Прошлое, настоящее и будущее NVIDIA – взгляд изнутри

Тони Тамаси (Tony Tamasi) занимает должность старшего вице-президента по контенту и технологиям в NVIDIA. Он отвечает за управление стратегией развития графических процессоров компании, разработку инструментов и поддержку разработчиков, а также за управление связями компании с разработчиками. В конце сентября Тони приехал в Москву, и мы, конечно же, не могли упустить возможность задать ему несколько вопросов. Кстати, этот визит красноречиво говорит о важности разработок российского подразделения компании. Мы встретились с Тони в новом московском офисе компании, где трудятся программисты и тестеры, работающие на NVIDIA в России.

3DNews: Тони, расскажите немного о своей работе. Насколько мы знаем, до NVIDIA вы работали в легендарной 3Dfx?

Тони: Да, я пришел в NVIDIA из 3Dfx, где сначала был продакт-менеджером по проекту игровой консоли Sega. Позже я работал в той же должности над Voodoo Rush, Voodoo 2 и Rampage. Кстати, у меня сохранилась с тех времен интересная коллекция чипов 3Dfx. В ней есть микросхема Voodoo 1, изготовленная по 0,6-мкм технологии, есть Voodoo 1 с двумя TMU… И еще куча прототипов, которые так и не появились на свет, можно найти у меня в чулане. (Смеется.)

3DNews: А в NVIDIA вы уже...

Тони: Уже больше 10 лет, 12, если быть точным. Кто бы мог подумать.

3DNews: Насколько велико оказалось влияние 3Dfx на NVIDIA? Такие технологии, как SLI, например, уходят корнями в продукты 3Dfx?

Тони: С точки зрения технологий – практически никакого влияния. Правильнее будет сказать, что никаких технологий NVIDIA от 3Dfx не получила вовсе.

Мы действительно сделали SLI после того, как NVIDIA приобрела 3Dfx и довольно большой коллектив сотрудников перешел из одной компании в другую. Но SLI в случае с 3Dfx – это было сокращение от названия технологии scan-line interlive. А в NVIDIA это была уже совершенно другая технология, и появилась она гораздо позже. NVIDIA SLI – это технология взаимодействия ГП, Scalable Link Interface. Так что общее только название. Я, между прочим, был продакт-менеджером по NV45 (серия ускорителей GF6000), в котором она была официально включена. Кстати, на самом деле SLI была реализована и тестировалась на нескольких предыдущих ГП, но конечные пользователи получили ее только с GF6000.

Это конечно не значит, что влияния не было вовсе. Но оно было на совсем другом уровне – около 150 человек перешло из 3Dfx, когда NVIDIA приобрела эту компанию (я сам ушел из 3Dfx на два года раньше). Кстати, очень многие, да почти все, из этих людей до сих пор работают в NVIDIA. Например, ведущий архитектор следующего поколения ГП, Эми Килгариф (Emmett Kilgariff) из 3Dfx, Гарри Таролли (Garry Tarolli), один из основателей 3Dfx… В общем, люди из 3Dfx до сих пор работают в NVIDIA и их вклад огромен.

Это забавно, NVIDIA и 3Dfx были соперниками, основными конкурентами на рынке и компании по-настоящему ненавидели друг друга. Но люди в них работали на самом деле одинаковые – суперталантливые, суперкомпетентные, одержимые своей работой инженеры. И, оказавшись в одной компании, они сработались просто отлично.

3DNews: Эта индустрия — производство графических ускорителей — фактически выросла из индустрии игр. И до сих пор они идут рука об руку. Тони, а вы сами играете в компьютерные игры?

Тони: О да! В последнее время я играю в League of Legends, у меня есть аккаунт в EVE Online, и я время от времени там появляюсь. Раньше я играл в World of Warcraft, Modern Warfare… На самом деле я почти все новые игры пробую.

3DNews: И как вам удается найти время на это?

Тони: В рабочие дни я, конечно, много времени провожу на работе, прихожу домой и снова открываю почту… Но вечером, с 9 до 10 я запросто могу сесть поиграть и играю до полуночи или часа ночи. Частенько играю, переключаясь между почтой и игрой.

