Gpu vs dsp...mi spiegate le differenze?

io non riesco a capire una cosa.........

É POSSIBILE SI O NO USARE LA GPU DI UN COMPUTER COME DSP TIPO UAD2?

L'idea o intuizione mi é venuta pensando a un articolo che scrisse apple riguardo al os snow leopard, e al fatto che la prima scheda accelleratrice uad, la uad1, usava come dsp un processore nato per le schede video!

Dunque, ho fatto un preventivo per un sistema hdx avid, la core costa 9000 euro, e possiede 18 processori a 350 mhz cadauno, sommati fanno circa 6ghz...anche se non é proprio cosi che si calcola la potenza di un sistema dsp, 9000 euro mi sembrano tantini nel 2013 per un prodotto del genere...

Poi vedo nuovo mac pro, 4000 euro.....ma ha una doppia gpu intrgrata, 4096 cores virtuali, potenza di calcolo grafico sui 7 teraflops.

Mi chiedo, ma non si potrebbe programmare I plug ins tipo waves o universal audio che girano su uad2 o quelli aax tdm per pro tools in un formato che la gpu possa computarli?

É un problema di latenza del multiprocessing parallelo, di tecnica oppure il fatto é che non essendoci uno standard come gpu poi I plug ins sarebbero incompatibili con le vsrie schede video in commercio?

Peró quando fanno un videogioco per pc o mac, che tu abbia una n-vidia o una ati o altro, il gioco gira benissimo.....quindi com'e la storia? Esiste davvero incompatibilitá tra le gpu delle varie schede video oppure no?

Se si potesse fare e non lo fanno, ci stanno prendendo a tutti per il culo.....

La GPU è di fatto un DSP. Che però è ottimizzato per calcoli di grafica e fisica (dinamica più che altro, proprio per via delle interazioni tra i vari oggetti presenti in un gioco 3D) più che per tutto il resto.

Probabilmente i vari plugin audio possono essere programmati per sfruttare certe funzioni implementate in hardware in una GPU, il problema è che certe cose però forse dovranno ancora essere svolte dalla CPU proprio perché la GPU è ottimizzata per altro, quindi il plugin sarebbe più complesso da sviluppare, per via del "doppio codice" da scrivere.

Poi appunto, come giustamente dici, si tratta anche di un problema di standard. NVidia ha le sue GPU, ATI ha le sue, ecc... ed ognuna implementa un set di istruzioni differente, probabilmente anche di poco, ma sufficientemente per complicare la vita ai programmatori.



I driver. I driver si interfacciano a delle librerie grafiche standard (nel mondo Microsoft si tratta delle DirectX) che espongono nelle loro API tutta una serie di classi, funzioni e chiamate che sono appunto standardizzate, ponendo un layer di astrazione tra l'hardware ed il videogioco che lo usa. Il driver dal canto suo deve essere sviluppato rispettando degli schemi e delle strutture standard, decise da chi implementa il sistema operativo e/o le librerie grafiche, proprio per permettere a queste di interfacciarvisi.

Quindi lo schema delle istruzioni di un videogioco che gira ed usa una GPU segue questa catena per sfruttare l'hardware:

Gioco -> Librerie dell'OS (DirectX, OpenGL, ecc...) -> Driver -> Hardware.

C'è da dire però che le GPU vengono effettivamente usate anche come DSP più generici in altre realtà. Nella fattispecie io abito a Lugano, dov'è presente il CSCS (Centro Svizzero di Calcolo Scientifico). Ebbene il CSCS aveva un cluster, dedicato più che altro ad elaborazioni di fisica (dinamica dei fluidi, ecc...), che come unità di calcolo usava delle NVidia Tesla. OK, queste GPU sono ottimizzate per il calcolo parallelo, però in sostanza lo stesso principio si potrebbe applicare, più in piccolo ovviamente, anche ad una GPU diciamo "domestica".

Tra l'altro un mio amico lavora all'università, ed il CSCS fino ad un paio d'anni fa era nello stesso stabile. Quando s'è trasferito in quello nuovo, in un'altra parte della città, ed hanno dismesso le vecchie macchine (per quello ho scritto "aveva un cluster"), lui è riuscito a mettere le mani su un paio di NVidia Tesla. Sono schede che peseranno facilmente un chilo e mezzo, data la grossezza del dissipatore, sono impressionanti. E tra l'altro un paio di macchine sono riuscito pure ad accattarmele io, che anche se ormai sono vecchie e superate per fare qualche esperimento sono ancora utili (fanno lo stesso casino di un aspirapolvere industriale tra l'altro).

