کارت گرافیک مناسب جهت پردازش با نرم افزار متاشیپ gpu, cpu, graphic card,

هنگام طراحی یک کامپیوتر، هزاران مورد از اجزای سخت افزاری مختلف برای انتخاب وجود دارد و هر کدام بر روی عملکرد کلی سیستم شما تاثیر می گذارند. با توجه به نرم افزار مورد استفاده، بعضی از اجزا سیستم مهم تر از سایر اجزاء خواهد بود. در مورد نرم افزارهایی مانند Agisoft PhotoScan، پردازشگر (CPU) و کارت گرافیک مهمتر بوده و بطور مستقیم بر روی عملکرد سیستم تاثیر می گذارد. هدف و تمرکز اصلی این مقاله بررسی عملکرد و تعداد کارت گرافیک های موجود در یک سیستم و نحوه تاثیر گذاری آن بر زمان لازم برای پردازش و تولید یک مدل سه بعدی در متاشیپ (فتواسکن) است.

در حالی که متاشیپ (فتواسکن) می تواند کارهای مختلفی انجام دهد، در این مقاله هدف اصلی تمرکز بر روی یکی از چهار مرحله اساسی است که طی آن یک سری عکس به یک مدل سه بعدی تبدیل می شود:

توجیه تصاویر
تولید ابر نقاط متراکم
تولید مش
تولید بافت

از این چهار مرحله، تنها مرحله “تولید ابرنقاط متراکم” قادر به استفاده از کارت گرافیک است. با این حال، این مرحله از سایر مراحل بیشتر طول میکشد، بنابراین انتخاب درست کارت گرافیک مورد استفاده برای متاشیپ (فتواسکن) امریست ضروری تا مطمئن باشیم که سخت افزار در سیستم به درستی بهینه شده است یا خیر. با توجه به زمان مورد نیاز برای تولید یک مدل سه بعدی، ساختن ابرنقاط متراکم در حالت Medium به نسبت کل زمان صرف شده، تقریبا ۵۰% کل زمان صرف شده است. اگر از گزینه High استفاده شود زمانی در حدود ۸۰% و در حالت Ultra High زمانی در حدود ۹۶% صرف آن می شود.

در این مقاله قصد داریم به جزئیات در تعدادی از مدل های مختلف و مقادیر کارت های گرافیک در حالت Medium، High و Ultra High نگاه کنیم.

تنظیمات آزمایش بررسی کارت گرافیک

برای سیستم آزمایشی از این سخت افزارها استفاده شده است:

Testing Hardware
Asus Z10PE-D8 WS	Motherboard
۲x Intel Xeon E5-2687W V3 3.1GHz Ten Core	CPU
۸x Kingston DDR4-2133 8GB ECC Reg.	RAM
Samsung 850 Pro 512GB SATA 6Gb/s SSD	Hard Drive
Windows 8.1 Pro 64-bit	OS
EVGA SuperNOVA 1600W P2 Power Supply	PSU
Agisoft PhotoScan 1.1.6 build 2038 (64-bit)	Software

در مقاله Agisoft PhotoScan Multi Core Performance آموخته ایم که چگونه متاشیپ (فتواسکن) می تواند از چندین هسته پردازنده استفاده کند، به همان میزان که تعداد پردازنده های گرافیکی را افزایش می دهد.

Agisoft توصیه می کند که در هر کارت گرافیک، یک هسته (که از طریق Preferences -> OpenCL انجام می شود) برای بهترین عملکرد غیرفعال شود. به دلیل این دو عامل ما می خواستیم از یک جفت پردازنده ۱۰ هسته ایXeon E5 V3 استفاده کنیم ( در مجموع برای بیست هسته فیزیکی)، تا مطمئن باشیم که CPU کارت های گرافیکی را به میزان قابل توجهی تضعیف نمی کند. در اصل در ابتدا هدف آزمایش و تست کارت گرافیک های تکی و دوگانه بود اما به سرعت نیاز پیدا کردیم تا این آزمایش را تا چهار کارت گرافیک انجام دهیم.