3DNews: Вы играете только на ПК?

Тони: Да, в основном на ПК, иногда на смартфоне или планшете. Мои дети играют очень много на мобильных устройствах – iPad, андроид-планшетах, смартфонах. Моя младшая любит 3DS, а старшая девочка играет в основном на планшетах.

3DNews: Вам не кажется, что современные игры ярче и интереснее по графике, но старые были атмосфернее? Может быть, это от того, что из-за сложности современных графических технологий разработчикам приходится больше времени тратить на создание игрового движка?

Тони: Мне кажется дело не в этом. Удовольствие от первого опыта игр, от появления новых жанров игр – вот его сложно конечно повторить. Когда я первый раз играл в Diablo это было потрясающе! (Дословно Тони сказал: «Freakin’ awesome», так что наш перевод не совсем точен. – прим. ред.). Когда первый раз натыкаешься на крутого монстра и он начинает тебя мочить… это… «о черт! я сейчас сдохну!!!».

Новый Diablo сделан классно, это 100% Diablo, только лучше. Но у меня нет уже этого кайфа первооткрывателя. Я уже делал это раньше. Так что разработчикам игр сложнее и сложнее с каждым годом потому, что сложно сделать что-то по-настоящему новое и захватывающее.

Но, тем не менее, я думаю, ребята в Blizzard проделали по-настоящему прекрасную работу с World of Warcraft. Они полностью переработали, полностью изменили формат многопользовательских игр. Это действительно самая успешная игра, 12 млн игроков — они вырастили целое поколение геймеров. И что, это самая технологически продвинутая игра? Нет. Зато это самая продуманная и тщательно созданная вселенная.

Но это сложно и, мне кажется, это не под силу большинству студий. Причина в том, что Blizzard выпускают игру тогда, когда она готова. А большинство студий работают иначе – «Когда мы ее выпускаем? Мы выпускаем ее в ноябре!». Это другая совершенно философия, и в этом все дело.

Так что дело не в «тогда» и «сейчас» и не в технологиях – сейчас тоже есть классные игры. Нельзя сказать, что мы достигли точки, за которой больше нет классных игр. Вот, кстати, Battlefield 3 – это технологическое чудо: 64 игрока одновременно, тотальное безумное побоище. Я очень жду официального анонса.

3DNews: Но если для создания хорошей игры не так важны передовые графические технологии, то не несет ли встроенная графика опасности дискретным решениям? Ведь за последние пару лет большинство центральных процессоров обзавелось встроенным графическим ядром.

Тони: Нет, не думаю. Знаете, все эти разговоры, что встроенная графика (встроенная в «северный мост») убьет дискретную звучат уже лет десять. А она все не убивает. И я не вижу причин, почему, переместившись из «северного моста» в ЦП она вдруг магическим образом сделает это. И у Fusion, и у Sandy Bridge есть свой рынок, очень неплохой – около 50-60% всего рынка ПК. Это корпоративная Америка, это крупный опт, этим ребятам не нужна дискретная графика и не будет нужна – они не играют в компьютерные игры сложнее пасьянса «Косынка». Но для геймеров такие компьютеры не подходят, поэтому всегда будет рынок «обязательно дискретная графика». Всегда будут те, кто покупает ПК в базовой конфигурации, но всегда будут и те, кто хочет купить что-то мощнее.

Тут, правда, есть некоторое влияние, некоторая стагнация из-за консолей: и Playstation 3, и Xbox стареют – им уже 5 и 6 лет соответственно. И разработчикам приходится ориентироваться на эти платформы, выбирая под какой уровень технологий разрабатывать игру. Потому что ПК с точки зрения технологий ушел уже так далеко, что если игра – это порт с консоли, она, может быть, даже пойдет и на встроенной графике. Но если разработчики игры использовали современные возможности ПК – это будет совершенно другая игра, и эта разница огромна.

