Trước khi bắt đầu, mời anh em xem đoạn clip ngắn dưới đây, một YouTuber thử nghiệm Alan Wake II với một trong những mẫu card đồ họa cao cấp nhất của 6 năm về trước, GTX 1080 Ti.
Nếu anh em ngại xem, thì đại khái là như thế này. Ở chất lượng đồ họa thấp nhất, độ phân giải 1080p, dù có tận 11GB VRAM nhưng phần cứng của GTX 1080 Ti cũng chẳng thể vượt qua con số 20 FPS. Phải bật FSR2 lên (vì phần cứng GPU Pascal không có nhân tensor xử lý DLSS), game mới chơi được ở mức gần 30 FPS, và có rất nhiều lỗi đồ họa:
Bản thân Alan Wake II được Remedy Entertainment đưa ra cấu hình tối thiểu là phải có RTX 2060 thì mới chơi được game. Nếu như những lựa chọn đồ họa như ray tracing, path tracing hay các công nghệ như DLSS hay FSR đã trở nên quen thuộc đối với nhiều anh em chơi game trên PC, thì lần đầu tiên chúng ta bắt buộc phải có phần cứng có cụm phần cứng xử lý mesh shader, chứ không chạy bằng phần mềm được. Chẳng riêng gì thế hệ GPU Pascal của Nvidia, mà những card AMD Radeon RX 5000 series cũng sẽ trầy trật với Alan Wake II.
Vậy rốt cuộc mesh shader là gì, giúp game đẹp hơn đến mức nào, và vì sao Remedy dám liều lĩnh bỏ rơi những thế hệ card đồ họa ra mắt chưa đầy 10 năm về trước để chạy theo chất lượng hình ảnh của thế giới ảo? (Mà đúng là game đẹp thật, hơn hẳn mọi tác phẩm ra mắt trong năm nay).
Nếu anh em ngại xem, thì đại khái là như thế này. Ở chất lượng đồ họa thấp nhất, độ phân giải 1080p, dù có tận 11GB VRAM nhưng phần cứng của GTX 1080 Ti cũng chẳng thể vượt qua con số 20 FPS. Phải bật FSR2 lên (vì phần cứng GPU Pascal không có nhân tensor xử lý DLSS), game mới chơi được ở mức gần 30 FPS, và có rất nhiều lỗi đồ họa:
Bản thân Alan Wake II được Remedy Entertainment đưa ra cấu hình tối thiểu là phải có RTX 2060 thì mới chơi được game. Nếu như những lựa chọn đồ họa như ray tracing, path tracing hay các công nghệ như DLSS hay FSR đã trở nên quen thuộc đối với nhiều anh em chơi game trên PC, thì lần đầu tiên chúng ta bắt buộc phải có phần cứng có cụm phần cứng xử lý mesh shader, chứ không chạy bằng phần mềm được. Chẳng riêng gì thế hệ GPU Pascal của Nvidia, mà những card AMD Radeon RX 5000 series cũng sẽ trầy trật với Alan Wake II.
Vậy rốt cuộc mesh shader là gì, giúp game đẹp hơn đến mức nào, và vì sao Remedy dám liều lĩnh bỏ rơi những thế hệ card đồ họa ra mắt chưa đầy 10 năm về trước để chạy theo chất lượng hình ảnh của thế giới ảo? (Mà đúng là game đẹp thật, hơn hẳn mọi tác phẩm ra mắt trong năm nay).
Shader compilation: Sao game PC có FPS cao mà vẫn cảm giác khựng giật khi chơi?
Tưởng tượng một tình huống như thế này: Anh em bỏ 1 đống tiền mua dàn máy tính cấu hình mạnh, đủ chơi điện tử ở độ phân giải 2K hay thậm chí 4K về. Rồi anh em mua tiếp một trò chơi trên Steam, cài xong mở lên thì phát hiện ra…
tinhte.vn
Đánh giá Alan Wake II: Game kinh dị này sẽ giữ chân anh em vì cốt truyện quá đẳng cấp
Thế giới game bây giờ, vì áp lực doanh thu của những tập đoàn, nên chúng ta có ba kiểu làm phần kế tiếp cho một trò chơi ăn khách. Thứ nhất là tính toán trước cốt truyện, làm xong phần này là tính toán đến việc triển khai cốt truyện phần kế tiếp…
tinhte.vn
Nvidia DLSS 3.5 Ray Reconstruction: Tùy chỉnh đồ họa mới làm game đẹp đến mức nào?