کارت های گرافیکی که در آزمایش ما استفاده می شود عبارتند از:

Test Video Cards

۱-۴x NVIDIA GeForce GTX 960 2GB

۱-۴x NVIDIA GeForce GTX 970 4GB

۱-۴x NVIDIA GeForce GTX 980 4GB

۱-۴x NVIDIA GeForce GTX Titan X 12GB

در این تست فقط کارت های گرافیکی NVIDIA GeForce آزمایش شده اند و نه کارت های NVIDIA Quadro یا AMD Radeon / FirePro. بررسی نشده اند.

متاشیپ (فتواسکن) بایستی بتواند تقریبا با هر کارت گرافیکی کار کند، زیرا از OpenCL استفاده می کند (که با هر GPU مدرنی سازگار است) اما از آنجایی که عملکرد دقیق دوگانه و یا حافظه ECC نیازی به کارت های گرافیک NVIDIA Quadro و AMD FirePro ندارد، هزینه کردن برای ویژگی هایی که متاشیپ (فتواسکن) نمی تواند از ان ها استفاده نماید، غیر ضروری است. کارت های AMD Radeon به خوبی کار می کنند و از نظر عملکردی یک مقدار ازکارت های NVIDIA GeForce بهترخواهند بود، اما در اکثر موارد این کارت ها برای محیط و کار حرفه ای مناسب نیستند. بخصوص اگر پروژه کاری از نظر زمانی طولانی مدت باشد بهتر است از یک کارت ویدئویی قابل اطمینان استفاده شود. برای داده تست، از داده های نمونه بنای تاریخی موجود در سایت Agisoft استفاده نموده ایم.

متوجه شدیم که این مجموعه از تصاویر، ترکیب مناسبی بود تا بخوبی سخت افزار تست و بررسی شود گرچه خیلی سریع به پایان رسید( از آنجایی که مجبور بودیم دفعات زیادی برنامه را اجرا کنیم تا اطلاعات مورد نیازمان را به دست بیاوریم.) برای اینکه مطمئن باشیم که نتایج حاصله برای مجموعه داده های بزرگتر نیز قابل اطمینان و دقیق هستند، ما از داده های یک پروژه بزرگتر که توسط یکی از مشتریان ارائه شده بود، استفاده نموده و آزمایش و تست انجام دادیم. نتیجه حاصله بیانگر این است که در حالیکه رزولوشن و وضوح تصاویر بر زمان لازم برای هماهنگی تصاویر بی تاثیر است، مقدار لازم برای تکمیل سه مرحله دیگر را به نسبت یک به یک تغییر می دهد.

بعلاوه، تعداد تصاویر موجود در مجموعه تصاویر باعث می شود که مقدار زمان لازم برای تکمیل هر چهار مرحله ( از جمله هم تراز کردن عکس ها) افزایش یابد. از آنجاییکه متاشیپ (فتواسکن) از کارت ویدئویی تنها برای مرحله ساخت ابرنقاط متراکم استفاده می نماید، به این معناست که اگر داده ها دو برابرتعداد تصاویر و یا دوبرابرتعداد MP داشته باشند، تقریبا دوبرابرزمان برای این تکمیل مرحله صرف می شود. علاوه براین اگر از یک مجموعه داده با دو برابر تعداد تصاویر و دوبار تعداد MP استفاده شود، زمان سپری شده در حدود ۴ برابر طولانی تر می شود.