Есть другой интересный момент. Люди, которые выбирают встроенное решение и для которых важна цена, – что они выберут, когда выйдет Windows для ARM и у них появится возможность использовать более дешевые и более энергоэффективные SoC (системы на чипе)? Вот эта ситуация, как мне кажется, будет действительно интересной теперь, когда Microsoft анонсировала Windows для ARM и у нас есть Tegra, которую мы сможем продвигать в том числе и на те рынки, где раньше были только ПК.

3DNews: К слову о Tegra — а насколько отличается мобильная графика от настольных решений? Это упрощенная версия дискретных ГП или есть какие-то фундаментальные архитектурные различия?

Тони: Различия очень серьезные, и это точно не уменьшенная копия дискретных ускорителей. Современные ГП для настольных систем — это унифицированные вычислительные машины, обладающие большим объемом разделяемых ресурсов, которые они могут распределять между вершинными и геометрическими шейдерами, пиксельными шейдерами, программируемыми тесселяторами в DX11 и т.д. В мобильных же решениях унифицированной архитектуры нет, здесь отдельные вершинные и отдельные пиксельные процессоры. Что касается блока ROP, который в настольных решениях обрабатывает данные о цвете, z-координате, делает сглаживание, – в Tegra его нет вовсе, а перечисленные функции выполняются на уровне шейдеров. Кроме того, в мобильной архитектуре мы ориентируемся в основном на OpenGL, в то время как в настольных решениях — на DirectX.

Да и шейдерная архитектура сама по себе в мобильных решениях имеет фундаментальные отличия. Лишь один блок – вершинные шейдеры – в точности повторяет NV40. Он — единственное, что мы позаимствовали из старших ускорителей. (Но, кстати, в современных ГП он не используется, у них нет выделенных вершинных шейдеров вовсе.) В остальном – это абсолютно другое решение. И иначе быть не может, ведь невозможно взять настольное решение и поместить его во что-то, что работает на нескольких сотнях миливатт.

3DNews: Планируете ли вы использовать технологии, аналогичные CUDA, в секторе мобильных устройств?

Тони: Да, со стопроцентной уверенностью заявляю – вычисления на ГП в мобильных устройствах будут. Пока это, возможно, не имеет смысла, так как в вычислениях с плавающей точкой мобильные ЦП сейчас мощнее, чем мобильные ГП. Но эта ситуация изменится со временем обязательно, перевес сместится в сторону ГП, они будут мощнее на таких задачах в десятки и сотни раз. Я могу с полной уверенностью сказать, что вы увидите вычисления на ГП в мобильных устройствах.

3DNews: Вы упоминали о почтенном возрасте актуального поколения приставок. Тем не менее они составляют серьезную конкуренцию ПК как игровой платформе. А как NVIDIA представлена на этом рынке и что вы думаете о перспективах развития противостояния ПК и консолей?

Тони: Мы довольно активны в этом секторе, графический ускоритель NVIDIA используется в Sony Playstation 3. И мы продолжаем переговоры со всеми крупными изготовителями о следующем поколении приставок. Причем речь не только о графике – мы можем предложить любой тип интегрированных чипов и систем на чипе.

Что касается рынка в целом, то да, консоли имеют огромное значение и занимают большую долю рынка. Но ситуация сильно меняется в зависимости от региона. Например, в Северной Америке консоли – более распространенная игровая платформа, чем ПК. А в Китае, можно сказать, приставок нет вообще, играют только на ПК и это огромный и быстро растущий рынок.

В целом индустрия ПК-игр вполне здорова. Хотя она меняется – сейчас поставки игр как коробок сменяются цифровой продажей и доставкой. Это связано с уменьшением разового платежа, с переходом на микротранзакции. Но так или иначе индустрия ПК-игр чувствует себя отлично.

3DNews: Вы сказали, что у технологий 3D-графики еще есть простор для совершенствования. А где предел развития ГП для настольных систем?

Тони: Я отвечу вопросом на вопрос. Вы видели какой-нибудь созданный на компьютере фильм, который выглядел бы совершенно настоящим, естественным, фотореалистичным? Нет? Вот то-то и оно!

