Vị trí của Real-time rendering trong ngành công nghiệp CG

Chúng tôi đã chứng kiến sự phát triển nhanh chóng của công nghệ GPU, đặc biệt là những tiến bộ của nó hướng tới việc phù hợp với chủ nghĩa hiện thực đạt được với kết xuất ngoại tuyến (offline renders) trên các nền tảng phương tiện truyền thông tương tác. Như trong game hoặc VR. ADAM là một bộ phim ngắn trực quan tuyệt đẹp do hãng phim Oats Studios sản xuất. Bộ phim được tạo ra với khả năng kết xuất thời gian thực (Real-time rendering) của Unity, một nền tảng phát triển game. Unreal Engine 4 của Epic Games đã được sử dụng để kết xuất K2SO trong bộ phim bom tấn như Star Wars: Rogue One và một danh sách dài những bộ phim đang ngày càng gia tăng.

Với việc trực quan hóa kiến trúc và jumping trực quan hóa tự động, nó bắt đầu giống như kết xuất offline sẽ sớm bị bỏ lại trong góc hơn. Nhưng điều này sẽ có ý nghĩa gì đối với hệ sinh thái kinh doanh của kết xuất 3d?

Ngày nay, quy trình thiết kế sản phẩm vẫn phụ thuộc vào kết xuất truyền thống và sẽ tiếp tục cho đến khi phân tích hình ảnh thời gian thực có thể bắt kịp các công cụ ray tracing ngoại tuyến, được phát triển liên tục để kết xuất ngày càng nhanh. Sự tiến bộ song song này của hai giải pháp khác nhau đôi khi dường như cùng hướng đến một mục tiêu, theo cách cuối cùng sẽ chỉ còn lại một giải pháp được chấp nhận và được sử dụng rộng rãi trong tương lai. Thật dễ dàng để nghĩ rằng nếu tại một thời điểm nào đó, kết xuất thời gian thực (real-time rendering) chiến thắng cuộc đua trong bối cảnh của ngành công nghiệp CG đang nhanh chóng thay đổi. Điều này cho thấy, các nhà cung cấp dịch vụ trong lĩnh vực CG có thể phải xem xét lại mô hình kinh doanh của họ. Ví dụ, dịch vụ Render farm (trang trại kết xuất) hoặc cho thuê GPU & CPU đã là phương tiện để các hãng phim tồn tại trong ngành công nghiệp phát triển nhanh vì khả năng mở rộng và khả năng chi trả.

Công nghệ 3D mà chúng ta xem trên TV ngày càng tuyệt vời, chân thực hơn nhờ các Render farm cho phép nhà sản xuất quản lý thời gian kết xuất trong khi vẫn làm việc quay vòng liên tục tạo ra nhiều nội dung hơn. Nếu các frame (khung hình) mất hàng giờ để kết xuất thì sử dụng real-time rendering có thể giảm xuống còn chỉ còn vài phút. Dường như không phải bất kỳ ai cũng cần phải kết xuất tại các trang trại hoặc thuê máy chủ GPU. Do đó, các công cụ kết xuất bên ngoài như chúng ta biết có thể đã lỗi thời, vì tất cả các kết xuất sẽ lưu các ảnh chụp nhanh của những gì đã được vẽ trên chế độ xem ứng dụng 3d, dù ít hay nhiều.

Tất nhiên, tất cả những điều này chỉ là phỏng đoán và không nghi ngờ gì, khả năng này đã được nhiều công ty nghiên cứu. Thực tế, việc phát triển các trình kết xuất truyền thống đã không bị chậm lại có nghĩa là kịch bản trên sẽ không xảy ra trong một thời gian, hoặc có khả năng cho cả hai giải pháp có thể đóng góp vào kết xuất theo những cách khác nhau nhưng không kém phần quan trọng. Có lẽ quỹ đạo tiến hóa của kết xuất thời gian thực (real-time rendering), mặc dù đạt đến mức độ khả dụng trong các phương tiện trung gian phụ thuộc vào kết xuất offline, dừng ngay việc kết xuất truyền thống sẽ diễn ra ở đâu. Chúng ta có thể thấy photorealism trong kết xuất offline đạt đến tầm cao mới, với tốc độ kết xuất nhanh hơn.

V-Ray đã giới thiệu phương pháp kết xuất Hybrid, sử dụng cả core CPU và GPU cùng một lúc, có thể mở đường cho các đối thủ cạnh tranh và các dịch vụ kết xuất của bên thứ ba. Ở phía bên kia của thế giới 3d, Blender 2.8 cũng đã có công cụ kết xuất thời gian thực của riêng họ có tên EEVEE, cũng như khả năng sử dụng cả GPU và CPU để tăng tốc độ kết xuất. Kết xuất thời gian thực có thể không loại bỏ kết xuất offline, nhưng nó góp phần nâng cao năng suất và trực quan hóa, cũng như đóng vai trò thay thế kết xuất nhanh trong một số trường hợp nhất định. Bộ phim Love Death & Robots của Netflix, do Blur Studios sản xuất, là một minh chứng cho sự phát triển liên tục của phương pháp ray tracing truyền thống và khả năng kết xuất 3d ngày càng tăng đối với các phương tiện truyền thông ngoài điện ảnh chính thống. Cuối cùng, chỉ có thời gian mới có thể trả lời, nhưng ít nhất, sự phát triển của kết xuất thời gian thực (real-time rendering) là dấu hiệu của những thay đổi lớn trong thế giới CG.

