Công nghệ Neural Rendering đã thay đổi các công việc đồ hoạ chuyên sâu như thế nào?

Khi yêu cầu về các hình ảnh 3D trên máy tính ngày càng cao, thì thời gian và tài nguyên để tạo ra một hình ảnh 3D chất lượng cũng tăng theo cấp số nhân. Công nghệ Neural Rendering ra đời như một bước ngoặt mới, áp dụng AI và Machine Learning vào quy trình kết xuất đồ hoạ để mang đến một hướng tiếp cận mới cho các lĩnh vực đồ hoạ chuyên sâu như game, điện ảnh, VFX và mô phỏng thời gian thực. Hãy cùng CNTTShop tìm hiểu về công nghệ này và cách nó thay đổi thế giới đồ hoạ ngày nay qua bài viết dưới đây.

Neural Rendering là gì? Tại sao nó quan trọng?

Có thể hiểu đơn giản Neural Rendering là phương pháp tích hợp AI và ML vào pipeline kết xuất để thay thế hoặc tăng cường một phần các phép tính đồ hoạ truyền thống. Khi sử dụng công nghệ Neural Rendering, hệ thống có thể dùng mô hình học sâu để tái tạo hình ảnh chất lượng cao từ các dữ liệu đầu vào đơn giản như khung hình độ phân giải thấp, hình ảnh 2D, dept maps hay point clouds….

Công nghệ này cho phép tạo ra các hình ảnh 3D với độ phức tạp của ánh sáng, bề mặt vật liệu rất cao bằng một khoảng thời gian render ngắn với tài nguyên phần cứng được sử dụng hiệu quả hơn so với phương pháp tạo hình truyền thống.

Các công nghệ nền tảng của Neural Rendering

Neural Rendering được xây dựng từ nhiều công nghệ AI tiên tiến. Vì vậy, để hiểu rõ tiềm năng của nó, chúng ta cần biết về những công nghệ nền tảng này. Dưới đây sẽ là tổng quan về những công nghệ cốt lõi đang làm thay đổi thế giới đồ hoạ 3D.

Neural Radiance Fields (NeRFs) 

NeRFs là một công nghệ rất thú vị, công nghệ này cho phép hệ thống AI có thể tổng hợp các góc nhìn mới của một khung cảnh chỉ từ một vài hình ảnh 2D làm tham chiếu. Bằng cách mô hình hoá cách ánh sáng lan truyền trong không gian, NeRF có thể tái tạo các cảnh 3D chi tiết với ánh sáng, bóng đổ và độ phản xạ với độ chân thực cao. Công nghệ này đặc biệt hữu ích cho các ứng dụng như tham quan không gian ảo, tạo góc nhìn mới cho AR/VR.

Generative Adversarial Networks (GANs)

GANs là một công nghệ sử dụng hai mạng nơ-ron là generator và discriminator, hai mạng này sẽ liên tục cạnh tranh nhau để tạo ra các hình ảnh tốt hơn. Trong Neural Rendering, GANs thường được sử dụng để tạo hoặc nâng cấp các texture có độ phân giải cao, bổ sung các chi tiết còn thiếu. Công nghệ này giúp nâng cao độ chân thực của bề mặt hoặc môi trường được dựng hình, giúp thu hẹp khoảng cách giữa kết quả thô và hình ảnh hoàn thiện sẵn sàng cho sản xuất.

Diffusion Models

Các mô hình Diffusion hoạt động bằng cách bắt đầu từ một khung hình với các vùng nhiễu ngẫu nhiên, sau đó dần dần khử nhiễu để tạo nên một hình ảnh có cấu trúc.

Trong công việc dựng hình và render, các Diffusion models cho phép tạo ra hình ảnh và animation có chất lượng rất cao với bề mặt chi tiết, ánh sáng và bóng đổ chân thực. Chúng nhanh chóng trở nên phổ biến vì hoạt động ổn định, tạo ra các kết quả đồng đều, sắc nét, rất hiệu quả trong các tác vụ AI Generative image và nội suy chuyển động trong video.

Neural Textures

Neural Textures là các bề mặt được tạo ra bằng AI, trông giống như hình ảnh và có thể gắn trực tiếp lên mô hình 3D. Khác với các Texture truyền thống có tính chất cố định và không thể thay đổi, Neural Textures có tính “động” và có thể “học”. Chúng sẽ tự điều chỉnh cho phù hợp với điều kiện ánh sáng, góc nhìn và bối cảnh 3D.