Ben spiegato mima, mi permetto di aggiungere solo un link alla tecnologia di parallel computing CUDA di Nvidia, http://www.nvidia.it/object/cuda-parallel-computing-it.html

@orange78: quando lessi di Cuda per la prima volta ebbi la tua stessa idea ovvero: ma se le schede video riescono a fare rendering di immagini 3D di alta qualitá in tempo reale, perché non sfruttarle per fare "rendering audio" (ovvero implementazioni avanzate di Physical Modeling) che in teoria dovrebbe essere meno complicato??

PS: e pensandoci.. anche a me viene il tuo stesso dubbio finale...

ottimo thread! Thanks a Orange e a Mima!

sì in teoria è possibile, come ha spiegato mima




mi risulta che in alcune università, anche italiane, proprio per il costo relativamente basso delle schede video rispetto ai dsp dedicati, batterie di gpu (anzi di schede video) siano utilizzate (previa ri-programmazione di driver, soprattutto in ambiente linux), per calcoli scientifici, in particolare il ramo relativamente recente dell'informatica biomedica che si occupa di emulare il comportamento delle proteine, che costituiscono un sistema di calcolo turing completo (ovvero con la stessa espressività dei calcolatori) "quasi" non deterministico (ovvero con possibilità di diramazioni illimitate dei calcoli)

Esattamente quello che fanno al CSCS. Adesso che lo dici, mi pare che anche la le batterie di NVidia venivano usate (e probabilmente lo sono ancora, però con i modelli più nuovi di schede) oltre che per il resto (fisica dei fluidi, ecc...) anche per calcoli biomedici.

A me basterebbe un mac che non costi piu di 4000 euro ma con la potenza di un sistema hdx 3, diciamo per poter gestire 128 tracce audio digitali mono e 60/80 tra gruppi e ritorni effetto.....calcoliamo 200/300 plug ins a sessione tra channel strips ed effettistica, di cui 15/20 riverberi e una ventina di delays.

Csxxo possibile che non si possa fare senza noiose schede dsp esterne che costano e invecchiano?

Mah non so se ci stanno proprio prendendo per il culo, in fondo come detto per i programmatori di plugin fare una cosa del genere gli complicherebbe notevolmente la vita. Prima di tutto non credo che possano basarsi sulle librerie standard tipo appunto OpenGL, DirectX e compagnia, perché queste la GPU la usano per fare grafica e non altro, quindi dovrebbero smazzarsi loro lo scrivere il codice che si adatta ai diversi driver dei diversi tipi di GPU in circolazione. Posto poi che questi driver siano ottimizzati/concepiti anche per il calcolo DSP più generico della sola grafica e fisica dinamica degli oggetti tipica dei giochi, altrimenti cade già tutto il discorso in partenza.

Secondariamente non è detto che tutti gli aspetti riguardanti l'audio possano essere calcolati con la GPU, o forse si può però per queste cose non è ottimizzata e non ne vale la pena, quindi probabilmente bisogna comunque demandare alla CPU una parte dei calcoli, e questo complica ulteriormente il lavoro degli sviluppatori di plugin perché devono scrivere ancora più codice, una parte che usa la GPU (con gli smazzamenti di driver e standard diversi vari ed eventuali) ed una la CPU.

Insomma dietro a questo mancato sfruttamento della GPU penso che ci sia un motivo di complessità e lavoro aggiuntivo troppo onerosi, che tra l'altro gonfierebbero in maniera sostenuta il prezzo dei software audio. Poi tecnicamente può anche essere fattibile, il problema però è appunto l'impegno maggiore che va messo per sviluppare il plugin, che si riflette sul costo.

Comunque la risponsta fondamentale è che ciò che chiede orange è possibile

La competizione sulle schede video e l'importanza economica delle applicazioni gaming per compuer hanno prodotto gpu potentissime a basso costo

Chi ha le competenze adeguate, ovvero le università, è riuscito ad utilizzare le schede video come dsp generici, con risparmi notevoli, direi anche dell'80%

Le gpu sostanzialmente sanno eseguire calcoli semplici (interi o floating point) con elevatissimo parallelismo (non so a quanto siano arrivati...) e queste caratteristiche le rendono particolarmente adatte al calcolo scientifico, di cui le applicazioni audio sono un sottoinsieme

in realtà qualcosa a riguardo è stato pensato,
col General Purpose computing on Graphical Processing Units (GPGPU)
cioè elaborazione generica su processori grafici
GPGPU
il tutto è in fase di ricerca, non credo che qualcuno
riuscirà a tirar fuori qualcosa di commerciale,
per di più per un settore di nicchia come quello della
elaborazione di segnale digitale massiva per applicazioni audio.
se la richiesta di mercato diventasse significativa,
probabilmente si farebbe prima a creare la SPU (Sound Processing Unit)..

