K620 – около 11, что позволило собрать тестовые системы на базе процессора 7700K стоимостью 75 и 79 тысяч рублей соответственно. Понятно, что это низший ценовой сегмент и все последующие модели серий покажут себя лучше. Моей задачей было определить необходимый минимум для комфортной работы и сделать выбор в пользу игрового или профессионального решения. Затем я приобрёл одну из наиболее мощных на сегодняшний день видеокарт – GTX 1070. Её цена составляла около 30 тысяч рублей (сейчас она стоит дороже), таким образом, суммарная максимальная стоимость комплектующих моего компьютера дошла до отметки в 100 тысяч рублей. GTX 1070 появилась в 2016 году, а GTX 750 Ti и K620 - в 2014. Они сейчас широко представлены на рынке.

K620 и GTX 750 Ti построены на базе архитектуры Maxwell (графический процессор GM 107, выполненный по 28 нм технологии), имеют объём памяти, равный 2 гигабайтам и 128-битную шину. Частота ядра обеих карт отличается незначительно. Принципиальными отличиями являются разные типы и частоты видеопамяти, число шейдерных процессоров (ядер CUDA) и пропускная способность карт. Характеристики обеих карт, на мой взгляд, являются стартовым минимумом для работы с 3D-анимацией на сегодняшний день. Что касается GTX 1070 на базе архитектуры следующего поколения Pascal (графический процессор GP104, 16 нм), то могу сказать, что её производительности аниматору должно хватить на несколько лет вперёд.

Дам некоторые пояснения характеристик видеокарт.

Процессор и технология говорят о новизне модели.

Частота ядра, тип и частота памяти, а также разрядность шины определяют скорость обработки графики (разумеется, чем выше значение – тем лучше). Шина – это «мост» между процессором и памятью видеокарты. «Ширина» этого «моста» измеряется в битах и показывает величину потока данных, которыми может оперировать процессор.

Объём памяти важен при работе с большими сложными сценами (на сегодняшний день минимальный объём равен 2 Гб). Замечу, что на 128 битных шинах вряд ли имеет смысл объём памяти, превышающий 2 Гб, поскольку из-за «узости» шины процессор не сможет оперативно обрабатывать данные большего объёма.

Частота видеопамяти имеет решающее значение: это самый наглядный показатель быстродействия видеокарты. Кто увлекается компьютерными играми – подтвердит. Плавность вращения и масштабирования тяжёлых сцен с текстурами и освещением, скорость работы вьюпорта Maya – во многом определяются именно частотой памяти видеокарты.

Ряд производителей выпускает модели с т.н. заводским разгоном: в них те же самые процессоры и чипы памяти работают на повышенных частотах. Прирост производительности таких видеокарт составляет около 5% по сравнению с моделями на стандартных частотах. При высоких нагрузках такие видеокарты требуют хороших систем охлаждения. На мой взгляд, одним из лучших решений на сегодняшний день является система iChill X4 от Inno3D, состоящая из четырёх вентиляторов: трех на плоскости видеоплаты и одного, расположенного перпендикулярно сбоку. Несмотря на обилие вентиляторов, это очень тихая система, позволяющая охлаждать не только сам видеопроцессор, но и остальные микрочипы по всей площади видеокарты. Однако X4 – довольно громоздкая система (видеокарта занимает 2,5 слота) и её дизайн может не всем понравиться, но это единственные её недостатки.

Пропускная способность – объём данных, которые видеокарта способна «переварить» за единицу времени. Также является наглядным показателем производительности.

Ядра CUDA, которые именуются по-разному: потоковыми мультипроцессорами, универсальными процессорами, шейдерными блоками и т.д. – это архитектура параллельных вычислений от NVidia, позволяющая управлять потоками данных, оптимизируя их для обработки. Каждое такое ядро имеет ограниченный объём памяти, поэтому количество ядер существенно влияет на производительность. Наиболее заметно ядра CUDA проявляют себя при работе с 2D-изображениями очень высокого разрешения (4К и выше) и при обработке больших видеофайлов: монтаж, композитинг, рендеринг.

