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NVIDIA Maximus facilita el trabajo a los artistas de Anatomical Travelogue
Anatomical Travelogue Case Study Image

Virus de la gripe A

Anatomical Travelogue (AT) produce vídeos de gran riqueza visual para medicina utilizando tecnología de última generación con la que genera imágenes asombrosas del interior del cuerpo humano. Cada imagen 3D se produce empleando los datos procedentes de resonancias magnéticas, escáneres, microscopios electrónicos y otras tecnologías de diagnóstico por imagen. AT posee la mayor biblioteca de datos 3D de biología humana segmentados del mundo, lo que cubre desde el nivel molecular, hasta las células, los órganos y los sistemas. Entre los clientes de la compañía se cuentan organizaciones científicas, institutos de investigación, compañías farmacéuticas y medios de comunicación.

Estos clientes acuden a AT para obtener imágenes médicas de extraordinario realismo cuya generación requiere simulaciones de alta carga computacional. Tales simulaciones a menudo implican el renderizado volumétrico (basado en vóxeles) de datos anatómicos 3D combinados con animaciones que pueden ilustrar todo tipo de procesos biológicos, desde la forma en que un medicamento fluye por el cuerpo humano hasta estudios bacterianos. Estos vídeos se utilizan a menudo como herramientas de venta en las compañías farmacéuticas o como forma de describir procedimientos internos a los pacientes en sanidad.

EL RETO

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Imágenes de una planta y un grano de maíz generadas con un escáner

Para producir imágenes con este nivel de precisión y detalle, los 25 artistas de AT necesitan un flujo de trabajo que les proporcione auténtica interactividad y la posibilidad de retocar sus proyectos en tiempo real. El proceso típico de estos profesionales consiste en importar, modificar y preparar los datos 3D en Autodesk 3ds Max, definir la iluminación y los materiales, y renderizar las simulaciones con el software V-Ray RT de Chaos Group, y, por último, añadir efectos y animaciones e integrar toda la información en un clip utilizando la aplicación Fusion de Eyeon.

Chad Capeland, director de I+D de Anatomical Travelogue, explica así las razones por las que adoptaron Maximus: “Nuestro flujo de trabajo era muy interactivo, salvo en el momento de enviar los archivos a la GPU con Fusion y V-Ray RT. Cuando la GPU empezaba a trabajar, apenas se podía abrir el procesador de textos porque el equipo se ralentizaba. Prácticamente dejaba bloqueado todo el sistema y era muy frustrante para los artistas tener que sentarse a esperar”.

Anatomical Travelogue necesitaba encontrar un medio de aprovechar las herramientas de aceleración en la GPU introducidas en Fusion y V-Ray RT sin que las operaciones de renderizado dejaran la estación de trabajo inutilizada para otras tareas.

LA SOLUCIÓN

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Imágenes de una planta y un grano de maíz generadas con un escáner

Capeland, usuario de las soluciones NVIDIA desde hacía tiempo, empezó a contemplar la tecnología Maximus de la compañía como una posible solución a los problemas de productividad de AT. Consideró que, mediante una configuración de dos GPUs (una Quadro K5000 y una Tesla K20, Maximus podría ayudar a eliminar los cuellos de botella dedicando una GPU a los gráficos y otra a las operaciones de cálculo. En su opinión, los resultados de esta combinación llevarían el flujo de trabajo de AT a otro nivel.

“Si aumentas la carga de trabajo en la GPU, al final afecta al rendimiento. La filosofía de Maximus es que, si dejas los gráficos en una GPU y mantienes las demás operaciones computacionales en la otra GPU, una tarjeta se dedicará a proporcionar la experiencia de uso normal del sistema y la otra se centrará en ejecutar los renderizados y los gráficos, lo que debería mejorar drásticamente el flujo de trabajo. Instalamos Maximus y eso es exactamente lo que ocurrió”, cuenta Capeland.