Ecco, nel caso in cui da questa cosa ne uscirà anche una serie di librerie commerciali a mo' di DirectX, OpenGL e famiglia, adatte al calcolo DSP più generalizzato, ecco che quello che chiede Orange diventerà fattibile senza troppi sforzi aggiuntivi.



Ma in realtà questo è già stato fatto, mi risulta che nel settore professionale sono disponibili schede dedicate al calcolo DSP audio. Anche nel mondo amatoriale sono già state introdotte soluzioni del genere, per esempio, andando un po' indietro negli anni, il processore EMU10K1 delle vecchie Sound Blaster Live! era un DSP a tutto tondo con implementate al suo interno diverse funzioni ottimizzate per l'audio. I driver commerciali di Creative sfruttavano poco questo processore (dato il target di mercato, ovvero quello dell'informatica domestica, non si sono adoperati più di quel tanto in questo senso), ma in seguito sono stati sviluppati altri driver indipendenti, per esempio i Kx Project Drivers, che consentivano un uso più avanzato del DSP a bordo di queste schede, arrivando addirittura al poter scrivere da se il codice per programmarlo.

Non pensavo a dei plugin, ma a macchine dedicate che sfruttino una GPU (affiancata ad una CPU tradizionale) come motore sonoro, al posto dei "soliti” DSP.
Tanto per fantasticare e per fare un esempio: una Kronos-G con CPU+GPU' oppure workstation dedicate, certo con il vincolo di a ere a bordo una GPU ben precisa, quindi non si parlerebbe di plug-in che possano girare su qualsiasi piattaforma.

Il discorso della presa per il .... (come sensazione, non che sia reale) era relativo al fatto che oggi ci sono a disposizione capacità di calcolo che dovrebbero permettere l'implementazione di nuove tecniche di sintesi, anche su scala commerciale, ma per ora non se ne vedono.
(Come dice carmol, problema di mercato?)

Cmq la maggior parte delle schede pro HA GIA un dsp, come motu, metric halo, rme....ma serve solo per il routing e il monitoring, motu anche x effetti ma non da cubase....

Poi ci sono universal audio apollo e pro tools hdx.....i cui dsp a bordo li usi sia per routing e monitoring sia per far girare piu plug ins durante il mix, cosa fondamentale per me da sempre.

Ecco io intendevo una gpu per fsre non solo routing ma per dare un ulteriore mano alla cpu durante il mixing, lo stesso che fai con uad2 o apollo.....o con pro tools hdx.

Avere un processore grafico in un mac book che magari potrebbe fare quello che farebbe una apollo ma a costo zero nel senso che gia lo ha pagato quando hai comprato il computer, e sapere che se stai facendo audio quasi non lo sfrutti, fa un po girare le palle....tutta potenza inerte.

Sarebbe come avere un motore a idrogeno affiancato al benzina che no inquina ed é piu efficente, e non poterlo affiancare al principale a benzina perché nessuno vende idrogeno ai distributori.

Ah beh si, su questo sono d'accordo. Però probabilmente la responsabilità di questo non è solo delle aziende ma anche dei clienti, i quali la maggior parte chiedono macchine generaliste che imitino bene un po' di tutto e facciano altrettanto di tutto piuttosto che dei synth con cui sperimentare nuove sonorità. Le aziende si adeguano di conseguenza. Questo ovviamente da non prendere come un demerito, le macchine che imitano servono eccome e serviranno sempre.

Una volta la tecnologia ti forzava ad essere creativo per via delle limitazioni della stessa, che ti costringevano a trovare delle soluzioni originali per ottenere il risultato voluto e quindi spingeva alla sperimentazione. Sperimentazione durante la quale, spesso per serendipità, si scoprivano e sviluppavano nuove sonorità e nuove tecniche esecutive/compositive (vedi il solito e ripetuto esempio del SID del Commodore 64, ma anche dei vecchi sintetizzatori analogici o digitali che siano, dai quali sono nati modi completamente nuovi e diversi di fare musica, con sonorità molto originali).

Oggi la tecnologia consente di avere con poco sforzo delle buone emulazioni della realtà (mi riferisco ai vari strumenti acustici, ecc...). Emulazioni che, se ci pensiamo bene, i musicisti hanno cercato fin dall'inizio con le tastiere. Gli organi combo dovevano scimmiottare (con risultati ben oltre il pessimo) gli strumenti di un'orchestra quali violini, ottoni, ecc... - basta vederne i nomi dei registri che erano Strings, Brass, Oboe e via dicendo - ed essere insieme imparentati al costosissimo e pesantissimo Hammond, il quale ancora a sua volta inizialmente era nato come surrogato dell'organo a canne; il Mellotron era riverito per le sue emulazioni di strumenti acustici grazie al campionamento a nastro e Roland ha fatto i Jupiter analogici con l'esplicito intento di emulare gli strumenti acustici. È pieno di esempi del genere.