TDP (thermal design power) – это количество тепловой энергии, выделяемой видеокартой и рассеиваемой системой охлаждения. TDP соответствует энергопотреблению видеокарты при максимальных нагрузках. Соответственно, высокие значения TDP требуют мощных блоков питания компьютера. Для большинства топовых видеокарт подойдёт блок питания на 600 Вт.

Обратимся к нашему тестовому стенду.

После апгрейда центрального процессора скорость обработки графики в реальном времени возросла, в среднем, на 35 процентов, что не так заметно непосредственно при работе с 3D-анимацией, но ощутимо сказывается на обработке видео, скорости открытия программ, загрузке файлов, референсов и т.д. Наиболее существенный прирост производительности наблюдался при рендеринге (CPU-тест Cinebench). Посмотрим, как покажет себя профессиональная видеокарта Quadro K620 в сравнении с игровой GTX 750 Ti. Сама NVidia рекомендует Quadro K620 в качестве начального, бюджетного решения для CAD-приложений, для анимации же предлагаются модели, начиная с К2200 и более мощные. Однако, следует отметить, что они почти втрое дороже. Так, Quadro K2200 находятся в одном ценовом диапазоне с предтоповой GeForce GTX 1070, с которой чуть позже мы сравним Quadro K620 и GTX 750 Ti.

При замене «игровой» видеокарты GTX 750 Ti на «профессиональную» Quadro K620 возникла проблема: при подключении одного из мониторов по стандартному кабелю DVI-D изображение было нечитаемым из-за помех. При замене кабеля на DVI-I помехи исчезли. Для второго монитора пришлось задействовать переходник с DVI (идёт в комплекте), чтобы подключить его к разъёму Display Port, самому распространённому на современных видеокартах (не путать с HDMI). Также следует отметить, что у серии Quadro отсутствует возможность подключения двух видеокарт в режиме SLI, за исключением ряда топовых моделей.

На производительности системы замена видеокарты сказалась, в целом, отрицательно. Мы уже говорили об апгрейде Pentium G4620 на Core i7 7700K. После замены GTX 750 Ti на Quadro K620 в тесте OpenGL (Cinebench) прирост производительности от нового процессора был полностью нивелирован, вернувшись к 77 кадрам в секунду. Даже результат процессорного рендер-теста упал до 719 баллов. Сказалась более медленная память и меньшее число ядер CUDA. Однако в тестах профессиональных CAD-программ Creo и Catia видеокарта K620 была примерно вдвое быстрее, чем GTX 750 Ti. Тест же Maya был полностью провален: около 20 баллов против 37 у GTX 750 Ti. Разочаровала Quadro и в тестах 3ds Max 2015: вращение и масштабирование сложных объектов с текстурами заняло почти вдвое больше времени, чем на GTX 750 Ti. Только в сценах с механическим шаром и морским чудовищем производительность мало отличалась от GTX 750 Ti и GTX 1070. Видимо, ключевое значение в этих тестах играет центральный процессор компьютера. Показатели GPU Test по сравнению с GTX 750 Ti упали почти втрое: 13 fps и 819 баллов. Причина - опять же - в медленной видеопамяти Quadro K620.

С установкой GTX 1070 система показала рекордные 145 баллов в тесте Maya, что почти всемеро превышает результат Quadro K620 и вчетверо – GTX 750 Ti. Остальные тесты SPECviewperf также показали значительное увеличение производительности. Первая часть теста SPECaps for 3ds Max 2015 (вращение и масштабирование сцен) была пройдена «влёт». GPU test выдал 7751 балл и 129 кадров в секунду против 819 баллов и 13 кадров в секунду у Quadro K620. GTX 750 Ti отстала меньше – 2194 балла и 36 кадров в секунду. Однако тесты Cinebench не выявили столь же существенных преимуществ у GTX 1070. По сравнению с GTX 750 Ti, ускорение составило всего 15 кадров в тесте OpenGL, а скорость процессорного рендеринга изменилась в пределах погрешности.