Maximus mejoró inmediatamente el rendimiento de Fusión y los procesos de producción de AT en general. Las aplicaciones mostraron mayor interactividad y rapidez de respuesta, y los usuarios pudieron procesar y renderizar datos simultáneamente a través de las dos GPUs, tareas que antes debían realizarse de forma consecutiva. Esto permitió a los artistas introducir cambios estéticos mientras los datos seguían procesándose, lo que les daba mayor libertad para experimentar con los modelos sin sufrir retrasos en el renderizado.

“Maximus permitió ejecutar Fusion tal y como estaba previsto en su diseño, como una aplicación interactiva en tiempo real y sin interrupciones”, afirma Capeland, que continúa diciendo: “Esa fiabilidad, la fluidez y la capacidad de ver los resultados en tiempo real es absolutamente vital para nosotros. Antes nos daba miedo probar cosas diferentes por si tardaban demasiado en renderizar y nos quedábamos bloqueados. Eso ha dejado de ser un problema, así que podemos explorar más opciones y, en definitiva, ofrecer a nuestros clientes resultados de mejor calidad”.

EL RESULTADO

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Lipocitos y fibras de colágeno

En la actualidad, Anatomical Travelogue trabaja en una serie de vídeos que muestran imágenes de varias especies de plantas obtenidas a través de escáneres o procedimientos de medicina nuclear. El proyecto implica numerosas operaciones de renderizado volumétrico basadas en una matriz de vóxeles 3D de cada planta en concreto. El proyecto obliga a efectuar también muestreo de texturas, reducción de ruido, sombreado de píxeles, filtrado y otras operaciones en Fusion. Según Capeland, “Realizar este trabajo en Maximus es increíblemente rápido. Se han mejorado los procesos de renderizado, el renderizado volumétrico es mucho más rápido, y podemos ajustar los parámetros y ver los resultados de inmediato. Estuvimos tanto tiempo luchando contra los problemas derivados de trabajar en un entorno gráfico que nunca pensamos en poner dos GPUs en una sola máquina, pero, cuando probamos Maximus, se resolvió todo. Ha aumentado enormemente la capacidad de trabajo de nuestros artistas, que están enormemente satisfechos con la solución”.

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Tronco humano

Capeland continued, “With Maximus and the dual GPUs, we never have to worry about task switching. We can always stay on GPU compute because there’s no penalty on interactivity. I’ve never had to fall back to the CPU; my GPU just does not slow down. It’s like running on a CPU, where everything is responsive and everything works like it should, but it’s so crazy fast. That’s all just one less thing for an artist to worry about. It’s a refreshing way of working where you can look at your image and do what you’re supposed to be doing rather than worrying about internal task scheduling – everything just works so efficiently and so reliably that you can stay focused on your shot and not worry about the operations behind it. You can simply work better.”

Capeland añade: “Con Maximus y las dos GPUs no tenemos que preocuparnos de cambiar las tareas de procesador. Podemos mantener los cálculos siempre en la GPU porque no reducen la interactividad. Yo nunca he tenido que recurrir a la CPU, el procesador gráfico no se ralentiza. Es como procesar en la CPU, donde todo es rápido y funciona como es debido, solo que increíblemente rápido. Así que es otra cosa menos por la que tiene que preocuparse el artista. Es una forma muy gratificante de trabajar porque puedes ver la imagen y dedicarte a tu labor en lugar de preocuparte sobre la forma en que se ejecutan los procesos internamente. Todo funciona con tanta eficiencia y fiabilidad que puedes centrarte en las imágenes y no en las operaciones que hay detrás. Sencillamente puedes trabajar mejor”.

Anatomical Travelogue ha amortizado con creces el cambio a Maximus y el retorno de la inversión sigue aumentando, ya que los artistas tienen más libertad para elegir la estética que más les interesa y probar diferentes opciones sin sufrir parones en el sistema. Capeland concluye afirmando: “En definitiva, Maximus es una forma extremadamente rentable de sacar más rendimiento a la estación de trabajo. Todo lo que tienes que hacer es añadir otra tarjeta, seleccionar una casilla para instalar ciertos controladores e instantáneamente obtienes un 30-40% más de rendimiento con total interactividad. La mejoras de productividad que hemos experimentado superan con mucho la inversión efectuada en una segunda GPU”.

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