投稿者: hnaau_bim

最新グラボRTXの威力2

NVIDIA GeForce RTX3060

前回のブログで紹介したRTXが搭載されたノートPC<P君>の性能が格段に向上したおかげで、事務所の机の下に鎮座しているデスクトップ<D君>では仕事にならなくなってきてしまった。筆者は2DCADも外部参照をバリバリ活用するので、このグラフィックの差が大きい。いったん早い<P君>で描いた図面を<D君>上で作業すると、<P君>では要ら無い描画時間を我慢しなければならない。フリーズしているわけではないが、5秒とか10秒とか多い時は30秒などと我慢を強いられる。レンダリングのように最初から時間がかかると分かっているものは、いったん作業を止めてネットしたりして待てば良いが、CADの描画作業の度に中途半端なポーズが頻繁に発生すると極端に作業効率が下がる。ということで近い将来に買い替えを検討していた10年選手<D君>のグラボをハイスペックのRTXに「つなぎ」で交換することにした。近々Windows10のサポートが終わるので、新しく買い替えてからと考えていたが、目の前の仕事を乗り切るための必要経費である。<D君>を買い替えた時にGPUを引っ越せば良い。アマゾンでRTX3060 (VRAM 12GB) が5万を切っており、もはや買い時である【写真01】。


【写真01】MSI GeForce RTX 3060 VENTUS 2X 12G OC GPU VD7553 アマゾンより

交換前のグラボはGeforce GTX750Ti (VRAM 2GB)で当時2万弱で購入した【写真02】。価格は倍だが、性能の差は倍倍倍。取り外したGTXはだいぶ埃をかぶっているが、10年故障も無く計算し続けてくれました。お疲れ様でした。


【写真02】Geforce GTX750Ti (VRAM 2GB)

GPU補助電源

しかしRTX3060を開封すると補助電源が必要なことが判明【写真03】。


【写真03】8ピンの補助電源コネクタ

シングルファンのGTXは補助電源が無かったのだが、さすがにデュアルファンともなるとマザーボードからの供給電源だけではパワー不足ということ。しかし<D君>を開けてもどこにも8ピンのコネクタケーブルは見当たらない。余っているのはハードドライブ用のSATAケーブルのみであった【写真04】。


【写真04】SATA補助電源メスコネクタ

SATAから8ピン

そこでGPU用補助電源変換ケーブルが必要となる。10年前にGTXに交換し、PCが直ぐに落ちるようになってしまったので、アキバの自作パソコンショップのお兄さんに相談した所「電源ユニットを交換する必要があるよ」とアドバイスされ、指示通りの製品を購入し交換したおかげで、電源そのものはまだ余裕があるはず、あとはSATAを8ピンに変換するコネクタがあれば大丈夫と踏む。で「SATAから8ピン」でググると簡単に発見できる。<D君>のSATAの予備は、SSDを付けて、今ではほとんど使っていない遅くて役立たずだった3.5インチのハードディスクの電源を抜けば、２つ余っているので、念のためシングルタイプではなく、デュアルで電源を送るタイプのものを付けることにした【写真05】。


【写真05】15ピンSATAオス→8ピンメスPCI-E PCI Express 電源アダプタケーブル　ブランド：Fosa　アマゾンより

ぎゅうぎゅうづめ

さあ、いよいよ交換作業である。MicroATXマザボのミニタワーの箱は、シングルファンのGTXを挿してもスカスカであったが【写真07】、一方デュアルファンのグラボは倍でかい【写真06】。シングルファンのRTX3060もあるが価格が少し上がるし、普及している製品を選んだ方が無難であろう。