Итак, чтобы раскрыть потенциал видеокарты, нужен мощный процессор. Как видим, при замене Pentium на Core i7 производительность видеокарты в OpenGL выросла, в среднем, на 35 %. Замена же «игровой» GTX 750 Ti на «профессиональную» K620 отрицательно сказалась на производительности. Тест OpenGL показал полную потерю преимуществ от апгрейда процессора, а в 3ds Max работа замедлилась почти вдвое. Видеокарта Quadro смогла обойти GTX в тестах CAD-приложений, но для 3D-аниматоров в Maya или Max это ни о чём не говорит. Недаром NVidia рекомендует для анимации топовые модели серии Quadro. Подходят для работы аниматора и современные игровые решения, вроде GTX 1070. После установки данной видеокарты производительность графики в Maya и 3ds Max практически удвоилась (по сравнению с GTX 750 Ti). Хочу также заметить, что профессиональные карты не застрахованы от глюков, зависаний и некорректной работы.

За время написания этой статьи на рынке появилось ещё одно игровое решение – видеокарта GTX 1070 Ti. Этот новый продукт от NVidia породил множество споров: одни утверждают, что при сопоставимой с GTX 1080 цене, карта не предлагает никаких преимуществ, другие видят в ней более современную альтернативу GTX 1070. Судя по тестам, представленным в интернете, GTX 1070 Ti даёт преимущество максимум в 5-10% по сравнению с GTX 1070. Имеет ли смысл покупать «титановую» модель – решать вам. Лично мне в появлении этой модели на рынке видится исключительно маркетинговый ход и, если бы сейчас мне пришлось выбирать между GTX 1070 Ti и GTX 1080, я бы, конечно, выбрал последнюю.

Когда у меня появилась возможность купить более дорогую видеокарту для апгрейда, я быстро сделал выбор в пользу GTX 1070 (модель Ti тогда ещё не вышла), как наиболее компромиссным решением между мощностью и ценой. Из производителей я выбирал между Asus и Inno3D. Видеокарты Asus можно настраивать через биос моей материнской платы Asus Rog Strix Z270H. Однако меня больше заинтересовал заводской разгон и система охлаждения iChill Х4 видеокарт Inno3D. По сути, Inno3D за год до появления GTX 1070 Ti выпустили аналогичную по мощности видеокарту.

Ниже приведена таблица с характеристиками топовых видеокарт Inno3D на базе GTX 1070, 1070 Ti, 1080 и 1080 Ti (все модели с охлаждением iChill X4). Здесь приведены их базовые характеристики и цены по состоянию на декабрь 2017 года. Обратите внимание, что между GTX 1070 и 1070 Ti практически нет отличий, а GTX 1080 и 1080 Ti различаются очень сильно (естественно, по цене тоже). Надеюсь, эта таблица поможет вам сделать выбор в пользу того или иного решения.

Подведём итоги.

Для работы 3D-аниматору необходим достаточно мощный компьютер. Идеальным сочетанием будет процессор Core i7 (Skylake, Kaby Lake, Coffee Lake) с топовой игровой видеокартой NVidia (начиная с GTX 980). Обойдётся такой компьютер примерно в сто тысяч рублей, но эти затраты будут оправданы несколькими годами удобной работы. Покупать профессиональную видеокарту Quadro бюджетного класса не имеет смысла, поскольку она будет заведомо слабее игровых моделей в этом же ценовом сегменте. Также не стоит слепо доверять маркетинговым ходам разработчиков, наподобие новинки GTX 1070 Ti. Плавной вам анимации, друзья!