Ở thời điểm mình đánh giá Cyberpunk 2077 bản 2.0, cũng như bản mở rộng cốt truyện Phantom Liberty, mình đề cập nhiều tới những thay đổi trong gameplay của phiên bản 2.0, cùng với những tinh túy của cốt truyện Phantom Liberty…
tinhte.vn
Đây là phiên bản giải thích ngắn gọn:
Với mesh shader, các nhà phát triển game có thể xử lý bộ khung đa giác tạo ra hình dáng những vật thể trong thế giới ảo theo cách hoàn toàn khác so với giải pháp vertex shader truyền thống. Với mesh shader, một cảnh game có thể có hàng tỷ đa giác mà GPU vẫn xử lý mượt mà, miễn là GPU có cụm phần cứng xử lý chuyên biệt.
Hiểu theo cách cơ bản thì vật thể được dựng lên từ càng nhiều đa giác thì càng đẹp. Đó chính là lý do mọi thứ trong Alan Wake II nhìn vô cùng mịn màng và chi tiết, đặc biệt là đường cong và mép của những mô hình vật thể.
Và trên những thế hệ card đồ họa đời cũ từ GTX 10 series và Radeon RX 5000 series trở về trước, GPU hoàn toàn không hỗ trợ xử lý mesh shader. Đó là lý do vì sao cài thì vẫn cài được, vẫn vào được game, nhưng hiệu năng khi chơi Alan Wake II thì vô cùng tệ.
Quảng cáo
Còn bây giờ là phiên bản dài, chi tiết hơn cho những anh em thích khám phá.
Thế giới ảo 3D của trò chơi điện tử khởi đầu từ vô vàn những đa giác ghép lại với nhau thành những hình hài đồ vật khung cảnh và con người. Bước đầu tiên để render những đa giác vector đó thành những điểm ảnh hiển thị trên màn hình hay TV của anh em, là di chuyển và phóng to thu nhỏ những đa giác ấy. Rồi kế đến phần cứng mới xử lý áp texture phủ lên bề mặt vật thể trong game, rồi đổ màu cho chúng.
Với API Direct3D, những cụm mã lập trình để thực hiện toàn bộ những bước kể trên được gọi chung là vertex shader. Vertex là đỉnh của những đa giác. Rồi bên cạnh đó còn có vài loại code khác như hull, domain hay geometry shader. Nhờ những shader kể trên, các nhà làm game có thể đem mô hình vật thể dưới dạng 3D mà các họa sỹ ở studio đã tạo ra, rồi đem chúng vào trò chơi anh em thưởng thức.
Tuyệt đại đa số những game anh em chơi ngày hôm nay đều ứng dụng giải pháp vertex shader, và chúng không tạo ra quá nhiều áp lực tới phần cứng GPU trong máy chơi game và máy tính. Lý do là trong quá trình tối ưu game, các nhà phát triển luôn cố gắng giữ lượng đa giác mà CPU và GPU phải xử lý ở mức thấp nhất có thể. Để đảm bảo game đẹp thì còn vài giải pháp khác như pixel shader chẳng hạn.
Quảng cáo
Lấy hai ví dụ. Nhìn từ trên cao bao quát cả thành phố trong Spider-Man 2, thì những tòa nhà không cần quá nhiều đa giác, vì có khi chúng chỉ chiếm chừng vài chục hay vài trăm điểm ảnh trên màn hình. Cứ áp đủ hiệu ứng ánh sáng và hậu kỳ lên là mọi thứ sẽ đẹp, vì mắt lúc đó bao quát cả không gian rất rộng chứ không soi kỹ từng tòa nhà từng ô cửa sổ. Trái ngược, những khung hình cận cảnh gương mặt nhân vật thì cần mật độ đa giác rất cao để mô tả từng lỗ chân lông, từng nếp nhăn, hay thậm chí từng cọng tóc. Có khi những giải pháp như geometry và tessellation shader sẽ được ứng dụng để tạo chiều sâu cho bề mặt vật thể.
Đó chính là cách gần như tất cả mọi trò chơi xử lý hình ảnh đa giác để tạo ra thế giới ảo.
Nhưng rồi yêu cầu đồ họa của game ngày một tăng. Ngần ấy đa giác cũng chỉ khiến trò chơi nói chung và từng vật thể nói riêng đạt được chất lượng tương đối. Muốn đồ họa game chân thực hơn chỉ có một cashc là tăng số lượng đa giác của từng vật thể lên. Nhưng điều đó đồng nghĩa với việc phần cứng sẽ phải chạy code shader xử lý nhiều đa giác hơn ở cấp số nhân.