【写真06】左GTX750Ti 右RTX3060


【写真07】補助電源の必要の無いシングルファンの小型グラボ

RAMのソケットの爪や、その他ケーブル類への干渉を気にしながらのヒヤヒヤの取り付け作業。なんとかいったん取り付けたが、ケーブルが下に挟まっているので、もう一度付け直したりしながら、なんとかグサッとPCI Express x16コネクターにデュアルファンのグラボを挿し込む【写真08】。「おっかなびっくり」の初心者は緩くつけて、もう一度箱を開け挿し直しすることになる。(もちろん壊さない程度に）思い切ってしっかりスロットに挿し切ることが大切。またスロットが横に長いので真っすぐ付けないとサイドが浮いてしまうのでその点も注意くださいね。拡張スロットのカバーを固定するラッチは、カッコ良いがちょっと大きいブラックの保護ジャケットの角に引っかかってしまい、カチッと閉まらないが、PCIスロットにはちゃんと挿さって固定されているので、普通に使っていればまず外れることはない。ちょっと気持ち悪いが、まあ良しとしましょう。


【写真08】

ここまでできれば一安心。後は前述の補助電源ケーブルを接続するだけ。デュアルなのでSATA２本をグラボの8ピンに接続【写真09】。


【写真09】グラボの8ピンにSATA電源をダブルで接続

DVIからDisplayPort

10年選手のGTXのディスプレイ端子はDVI。(正確にはデュアルリンクDVIが２つ、Mini-HDMIが１つ)。いっぽうRTXの端子はDisplayPortとHDMIであり、もはやDVIなど見当たらない。またRTXのディスプレイ端子の数は、DisplayPortが３つ、HDMIが1つなので、クアッドモニタも可能【写真10】。４つも並べるとまるで投資家のパソコンみたい。当時少々奮発して購入した事務所の液晶ディスプレイはDELLの27インチ(Dell-U2713HM)。ちょっと前のモデルだが、インターフェースはDVI、VGA、HDMI、DisplayPortまでフルスペックなのでどんなグラボを付けても大丈夫。


【写真10】RTXのディスプレイ端子。DisplayPortが３つ、HDMIが1つ。埃が被らないように、使わない端子はカバーをつけたままにしておこう。

新しく購入したDisplayPortケーブルをDell-U2713HMに接続し、いよいよ<D君>を起動。あれ、、、画面が真っ暗である。。グラボがうまく作動していないかと、冷や汗をかきながら、もう一度<D君>を起動すると、起動音はするがやはり画面が真っ暗。。。　あ、モニタ画面を見るとDVI接続が無いと警告している。そこでモニタ前面の操作ボタンを押すと、インプットを切り替えることができるようになっていた。もちろんタッチパネルじゃないので、画面を触っても反応しないので、ボタンを押す。DVIからDisplayPortに切り替えることができた！【写真11】


【写真11】モニタのフロントボタンでインプットの切替

このモニタの設定を完了すると、、、ついに画面が表示されました【写真12】。良かった良かった。


【写真12】

試しにLumionを起動すると、自動的にベンチマークが実行されて、ギリギリだった評価値がほとんど振り切れました【写真13】。ということでカクカク動いていた大きくて重たいプロジェクトもスムースに動くように。10年前のパソコンでもCPUは十分性能良いんです。


【写真13】Lumion9.5のベンチマーク画面

そして、入れ子入れ子の外部参照で大きくなり過ぎたDWGデータの描画も、ごっつ早くなったとさ。

さあ明日から本格的にバリバリ図面描きましょう！

230629 HN

追記：AutoCADの再描画の設定はデフォルトでは自動になっているので、大きなファイルで困っている場合は、切っておく（REGENMODEを1から0に）と良いそうです。もちろん表示の確認には自分でREGENする必要がありますけど。

最新グラボRTXの威力

NVIDIA GeForce RTX

先日ノートパソコンを購入した。8年選手のノートパソコン(以下M君)はまだまだ元気なのだが、最近ノートPCを持ち歩く機会が多くなったことや、モバイルPCでもBIMやVRソフトをバリバリ動かすことの出来るグラボを搭載した高スペックノートを見つけて思わずポチっとしまった。そろそろOSのアップデートも考えなければならないタイミングでもある。最初に結論を言うと、良い買い物ができたと思う。