А 3D-ускоритель работает в режиме реального времени и возможности его гораздо меньше, чем у тех компьютеров, которые используются для создания таких фильмов. Когда фильм сможет нас обмануть, когда мы не сможем отличить фотореалистичную картинку от настоящего изображения – вот это предел. Но до него еще очень далеко. И вопрос не только в скорости рендеринга, конечно же. Это анимация движения, это методики имитации освещения, это огромный объем методик и алгоритмов.

Если говорить конкретно об игровых ГП, то и тут еще много чего предстоит сделать: семплинг, сглаживание… Сглаживание до сих пор не решенная полностью проблема ни в одной из методик – объекты выглядят то размытыми, то перешарпленными. У нас все еще нет достаточной точности геометрии, еще не используется по-настоящему тесселяция, которая нужна не только для создания деталей, но для автоматического создания объектов. Пока что реализуются только очень примитивные методики освещения, почти не учитывается отраженный свет, глобальное освещение в реальном времени – до этого еще очень далеко. Так что у нас еще уйма не решенных задач.

3DNews: Хорошо. Сегодня топовый ГП NVIDIA – это 3 млрд транзисторов, потребляющие 300 Вт. Представим, что прямо сейчас в вашем распоряжении оказался чип с 10 млрд транзисторов, потребляющий всего 100 Вт. Чем бы вы его нагрузили? Какими задачами?

Тони: Какие клевые штуки я смогу на нем сделать? Ну, прежде всего, это позволит сделать виртуальную сцену интереснее и сложнее. Чистая производительность позволит добавить объектов и деталей.

Большая производительность на вычислениях с плавающей точкой позволит решить проблемы семплинга. Те, из-за которых грани все еще дергаются, а текстуры все еще мерцают. Это разрешимая проблема — она не легко решается, но она разрешима.

Я бы потратил много транзисторов на более мощные геометрические вычисления. И я бы реализовал больше возможностей общих вычислений. Это не был бы процессор общего назначения, потому что в ГП все еще очень много специализированных блоков, но я бы сделал их взаимодействие гораздо более гибким.

3DNews: Современные графические процессоры достаточно универсальны. Какие преимущества, помимо ускорения 3D-игр и декодирования видео, они предлагают конечному пользователю?

Тони: Это зависит в первую очередь от того, как конечный пользователь использует компьютер. Если он творческий человек, если он много работает с фото, с видео – то тут ускорение на ГП работает отлично. Приложения такого типа, особенно приложения Adobe, отлично умеют использовать ГП для ускорения расчетов. Для любого типа 3D-моделирования также, разумеется, активно используются возможности ГП. Если же говорить про массового пользователя, то здесь в первую очередь стоит сказать об ускорении в веб-браузерах и воспроизведении видео высокой четкости.

Но, конечно, если вы только читаете электронную почту и посещаете простейшие сайты, то ГП не может дать каких-то заметных преимуществ. Это нормально, есть пользователи и рынки, для которых ГП очень важно и полезно, а есть такие, для которых нет преимуществ от мощного ГП.

Тут интересен вот какой момент. Сейчас любой пользователь имеет электронную почту, общается в форумах и Facebook✴, загружает туда фото, загружает видео. Возможно, как-то редактирует видео – сам или в онлайн-сервисах… Так вот еще сравнительно недавно человек, который редактировал видео, – это был эдакий супергик, работающий на квантум-супер-компьютере, который стоит миллионы долларов. Во времена 3Dfx я работал с такими ребятами, и это было волшебство, чистое цифровое волшебство!

А сейчас моя мама редактирует видео и загружает его на Youtube. И, возможно, она использует для этого графический процессор, моя мама, да. Так что все это волшебное использование технологий стало мейнстримом, все эти Facebook✴ и Youtube – это фундаментально изменившееся восприятие компьютера и способов его использования.