Ma queste macchine, limitate tecnologicamente nei loro intenti iniziali, hanno rivelato avere un'anima ed una sonorità propri, che i musicisti pian piano hanno scoperto, ed invece che usarle per scimmiottare gli strumenti acustici le hanno sfruttate per quel che è la loro vera natura, con gli ottimi risultati che tutti conosciamo.

Oggi è questo che manca secondo me, la necessità di sperimentare. Di conseguenza di macchine veramente sperimentali, a parte qualche eccezione tipo Roland V-Synth, Nord Wave, ecc... se ne vedono poche, ed in genere costano pure un occhio della testa (vedi l'Hartmann Neuron).

E forse oggi c'è anche in giro talmente tanta roba che alla fine ci confonde le idee, abbiamo veramente di tutto ma spesso non sappiamo che farcene.

certo, anche il drake gem è un processore audio,
ma io intendevo qualcosa dalla potenza elaborativa spropositata
e con diffusione di massa, al pari delle gpu.
Se il mercato, finora molto più orientato alla grafica
che al suono, cambiasse tendenza, potrebbe accadere.

Condivido, é un pensiero che anche io faccio spesso e l'abbondanza di offerte ( e conseguente confusione di idee) nn stimola la voglia di sperimentare, si ha a voltela sensazione che tutto sia già stato inventato e sia disponibile da qualche parte la fuori (se si é disposti a pagare), ma nin é detto che sia veramente cosí.

Comunque l'idea delle GPU sfruttate anche per uso audio ( o di avere in futuro delle "APU") a me piace

È un problema molto sentito questo della accelerazione hardware per l'audio

Quante volte qui sul forum barbetta deve spiegare agli newbies che una buona scheda audio non diminuisce la latenza?

È una deduzione che fanno tutti: se una s.v. aumenta la velocità dei giochi (perché al suo interno "contiene" la potenza di calcolo necessaria), perché una scheda audio non fa altrettanto?

Sembrerebbe ovvio... Eppure...

È solo un problema di standard e di opportunità, perché non c'è nessuna complicazione teorica nei calcoli audio rispetto a quelli video, son sempre calcoli che vengono linearizzati e trattati attraverso prodotti di matrici.

Per me i tempi son maturi...

no, questo è un altro discorso,
la scheda video PRODUCE latenza;
ogni volta che si lavora con i buffer la latenza,
che è il tempo di svuotamento di un buffer, si produce.
Il problema in questo caso non è la velocità della scheda,
la scheda video sembra non produrre latenza perché non appena il buffer
è pieno, cioè una schermata è stata calcolata, essa può essere "sbattuta in faccia" all'utente,
senza aspettare nulla (tranne la sincronizzazione verticale ma questo è un altro discorso);
nulla accade se il frame rate, cioè la velocità di proiezione delle schermate,
supera la effettiva capacità di percezione dell'occhio.
Invece, nel caso audio, anche se l'elaborazione è veloce da produrre centinaia
di buffer in pochi millisecondi, se il buffer attivo non viene svuotato del tutto,
(ed il tempo è una costante che dipende dalla dimensione
del buffer stesso ed inversamente proporzionale alla frequenza di campionamento)
il successivo non può essere mandato in uscita; in caso contrario
si produrrebbero delle distorsioni inascoltabili.

Il problema è correlato anche alla diversità di funzionamento
tra la percezione dell'occhio e quella dell'orecchio.

ok carmol ma non è questo che intendevo

molti di coloro che utilizzano il pc per suonare o registrare lamentano problemi di latenza, e sperano che acquistando una buona scheda audio questi diminuiscano, ma è un errore perché una buona scheda audio ha solo dei buoni convertitori, non alleggerisce il carico della cpu, non ha accelerazione hardware, cosa che una s.v. invece fa

se hai un buon giochino di quelli nuovi (che non conosco), tipo GTA 5, e sei costretto ad utilizzare bassi frame e bassa risoluzione, compri una s.v. nuova e magicamente il giochino raddoppia risoluzione e fluidità

se hai una m-audio fast track e non riesci a suonare omnisphere e miroslav con 24 mfx simultaneamente, puoi anche spendere una barca di soldi per una apogee ultramille coi convertitori in torio e magnesio, ma continuerai a sentire pop e click, sarai costretto a tenere una latenza di centinaia di millisecondi

se la scheda audio avesse accelerazione hardware invece, potresti farle fare più cose, o farle fare le stesse cose diminuendo la latenza (quella dovuta ai calcoli, poi c'è una latenza di mixing, trasferimenti eccetera non sopprimibile)