[写真1]MSI Prestige-14 (P君)
3DCGがサクサク動く。難点は、計算をがんばり出すと少々うるさいこと。こればかりは構造上どうしようもない。出先でファンが回り出したら「グラボが一所懸命計算しているところです」とエクスキューズする必要有るかも。メールやweb程度の通常作業なら基本的に回らないのであまり心配せずに。

 

グラボ、グラフィックボード、グラフィックカード、グラフィックス、GPU（Graphics Processing Unit）と様々な呼び方があるが、グラボと言えば、ゲームの世界の高スペックなパソコンが第一に思い浮かぶ。キャラクターがかくかく動いているようでは、ボスキャラに太刀打ちできないというわけ。もちろん、我々の建築の分野を含め、ゲームや映画制作や様々なクリエーターの為の3DCGソフトや、昨今では金融の世界のAIソフトなど、多岐に及んだ領域で、高性能なGPUの画像処理性能が不可欠になってきている。システムは良く分からないが、CPUだけの性能に頼るのではなく、両者のタッグによって全体的な演算能力が向上するということらしい。筆者が所有する10年選手のB社のデスクトップワークステーション(以下D君)にGeForce GTX 750 Ti 2GBを据え付けた。当時はネットで2～3万円程度で購入できた。最新のGeForce RTXシリーズは最低でも7万円くらい。性能の向上以上に、需要過多による供給不足の為の価格の高止まりと考えられる。メタバースでますますグラボ獲得競争だ。

 

一方、D君の少し年下のノートパソコンM君も、モバイルワークステーションと呼ばれるラップトップで、Core™ i7-5600U、AMD FirePro M4150、PCIe-SSD と悪く無い。例えばREVITの標準的作業には基本OK。けれどもSSDの容量が256GBしか無いのが悩みの種であった。当時はPCIeのSSDなど高嶺の花。またストレージに余裕があったとしても、GPUの性能を考えるとLUMIONをインストールするのはちょっと無理がある。


[写真2] M君、8年選手。PCIe-SSDストレージのモバイルワークステーション

 

そこで今回の買い替えの目的は２つ。『①ノートPCでRTXグラボ』、『②ポータブルな14インチ』。ゲーマーの使うモバイルWSはデカいのが多いが(15インチ以上が標準的)、M君と同じ14インチに絞る。これ以上小さい画面だと、BIM/CAD作業が困難。もちろんRTX内蔵のノートPCは価格が跳ね上がる。M君を22～23万で買ったので、可能ならば同程度の金額で購入したい。円安の状況で難しいかなと思いながらも、RTXを載せたノートPCの品ぞろえが豊富でさらにコストパフォーマンスの良いMSIを見つける。MSIはゲーミングPCを得意とした台湾のメーカー。今や台湾は半導体の巨大生産拠点。他社の製品も色々迷ったが、探していた「RTX」「14インチ」「Windows 11 pro」 の条件が揃ったMSI Prestige-14に軍配が上がった。P君と命名。


MSI公式オンラインショップの製品写真より
[写真2]　MSI Prestige-14
ゲーマー＆クリエーター向けの製品を主体としたMSIのラインアップの中でも、ビジネス用途をうたったコンパクトなハイスペックモバイル。スペック的にはゲーマー＆クリエーター向けの製品と変わらない。公式ページから直接購入可。

< M君>　8年選手 < P君>　ルーキー
ディスプレイ 14インチ 14インチ
寸法 339 × 237 × 21mm 319×219×15.9mm
重量 約1.7kg 1.29kg
CPU Core™ i7-5600U Core i7-1280P
SSD 256GB 1TB
RAM 8GB 32GB

[表1]　モバイルワークステーション新旧比較

 