Vì vậy, bây giờ chúng tôi đã nói về kết xuất truyền thống và kết xuất thời gian thực, hãy xem xét một chút về các bộ xử lý đóng vai trò là động lực chính cho mỗi loại.

Kết xuất GPU (GPU rendering) đã lồng vào trí tưởng tượng của nhiều nghệ sĩ 3d như ánh sáng ở cuối con đường hầm sản xuất dài và ảm đạm. Được quảng cáo là giải pháp tối ưu cho thời gian kết xuất và tương lai của 3d trên nhiều con đường, GPU rendering chắc chắn đã gây tiếng vang trong vài năm qua. Nhưng nhiều người trung thành với CPU đã đưa ra những lập luận đáng tin cậy để ủng hộ kết xuất truyền thống, và nhiều hãng phim vẫn phụ thuộc rất nhiều vào các render farms dựa trên CPU đặt ra câu hỏi: “Điều gì có thể chắc chắn đây?”

Trước khi xem xét đến sự phản đối này, chúng ta hãy kiểm tra các lợi thế khác biệt của GPU rendering:

Chỉ cần kết xuất đồ họa, GPU có thể vượt trội hơn CPU bằng cách thực hiện các hướng dẫn kết xuất trên nhiều core hơn, giảm thời gian kết xuất theo cấp số nhân. Trên hết, nhiều GPU có thể được sử dụng để kết xuất một cảnh. Hàm ý của điều này là một máy trạm có nhiều card GPU hiện là một giải pháp thay thế cho việc mua nhiều CPU – việc này cần nhiều không gian vật lý và bảo trì hơn, hoặc phụ thuộc vào các render farm, mặc dù có thể tốn ít chi phí hơn nhưng không cung cấp bảo mật hoặc kiểm soát một cái gì đó trong ngôi nhà bạn.

Kết xuất thời gian thực đang tiến tới các chương trình 3d phổ biến như Cinema 4d và Blender, và các ứng dụng khác chắc chắn sẽ phù hợp, nhưng đây là thứ vốn có của các trình kết xuất dựa trên GPU như Redshift và Octane. Việc có thể tương tác với một cảnh đã nhận ra trong chế độ xem giúp quá trình tạo 3d được sắp xếp hợp lý hơn so với việc phải hiển thị xem trước mọi lúc.

Hiệu quả là tất cả những gì mà kết xuất GPU mang lại, và mức độ hiệu quả mới của nó mà cộng đồng 3d đã đưa vào, nhưng những người dùng còn hoài nghi khẳng định rằng điều này là quá tốt để có thể xảy ra, và vì những lý do hợp lệ. Dưới đây là một số điều về kết xuất GPU cần được cân nhắc:

Độ trễ cao trong giao tiếp giữa GPU và bộ nhớ hệ thống có nghĩa là mỗi GPU được phân bổ phải có đủ bộ nhớ để chứa cảnh và nếu sử dụng nhiều GPU, card có bộ nhớ thấp nhất sẽ xác định liệu cảnh đó có thể được kết xuất hay không. Điều này giới hạn những gì có thể được kết xuất trên GPU vì mặc dù có một số cách để tối ưu hóa cảnh để kết xuất, các cảnh lớn hơn và phức tạp hơn chắc chắn cần nhiều hơn các card đồ họa hiện có thể cung cấp.

Bởi vì GPU dựa vào các driver, tần suất các driver này được cập nhật có thể gây ra sự cố ổn định với hệ điều hành và một số chương trình. Lỗi cần được xử lý với mỗi bản cập nhật, điều này có thể cản trở năng suất của quy trình phụ thuộc GPU.

Truy cập vào giải pháp kết xuất dựa trên đám mây luôn là điều tốt để có được mặc dù tốc độ kết xuất GPU có thể cung cấp và các dịch vụ cung cấp kết xuất cho các công cụ dựa trên GPU bị hạn chế. Tuy nhiên, ngày càng có nhiều giải pháp cho thuê máy chủ GPU có thể được sử dụng cho mục đích này.

Khả năng kết xuất GPU ngày càng gia tăng chắc chắn sẽ định hình bối cảnh của ngành công nghiệp kết xuất 3d trong những năm tới, nhưng kết xuất CPU vẫn đứng vững, và tương lai giữ một vị trí cho cả hai giải pháp. Khái niệm kết xuất kết hợp, sử dụng cả GPU và CPU là một ví dụ về mối quan hệ hài hòa mà chúng ta có thể mong đợi từ cả hai phương pháp kết xuất. Công nghệ CG sẽ mang đến cho chúng ta điều gì, chỉ có thời gian mới có thể nói ra, nhưng chắc chắn có thể khẳng đinh rằng thời gian kết xuất cực kỳ dài sẽ sớm đi vào dĩ vãng.

iRender ra đời trong bối cảnh như vậy. iRender đơn vị tiên phong tại Việt Nam cung cấp các dịch vụ về hiệu suất máy tính lớn, dựa trên công nghệ điện toán đám mây (cloud computing), giúp các studio lớn, nhỏ và cá nhân có được kết quả ảnh chất lượng, với chi phí tiết kiệm hơn hàng chục, thậm chí hàng trăm lần và real-time rendering. Mới đây, iRender ra mắt dịch vụ GPU Hub – dịch vụ cho thuê máy tính theo giờ với cấu hình GPU và CPU mạnh mẽ, hỗ trợ 24/7 và giá thành hợp lý.

Nguồn: CG Global