Другой пример на ту же тему – HTML5, который сделал Сеть мультимедийной. Частично мы уже видели это с Flash, но инструменты Flash сложны и доступны не всем, а с HTML5 можно будет предложить инструменты, онлайн-сервисы, которые позволят использовать это обычным пользователям. И тут тоже есть область для применения ГП.

3DNews: А как насчет криптографии?

Ну я не знаю, насколько криптографию можно назвать мейнстримом. Для людей, которые связаны с финансами, например, это, конечно, важно. А если вы связаны с наукой, или участвуете в folding@home – для этого наверняка можно использовать ГП. Но я точно знаю, что криптография не так популярна, как Facebook✴.

3DNews: Тони, мы понимаем, что вы не можете рассказать о будущем поколении ГП для настольных систем в подробностях, поэтому давайте сформулируем вопрос так… Некоторые ГП становятся революцией, важным этапом в развитии графической архитектуры, а некоторые являются лишь шлифовкой уже реализованных идей. Новый ГП станет революцией или эволюцией?

Тони: Да! (Хохочет.)

Ну хорошо, на вопрос с «или» я не могу ответить просто «да». Но я на самом деле не могу ответить на вопрос так, как вы хотите. Так что попробую немного рассказать о будущем.

На протяжении вот уже некоторого времени все усовершенствования в ГП (во всех сегментах – десктопы, ноутбуки, планшеты, серверы) всецело ограничены энергопотреблением. Энергопотребление больше расти не может – никто не хочет поставить в свой компьютер двухкиловаттную видеокарту и выключать свет по всей квартире, чтобы не выбило пробки. Так что текущее энергопотребление устройства можно считать зафиксированным. А, значит, если мы хотим увеличивать производительность, мы должны улучшать эффективность – производительность на ватт. Так что мы реализуем огромное количество инноваций, чтобы ежегодно фактически вдвое увеличивать графическую мощность без увеличения уровня энергопотребления.

По-настоящему революционные усовершенствования в архитектуре делаются только лишь для решения этой задачи. И еще очень много предстоит сделать в этом направлении.

Например, что такое Tegra, точнее новое поколение Kal-El? Это решение, которое имеет почти такую же производительность, как Core 2 Duo и… постараюсь это в терминах GeForce выразить… два пиксела каждый такт… и графику уровня NV11 в чипе, суммарное энергопотребление которого – всего пара ватт! Это примерно в 10 раз более высокая энергоэффективность, чем у настольных ГП.

И Tegra при этом тоже должна в следующих поколениях иметь большую производительность без увеличения энергопотребления, и у нас есть уже четкие планы как это будет реализовано. Так что огромное количество усовершенствований и на архитектурном, и на микроархитектурном уровне (полупроводниковом техпроцессе) делается, чтобы достичь этого.

Так что, не отвечая на вопрос: «Будут ли у нас новое поколение возможностей, DirectX128 и тому подобное?»: если вы увидите, что следующий ГП будет заметно быстрее предыдущего и при этом будет иметь такой же уровень энергопотребления, это будет значить, что в нем чудовищное количество инноваций реализовано и архитектурных решений. Только для этого, только чтобы обеспечить рост производительности без роста энергопотребления. И мне кажется, это ничуть не менее круто и инновационно.

3DNews: Хорошо, давайте поговорим об инновациях, более заметных конечному пользователю. NVIDIA – один из пионеров в индустрии 3D-стерео. Однако многие пробуют 3D-видео, 3D-игры и... отказываются – не нравится, неудобно и т.п. Какие фундаментальные проблемы перед этим направлением сейчас? Какие перспективы развития в будущем?

Тони: Ну, здесь мы только в начале пути. С точки зрения создания контента – есть вполне объективные причины, почему сложно создавать качественный 3D-контент. Многие игровые движки могут делать рендеринг с расчетом на 3D-стерео. Но у большинства игр есть определенные проблемы – с отображением элементов интерфейса, с анимацией персонажей и особенно лиц в 3D, возникают сложности с контролем глубины сцены... В общем, множество вещей, не очень значительных на первый взгляд, но они сказываются на восприятии 3D-стерео. В итоге это раздражает глаза, мозг и вообще ощущения доставляет крайне неприятные.