ということで、M君とP君の能力の差は説明するまでも無い。ただしこの薄さと軽さのトレードオフはどこにあるかというと、拡張/接続性にある。旧世代のM君には親切にUSBやディスプレイなどの拡張端子が豊富に装備されていた。一方、P君にはThunderbolt 4 Type-Cというオジサンには見慣れない小さな端子が２つ、USB端子は1つしかない。なのでM君の使い方と同じように、拡張ディスプレイやLANに接続するためには、専用の変換ハブが必要となる。MacBook やSurfaceなどの今日日のスタイリッシュなラップトップを買うと、ドッキングステーションという様々な変換ハブを購入する羽目になるというわけ。筆者はLANとDVIをつなぐためのDST-C10というエレコムの製品を5000円で購入。ドッキングステーションも機能を欲張り過ぎると、軽く1万を超えてしまう。箱を開けてLANや外部モニタが接続できるかドキドキだったが、問題なく機能。最新のThunderbolt 4は互換性が高く、速度も極めて高いとのこと。Thunderbolt 4端子の外付SSDなどは非常に高速な転送能力があるらしい。ちなみにバッテリーの接続もThunderbolt 4端子が担う。なんでも接続できるので「万能端子」と呼ぶらしい。


[写真3]　ドッキングステーション（エレコム、DST-C10BK）

GPUの新旧対決、GTX vs RTX

事務所に鎮座する10年選手のWS、D君と比べても、今回購入したP君は最新グラボGeForce RTX 3050の威力で、BIMやVRソフトを動かす性能が格段に向上した。


[写真4]　10年選手D君。机の下で埃を被っているが、Core-i7の搭載のデスクトップワークステーション。GeForce GTX 750 Ti 2GBを実装したおかげで電源ユニットも交換する羽目になった。

 

調子に乗って家具ファミリを入れ過ぎてしまい、コンペ提出前に急に動きが悪くなり苦戦したBIMモデル。ルーキーP君で開くとサクサク動く。試しに7680×4320のポスターサイズでD君(デスクトップ)とP君でレンダリング速度を比較してみると、以下のような結果となった。


[写真5]　レンダリング時間比較、解像度7680×4320

< D君>10年選手WS < P君>ルーキーモバイルWS
CPU Core(TM) i7-4770 CPU @ 3.40GHz　第4世代 Core i7-1280P @　4.80 GHz　第12世代
SSD SATA SSD 500GB PCIe SSD 1TB
RAM 16GB 32GB
GPU GeForce GTX 750 Ti　2GB Geforce RTX 3050 Laptop　4GB
レンダリング時間 10分35秒 36秒

[表2]　レンダリング速度、新旧比較

 

ということで、P君の圧倒的な勝利。ネットのベンチマークの情報によれば、Core-i7のCPUは第4世代も第12世代もそれほど大差は無さそうで、D君のRAMやビデオメモリの不足の問題や、SATA-SSDとPCIe-SSDの転送速度の差も少なくないが、このレンダリング時間の差の最も大きな要因は、グラボの演算能力の差と予想する。BIMやVRソフトだけでなく、2D-CADの描画能力の高さも極めて良い。外部参照を使いまくる筆者には、CADの作業性の大幅向上にも大満足。もう”デスクトップ”ワークステーションは要らなくなる？

建築デザイナーの皆さん、PCの買い替えには、ぜひグラボの良いものを選んでくださいね。

★追記 230412
最近、Lumion 9 から、永久ライセンスの最終版のLumion 12にバージョンアップしたのですが、< P君>のLumion 12のベンチマークは37%まで大きく下がってしまいました。GPU“Geforce RTX 3050 Laptop　4GB”が“最小”評価の為です。特にGPUメモリは6GB以上が要求されています。高解像度の4Kなどで、バリバリにVRソフトを動かしたい“強者”は、GPUをもう一段性能の良いWSを検討ください。

HN

時間のある方は以下動画もご覧ください。2分21秒↓

 