Dưới đây là tấm hình mà Nvidia chia sẻ khi giới thiệu công nghệ mesh shader, mô tả toàn bộ những việc mà GPU phải làm chỉ để tạo ra đúng 1 khung hình trong Cyberpunk 2077, từ xử lý đa giác, đổ texture, đổ màu, hậu kỳ, rồi cả những hiệu ứng path tracing và upscale độ phân giải nhờ DLSS. Anh em có thể thấy, gánh nặng mà những dòng code Vertex/Tessellation/Geometry Warps Shader tác động tới GPU là cực kỳ nhỏ so với những thứ khác.
Thành ra cũng dễ hiểu khi nghĩ rằng, cứ tăng số lượng đa giác đi, game tự nhiên sẽ có đồ họa chân thực như ngoài đời thật ngay, card đồ họa vẫn chịu được mà. Vấn đề không phải là GPU xử lý được bao nhiêu đa giác, mà là quản lý hàng tỷ đa giác ấy như thế nào.
Đấy chính là lúc giải pháp vertex shader truyền thống trên nền tảng Direct3D gặp trở ngại. Bản chất của giải pháp xử lý đa giác truyền thống tạo ra giới hạn cho các nhà làm game. Về cơ bản với vertex shader, toàn bộ 100% đa giác trong một cảnh game đều phải được tải xong hết, rồi GPU mới được phép làm những bước kế tiếp. Trong trường hợp có những thứ không hiện ra trong khung hình trên màn hình của anh em, đa giác tạo ra những vật thể đó vẫn phải được xử lý cho xong.
Và nếu muốn dẹp những vật thể không nằm trong tầm nhìn của người chơi, gọi là culling, thì hoặc phải lập trình để làm điều đó trước khi đưa ra bất kỳ lệnh nào cho GPU, hoặc phải chờ tới khi mọi đa giác trong khung hình đều đã được xử lý xong. Nếu muốn thực hiện những kỹ thuật xử lý đồ họa phức tạp của công nghệ hiện giờ, thì chuỗi việc vertex pipeline của Direct3D kiểu cũ khá rắc rối.
Thành ra mọi game hiện giờ đều cố gắng tối ưu lượng đa giác ở mức thấp nhất có thể.
Hệ quả là với những vật thể được coi là không đáng chú ý, chất lượng thấp hơn rất nhiều so với phần còn lại. Điều đó tạo ra chênh lệch về mức độ chân thực trong game. Ví dụ như mô hình Người Nhện thì cực kỳ chi tiết, còn những cột đèn đường và sọt rác công cộng thì thiếu chi tiết vô cùng.
Để giải quyết giới hạn của vertex shader truyền thống, năm 2019, Microsoft cập nhật một tính năng gọi là mesh shader phiên bản beta, rồi tới năm 2020 là phiên bản chính thức. Gói API mới này được gọi là DirectX 12 Ultimate. Trước cả khi mesh shader trở thành tính năng của API đồ họa trên Windows, Nvidia đã giới thiệu về nó, cũng như trình diễn sức mạnh của khả năng xử lý đa giác vật thể trong thế giới ảo trên thế hệ card RTX 20 series kiến trúc Turing hồi năm 2018:
Thế nhưng phải 3 năm sau mới có một trò chơi ứng dụng mesh shader để tạo ra thế giới ảo chân thực chưa từng có, đấy chính là Alan Wake II. Và cũng phải tới năm 2021, UL Solutions mới cập nhật bộ phần mềm benchmark 3DMark bài test mesh shader.
Hiểu một cách đơn giản và ngắn gọn, mesh shader là những dòng code chuyên biệt dành cho việc tính toán và xử lý đa giác. Nhờ những lệnh này, một nhóm những đa giác sẽ có thể gộp thành một lưới đa giác, hay chia nhỏ một lưới lớn ra thành nhiều nhóm nhỏ. Xử lý đa giác dạng lưới như vậy chính là lý do tính năng này được gọi là mesh shader.
Mesh shader mạnh hơn vertex shader rất nhiều, nhờ vào khả năng chia từng cụm “lưới” đa giác và cho GPU xử lý song song. Chính cái khả năng xử lý song song này đã khiến GPU hiện đại được lựa chọn vào rất nhiều công việc khác nhau, dù tên gọi chung những con chip như vậy vẫn có chữ “graphics”. Cùng lúc xử lý được rất nhiều đa giác và cụm đa giác một cách song song và độc lập, điều đó tạo ra cho các nhà làm game khả năng kiểm soát tốt hơn nhiều.
Một ví dụ là nếu có một vật thể bị ẩn đi, muốn dẹp nó cho nhẹ, các nhà làm game không cần phải làm ngay từ đầu, hoặc đợi xử lý hết đa giác trong màn chơi nữa. Chỉ cần gom nhóm đa giác dạng mesh đó và yêu cầu GPU ngừng xử lý chúng là xong.