این مساله به این معناست که ما توانسته ایم عملکرد متاشیپ (فتواسکن) را تقریبا بطور خطی پیدا کنیم. بنابراین پردازشگر و کارت گرافیکی که برای تعداد بسیار زیادی از تصاویر با رزولوشن بالا بخوبی عمل کنند، برای تصاویر با تعداد کم و رزولوشن پایین نیز مناسب خواهند بود. زمان واقعی لازم برای ساخت، بطور قطع متفاوت خواهد بود – و شما برای مجموعه داده های بزرگتر مقدار RAM بیشتری لازم خواهید داشت – اما یک ساختار که باعث افزایش ۵۰ درصدی عملکرد برای یک مجموعه داده کوچک می شود، تقریبا باعث افزایش ۵۰% برای مجموعه داده بزرگتر می شود.

بررسی کارت گرافیک در حالت Medium

با تنطیم کیفیت روی حالت متوسط (Medium) برای ساخت ابر نقاط متراکم، نتایج جالبی پدیدار می شود. با یک کارت گرافیک، هر بار که GPU به یک مدل بالاتر ارتقا پیدا کند، کاهش ۱۰% قابل توجهی در زمان ساخت بوجود می آید. برای نتظیمات دوگانه، سه گانه و چهارگانه کارت گرافیک، پیشرفتی در حدود ۱۵ الی ۲۰درصد بین GTX 960 و GTX 970 دیده می شود ولی برای GTX 980 وGTX Titan X تقریبا هیچ پیشرفتی دیده نمی شود. اطلاعات مفید در اینجا مقادیر بهبود و پیشرفتی است که با هربار افزایش تعداد کارت های یدئویی دیده می شود.

بسته به مدل کارت گرافیک، از یک کارت گرافیک به ۲، زمان ساخت بین ۲۵ تا ۳۵ درصد کاهش می یابد. با افزایش به ۳ عدد، کاهش ۲۰ تا ۲۵ درصدی در زمان ساخت و با افزایش از سه عدد به چهار، کاهش ۱۰الی ۱۵ % بر روی کل اینها بوجود می آید. این مساله به این معناست که ( با فرض اینکه مشکل پردازشگر یا CPU نداشته باشید ) داشتن تعداد بیشتری کارت گرافیکی GTX 960 یا GTX 970 بهتر از داشتن تعداد کم است اگر از تنظیمات بر روی حالت متوسط استفاده می نمایید. با این حال عوامل دیگرینیز وجود دارند که در بخش نتیجه گیری بحث خواهند شد که بیانگر این است که بودجه شما ممکن است به شما اجازه ندهد که به جای سه یا چهار کارت گرافیکی متوسط از یک یا دو کارت گرافیکی کیفیت بالا استفاده نمایید.

بررسی کارت گرافیک در حالت High

بالا بردن کیفیت به سطح بالا (High) ، نتایج نسبتا مشابهی با حالت تنطیمات کیفیت متوسط (Medium) می دهد به جز اینکه مزایای استفاده از کارت گرافیک های سریع حتی در تعداد کارت گرافیک بالا دیده می شود. به طور متوسط، ارتقاء به GTX GTX 970 از GXT 960 باعث کاهش ۲۰ تا ۲۵ درصد در زمان ساخت درحالیکه هنگام ارتقا به GTX 980 یا GTX Titan X می شود که باعث کاهش ۵ تا ۱۰ درصد در زمان ساخت ابر نقاط متراکم می شود. با این حال این مساله که داشتن کارت ویدئویی چندگانه چه میزان بر روی عملکرد تاثیر می گذارد، در ابهام است. با افزایش تعداد کارت گرافیک ها از یک عدد به دو، زمان ساخت در حدود ۳۵ الی ۴۰ درصد کاهش می یابد که بر اساس کارت گرافیکی است که چیزی در حدود ۵ الی ۱۰% از حالت متوسط بهتر است. تغییر تعداد کارتها از دو تا سه کارت گرافیک، باعث کاهش ۲۰-۳۰٪ در زمان ساخت می شود، در حالی که افزایش تعداد کارتها از سه به چهار کارت گرافیک باعث کاهش ۱۰-۲۰٪ در زمان ساخت می شود.