 

Rhino/Grasshopperで日影図を

日影図といえばJw_cad ！　ですが…

久しぶりに日影の検討が必要になった。せっかくBIMを使っているのだから、BIMのプラグイン/エクステンションソフトを購入すれば便利であるのは十分承知なのだが、経費削減の為、日影の検討が必要な際は毎度「Jw_cad」にお世話になっている。Jw_cadは、メードインジャパンのシンプルで非常に優れた建築CAD。日影図だけでなく天空図まで作成でき、確認機関でもJw_cadで作成した日影図/天空図を受け付けてくれる公認のソフトである<図1>。

<図1>Jw_cadで作成した日影図

Jw_cadを使えば正確な日影図や天空図が作成できるのだが、建物の高さの設定が少々面倒である。特に筆者は普段Jw_cadを使ってないので、日影や天空の検討が必要になると、Jw_cadの操作を思い出しながらの作業になるのでさらに面倒となる。日影とJw_cadは忘れた頃にやってくる。またJwは2DCADであり、他のソフトで作成した3Dモデルは（確認してないが）読み込めない（はず）。そもそもJwの日影/天空の3Dは建物の頂点に高さ情報が入った準3Dモデルに過ぎない。

そこでRhinoでつくった3DモデルからGrasshopper(以下GH)を介して日影図が作成できなかと思い立つ。手軽に3Dを作れるRhinoならボリュームスタディなど設計の初期の段階では非常に役に立つだろう。ということでRhino/GHで日影図の生成に挑戦してみたので以下紹介したい。太陽の位置情報はJw_cadの壁倍率表から得ることが出来る<図2>。このパラメーターを利用し、Jw_Cadと比較すれば、Rhino/GHで生成した日影の正誤が検証できる。


<図2>Jw_cadによる壁倍率表

太陽の方向、方位角と高度

ファーストステップは、太陽の方向、すなわち方位角と高度のベクトルへの変換。まずは、冬至9:00の太陽(時刻,高度,方位角)(9.0, 17°09′,-42°46′)のベクトルを作る。上記Jw_cadの表の数値は小数点以下が60進法なので10進法(9.0, 17.15°,-42.77°)にしておく。ノースアップなので+Y方向が北、+X方向が東<図3>。

<図3>Yベクトル0°（北向き）

我々の日本の太陽は南側にいらっしゃるので180度回転し、ベクトルの向きを確認する<図4>。

<図4>Yベクトル180°（南向き）

9：00の太陽方位角「-42.77°」

これを9：00の方位角「-42.77°」に回転する<図5>。これだと西日になっているので、

<図5>「-42.77°」入力すると夕日（西日）

マイナス数値をプラスに変え、反転させる。これで9:00の方位角「-42.77°」のベクトルの設定完了<図6>。
<図6>「+42.77°」で朝日

9:00の太陽高度「17.15°」

まだ太陽はべったっと地面に張り付いている。次にいよいよ9:00の高度「17.15°」を設定し、太陽を天空に上昇させる。回転の基準となる面の作成は「Plane Normal」で法面を抽出するやり方。そして「17.15°」回転し、9:00の太陽(9.0, 17.15°,-42.77°)のベクトルが作成する<図7>。


<図7>「Plane Normal」で法面を抽出

ここまで出来ればゴールは近い。後は9:00から15:00までリストでまとめてベクトルを取得すれば良い。リストは(9.0,17.15,-42.77),(9.5,21.05,-36.75)—-(15.0,17.15,42.77)というように点座標の形式にすると、時間毎の高度と方位角が抽出しやすい。(9:00,17.15,-42.77),(9:30,21.05,-36.75)—-(15:00,17.15,42.77)とするとX座標がエラーが出てしまうので時刻を小数点表示している。リストを使った抽出法は他にあると思うが筆者の苦肉の策。このリストを先のコンポーネントに接続すると、<図8>のように9:00から15:00までの30分毎の太陽ベクトルが取得できる。
<図8>9:00から15:00までの冬至の太陽の軌跡
ここではどういうわけか9:00から15:00で検討していますが、日影規制はほぼ8:00-16:00ですのでご注意ください。念のため。追記220224

影の投影、Project Along!