Câu hỏi được đưa ra là, nếu mesh shader tuyệt đến thế, mà phải 3 năm kể từ ngày ra mắt cả giải pháp phần cứng và phần mềm, mới có một trò chơi duy nhất ứng dụng kỹ thuật đồ họa này?
Đầu tiên và quan trọng nhất, phần cứng xử lý game phải hỗ trợ xử lý mesh shader. Điều này đồng nghĩa với việc máy của anh em phải có card đồ họa kiến trúc AMD RDNA 2 trở lên, hoặc Nvidia Turing trở về sau, tức là Radeon RX 6000 series và RTX 20 series hoặc mới hơn.
Khi GPU hỗ trợ ray tracing thời gian thực ra mắt, gần như ngay lập tức có những trò chơi mới hỗ trợ công nghệ đồ họa này. Nhưng mesh shader thì không. Lý do là dù cũng xài chip x86 của AMD phát triển, nhưng PS5 hiện giờ ứng dụng API đồ họa riêng, chứ không dùng DirectX 12 Ultimate như Windows 11 và Xbox Series X/S. Không phải ai cũng kỳ công tối ưu mesh shader trên cả hai API đồ họa của PlayStation và Windows như Remedy Entertainment, cơ bản do công sức, thời gian và kinh phí cần để làm điều đó.
Tương tự là Unreal Engine 5. Bộ công cụ phát triển game này có một gói tính năng quản lý đa giác hình thành những vật thể trong màn chơi gọi là Nanite, và ở trung tâm của Nanite là khả năng xử lý mesh shader đồng thời trên GPU, để tăng giảm quy mô đa giác một cách thông minh, vật thể càng gần thì càng chi tiết. Nhưng những game làm bằng UE5 có hỗ trợ Nanite chắc chỉ đếm trên đầu ngón tay, và đẹp nhất bây giờ vẫn là demo The Matrix Awakens:
Việc chưa có game nào ngoại trừ Alan Wake II ứng dụng mesh shader nó cũng giống hệt như tính năng Direct Storage được Microsoft quảng cáo rầm rộ thời gian qua, để làm giảm nghẽn cổ chai do những thuật toán lập trình cũ gây ra khi chơi game. Thay vì phải tải toàn bộ mô hình và texture vào RAM trước khi gửi tới VRAM cho GPU, thì DirectStorage cho phép GPU lấy trực tiếp dữ liệu game từ ổ cứng, tự xử lý giải nén, không cần đợi CPU và RAM như trước nữa.
Nhưng đến giờ chỉ có đúng 1 game ứng dụng DirectStorage của Microsoft, đấy là Forspoken. Đen đủi là trò chơi này cũng chẳng phải một tác phẩm hoàn hảo để phô diễn sức mạnh của công nghệ.
Còn Alan Wake II là thứ trái ngược hoàn toàn. Chất lượng hình ảnh của trò chơi đủ sức chứng minh lợi thế của nhiều công nghệ đồ họa kết hợp lại với nhau: Path tracing, ray reconstruction, DLSS và cả mesh shader. Đương nhiên không phải hãng game nào cũng nghĩ vậy. Nếu chọn giữa mesh shader và ray tracing, thì chắc chắn khác biệt của công nghệ ray tracing sẽ tạo ra những tác động lớn hơn tới đôi mắt của người chơi. Và bản thân Alan Wake II cũng không nhẹ nhàng với cấu hình PC một chút nào.
Để tận dụng tối đa sức mạnh của mesh shader, các nhà phát triển game phải tạo ra những mô hình vật thể, rồi kết hợp chúng thành một thế giới game giàu chi tiết. Rồi kế đến là phải đảm bảo lượng người chơi game sở hữu card đồ họa hỗ trợ mesh shader đủ lớn để đảm bảo doanh số game không bị ảnh hưởng bởi công nghệ mới, cũng như chứng minh thời gian, công sức và kinh phí áp dụng mesh shader là xứng đáng.
Đó chính xác là những gì diễn ra với Alan Wake II. Bước đi rất liều lĩnh này của Remedy Entertainment đã bỏ rơi rất nhiều người chơi game còn đang dùng GPU đời cũ. Nhưng hiện giờ GPU phổ biến nhất thế giới không còn là GTX 1060 nữa, mà là RTX 3060.
Và để kết luận, có thể đưa ra một dự đoán. Năm 2023, với ray reconstruction của DLSS 3.5 và path tracing, công nghệ ray tracing thời gian thực đã trở nên hoàn thiện hơn nhiều. Và không loại trừ trường hợp năm 2024 và 2025 sẽ là thời điểm mesh shader được ứng dụng nhiều hơn, khi độ phủ của những mẫu card đồ họa ra mắt trước năm 2018 bắt đầu giảm dần.