بررسی کارت گرافیک در حالت Ultra High

در حالیکه با تنظیم برروی حالت Ultra High، زمان ساخت ابر نقاط متراکم بطور قابل توجهی افزایش می یابد، تفاوت عملکرد نسبی بین مدل و تعداد کارتهای ویدئو بسیار شبیه به حالت کیفیت بالا دیده شد. تنها تفاوت در این است که با یک یا دو ویدئو کارت GTX Titan X به اندازه GTX 980 در حالت Medium یا High، بهبود می یابد. بطور قطع همچنان چیزی در حدود ۳ الی ۴% از GTX 980 سریعتر است. اگر برای کارت های گرافیکی سه گانه یا چهارگانه تنظیم شود چیزی در حدود ۷-۱۳% از GTX 980 سریعتر است. روی هم رفته، با تغییرGTX 960 بهGTX 970 بسته به تعداد کارت های گرافیکی چیزی در حدود ۲۰الی ۲۵% کاهش زمان ساخت و در صورت ارتقا به GTX 980 یا GTX Titan X چیزی در حدود ۵ الی ۱۰% کاهش زمان ساخت بعلاوه کاهش قبلی خواهیم داشت. ارتقا دادن تعداد کارت های گرافیکی از یک به دو عدد، باعث کاهش زمان ساخت در حدود ۳۵ الی ۴۰% می شود در حالیکه تغییر از دو عدد به سه عدد، باعث کاهش ۲۰الی ۲۵% علاوه بر کاهش قبلی می شود. افزایش تعداد کارت گرافیک ها به چهار عدد تاثیر کمتری می گذارد اما همچنان شاهد کاهش ۱۵ الی ۲۰% در زمان ساخت در مقایشه با کارت گرافیک های سه گانه خواهیم بود.

نتیجه گیری

در نگاه اول، اینطور به نظر می آید که انتخاب کارت گرافیک صحیح بر این اصل استوار است که هر چه بیشتر بهتر! اگر بتوانید چهار کارت ویدئوGTX 960 هم قیمت با یک کارت GTX Titan X بخرید اما اگر زمان ساخت دوبرابر سریعتراز چهار کارت ( یا حتی سرعت بالاتر در حالت کیفیت فوق العاده ) باشد، چرا این کار را انجام ندهید؟توانایی و قدرت چهار GTX 960 دوبرابر یک GTX Titan X است اما به شرطی که بتوانند زمان ساخت را نصف کرده و یا اینکه چهار GTX 960 هم از یک GTX Titan X ارزانتر باشد و هم توانمندتر. این مساله ممکن است برای بقیه اجزای سیستم بخصوص CPU مشکل ساز شود. نکات قابل توجهی در مورد CPU هنگام استفاده از چندین کارت گرافیکی بایستی در نظر گرفته شود:

هرچه تعداد کارت های گرافیکی افزوده شود، به ازای هر کارت گرافیکی، ۵% کارایی مرحله تولید ابرنقاط متراکم افزایش می یابد.
برای هر کارت گرافیک فیزیکی موجود در سیستم، Agisoft توصیه می نماید که یک هسته پردازشگر را غیرفعال نمایید. ( از مسیر منوی Preferences گزینه OpenCL )

از آنجایی که یک هسته برای هرکارت گرافیک باید ذخیره شده باشد و بازده چند هسته ای هرچه کارت گرافیک به سیستم اضافه شود، افزایش می یابد، به این معناست که اگر شما کارت گرافیک اضافه نمایید، بایستی پردازشگر با تعداد هسته بالاتر نیز داشته باشید. چنان که CPU با هسته بیشتر گرانتر است، به این معناست که شما مجبور می شوید که چندکارت گرافیک بالاتر بخرید با یک پردازشگر چندهسته ای تا مطمئن باشید که بودجه مالیتان را به درستی تخصیص داده اید.

منبع