いよいよ影を地面に落とす。RhinoにはProject というコマンドがあって、オブジェクトを面に投射（Project ）することができる。Project Alongというコマンド(正確にはGHではコンポーネント)で投射のベクトルを太陽のベクトルにつなげると、9:00から15:00までの影がXY平面に投射できる！<図9>　２次平面だけでなく、球などの曲面にも投射できる。なので天空図などもRhinoを使えば描くことができる訳であるが、GHでの天空図は別の機会に検討することにしよう。天空が使用可能かどうかはだいたい直観的に分かるケースが多いので必要ないかしら？


<図9>Project Along

これだと地面に影が落ちてしまっている。日影図は測定面と言われる1.5m, 4m, 6.5ｍの面に落とす影なので、地面を4mの高さに上げる。すると南側にしっぽが出てしまう<図10>。測定面より下のモデルを切り取る必要がある<図11>。

<図10>測定面を設定すると南側にも影が落ちる


<図11>「Split Brep」で測定面より下をカットする。カットする面は「Plane Through Shape」で一回り大きいカット面を作ると便利。スプリットなのでBrepが２つできるので、上のBrepを選択することを忘れずに。

トップビューで確認<図12>。最初にJw_cadで作成した時間日影図<図1>と無事に一致。


<図12>Rhino/GHで作成した時間日影図、Jw_cadで作成した<図1>と一致

等時間日影図

時間日影図を作成すると、2.0h、2.5h、3.0h、4.0h、5.0hの等時間日影図は時間日影図の交点をコツコツと抽出すれば良い。下は2.0h等時間の作成の為の9:00と11:00の影が重なる範囲<図13>。


<図13>9:00と1:00の影が重なる範囲

後は「9:00＆11:00」「9:30＆11:30」—「13:00＆15:00」と重なる範囲をまとめて取り出す<図13>。等時間図としては影の先端を曲線で結ぶ（＝微分する）必要があるが、先端が5ｍラインや10mラインに収まっているか否かを確認すれば良いのでこれで十分。正直言うと、試みたが早々とあきらめる。

<図14>2時間の等時間日影

2.0hを作れば、それをコピーして2.5h、3.0h、 4.0h、5.0hのセットに修正は簡単<図15>。もっとスマートなコードはあると思いますが。。

<図15>2.0hから2.5h、3.0h、 4.0h、5.0hの等時間を作成

検証

それではこのスクリプトでどんな計算結果がでるか検証してみよう。丹下健三のフジテレビばりのゲート型の形状や、ロフトによるスパイラルタワーなどの時間日影図と2.0h等時間日影図は問題なく生成<図16>。形状が複雑になればなるほど計算に時間がかかるので、出力されるまで我慢。「フリーズしたかな？」と思ったが3分も待てば生成。2.0h、2.5h、3.0h、 4.0h、5.0hのすべての等時間のコンポーネントセットがあるので、使用しないものは「enabled」を「off」にしておくとよろしいかと。


<図16>ライノで作成したボリュームをGHで影を生成

スパイラルタワーは抽出できたのだが<図17>、


<図17>スパイラルタワー（OK)

コーンや球体の影が落ちない<図18>。なぜか？上記の方法ではエッジ(Edge)が無いと外形が抽出できない為である。


<図18>コーンの影が落ちない（NG)

コーンはエッジを作るため多面体で作成すれば無事に影が落ちる<図18>。32面体で確認。

<図19>多面体にすると影が作れる

これで某プロジェクトの設計準備完了！

これから元気にコーンやスパイラルタワーを提案するというわけではございませんので、あしからず。

2021.10.10 HN