Nhờ đặc tính linh hoạt này, việc render các vật liệu có bề mặt phức tạp trở nên dễ dàng hơn rất nhiều. Ví dụ như vải vóc có hiệu ứng lấp lánh khi thay đổi góc nhìn, bề mặt cũ đi theo thời gian, hoặc thậm chí sự thay đổi của lỗ chân lông trên bề mặt da. Điều này giúp các hình ảnh 3D trở nên sống động như thật.

Các hãng công nghệ lớn đang tích hợp Neural Rendering vào sản phẩm như thế nào?

NVIDA và RTX Neural Rendering

NVIDIA là hãng công nghệ đi đầu trong ứng dụng Neural Rendering. Họ đã bắt đầu tích hợp công nghệ này trên các GPU RTX 20 series vào năm 2018. Trên nền tảng các GPU Blackwell RTX 50 series mới nhất, Neural Rendering được triển khai nhờ sự kết hợp của các nhân Shader đồ hoạ với các nhân Tensor. NVIDIA đã phát triển, nâng cấp một loạt các công nghệ dựa trên Neural Rendering như DLSS, Neural Radiance Cache, Neural Textures, Neural Faces hay Neural Materials để tham gia sâu vào cách tái tạo ánh sáng, vật liệu và không gian 3D.

Một số GPU NVIDIA Blackwell sử dụng Neural Rendering và các công nghệ render hiện đại như: 

• NVIDIA RTX 5070,
• NVIDIA RTX 5080, 
• NVIDIA RTX PRO 6000 Max-Q,
• NVIDIA RTX PRO 4500, 
• NVIDIA RTX PRO 4000, 
• NVIDIA RTX PRO™ 5000 72GB,
• NVIDIA RTX PRO 5000 48GB

Hướng tiếp cận mở của AMD

AMD tiếp cận Neural Rendering theo hướng cởi mở hơn, tập trung vào các giải pháp AI-accelerated nhưng ít phụ thuộc vào phần cứng chuyên biệt. Công nghệ như FSR sử dụng các thuật toán học máy và reconstruction để cải thiện hiệu suất render, dù mức độ tích hợp sâu vào pipeline chưa mạnh như NVIDIA.

Điểm mạnh của AMD nằm ở tính phổ cập và khả năng chạy trên nhiều nền tảng, phù hợp với hệ sinh thái mở và đa dạng phần cứng.

Intel tích hợp đồ hoạ AI vào kiến trúc mới

Intel đã phát triển công nghệ nâng cấp hình ảnh bằng AI với mã nguồn mở có tên gọi XeSS. Cùng với đó là các thế hệ GPU mới với khả năng tương thích rộng rãi  để mang Neural Rendering tới các workstation chuyên nghiệp.

Vai trò chuẩn hoá Neural Rendering của Microsoft

Microsoft không trực tiếp sản xuất GPU, nhưng lại đóng vai trò chủ chốt để đưa Neural Rendering trở thành một phần của nền tảng đồ hoạ hiện nay. Thông qua DirectX và các cập nhật mới trong Shader Model, Microsoft đang tạo điều kiện để các tác vụ Neural có thể chạy trực tiếp trong pipepline đồ hoạ thay vì chỉ tồn tại dưới dạng giải pháp riêng lẻ của từng hãng phần cứng.

Kết luận

Neural Rendering không chỉ là một công nghệ hỗ trợ, mà là sự thay đổi nền tảng trong cách hình ảnh 3D được tạo ra. Việc kết hợp AI với đồ họa truyền thống đang tái định hình toàn bộ quy trình làm việc trong các lĩnh vực đồ họa chuyên sâu, từ game, điện ảnh, VFX cho tới mô phỏng thời gian thực, giúp cân bằng hiệu quả hơn giữa chất lượng hình ảnh, hiệu năng và chi phí đầu tư. Trong bối cảnh yêu cầu đồ họa ngày càng khắt khe, Neural Rendering chính là chìa khóa để ngành đồ họa tiếp tục phát triển mà không bị giới hạn bởi cách tiếp cận phần cứng thuần túy trước đây.

Song song với sự chuyển dịch đó, việc lựa chọn nền tảng phần cứng phù hợp cũng trở nên quan trọng hơn bao giờ hết. CNTTShop đang đóng vai trò như một cầu nối, giúp cá nhân và doanh nghiệp tiếp cận hiệu quả hơn với những công nghệ đồ họa hiện đại như GPU NVIDIA và các workstation thế hệ mới, sẵn sàng cho kỷ nguyên Neural Rendering đang hình thành.