Но это вещи, которые можно исправить, и мы можем помочь разработчикам исправить их. Значительно лучше ситуация, когда игра изначально проектируется под 3D, тогда можно применить кое-какие архитектурные решения, которые сделают ее ярче и естественнее в стерео. Также и фильм, изначально задуманный как стерео, выглядит гораздо интереснее и натуральнее, чем обычный, в котором потом просто разделили слои.

С точки же зрения дисплеев и очков… Многие люди просто не любят надевать очки. Им не нравится, как это выглядит, им не нравится как это ощущается. Еще один фактор – очки уменьшают количество света. Это недостаток, всегда присущий стерео с применением затворной технологии. Да и сами дисплеи тоже пока еще далеки от идеала: хотя считается достаточным удвоенные 60 Гц, но я бы сказал, что 60 Гц мало, это видно глазом, нужно хотя бы вдвое больше. Все еще нужны более совершенные дисплеи. Но при этом даже те, что есть для стерео сейчас, – сравнительно дороги.

Что касается перспектив – я достаточно давно занимаюсь графикой, и мы делали в том числе 3D-стерео в Silicon Graphics на том оборудовании. Это было интересно только для гиков и выглядело скучновато — точно не так, как сейчас. И я даже представить себе не мог тогда, что это станет мейнстримом. А сейчас уже сложно найти ТВ, который не поддерживал бы 3D, и практически все кинотеатры позволяют смотреть стерео. Так что я готов поспорить, что мои дети предпочтут стерео-видео в будущем, потому что они вырастут на этом, оно будет для них обычным и технологии будут достаточно хороши к тому моменту. Сначала очки станут легче и светлее, потом они вовсе исчезнут. Затем 3D-стерео станет независимым, зритель сможет перемещаться и видеть 3D-сцену с разных углов. Наконец технологии дойдут до того уровня, когда ты просто садишься, включаешь видео и оно сразу стерео – тебе не надо ничего надевать, тебе даже не надо об этом задумываться. В итоге изменится культура, все, что связано с просмотром изображения. Но, конечно, сначала придется пройти через все эти барьеры, прежде чем мы окажемся в этом счастливом будущем.

Сейчас, конечно, нужно сильно захотеть, ты должен реально хотеть смотреть 3D-стерео, чтобы получить эти впечатления. Но когда это не будет требовать от пользователя вообще никаких усилий – это многое изменит.

3DNews: А что вы думаете о мобильных 3D-устройствах? На рынке уже есть несколько планшетов и смартфонов с 3D-экранами и даже камерами.

Тони: Я думаю, это довольно перспективно. Во-первых, не нужны очки, чтобы смотреть на них видео, во-вторых, проще подстроить устройство под себя, просто чуть переместив или повернув его и добившись правильного эффекта параллакса. Так что они дают возможность смотреть стерео без всех связанных с очками проблем.

Другой момент – многие люди используют мобильные девайсы чтобы смотреть видео. И если им будет удобно без очков смотреть стерео-видео на этих устройствах, то это, скорее всего, побудит их покупать и большие стереодисплеи, играть в стереоигры.

3DNews: И может быть, это позволит быстрее насытить индустрию контентом, эти устройства оснащаются стереокамерами?

Тони: Да, безусловно! Как только они смогут загружать стереофото на Facebook✴, это все поменяет. Когда моя мама сможет снимать стереофотографии – значит это уже реальность. Моя мама — это мой тест на мейнстрим, если она использует что-то, значит кто угодно сможет это использовать. Я сам − техногик, мне нужен такой тест на нормальность. (Смеется.)

Прощаясь с Тони, мы узнали, что его маме 64 года, так что едва ли ее можно считать совершенно объективным, независимым от сына-гика, тестом. И все же мы желаем всем дочитавшим это интервью до конца, чтобы мама Тони как можно скорее начала пользоваться всеми теми волшебными технологиями, о которых рассказал ее сын. Ведь это будет значить, что они стали доступными в том числе и для нас.