Tóm tắt nhanh
- Microsoft đưa Clustered Geometry và Partitioned TLAS vào bản preview của DirectX Raytracing trong Agility SDK 1.722.
- Clustered Geometry chia lưới thành các cụm nhỏ để tái sử dụng; Partitioned TLAS chỉ cập nhật các vùng cảnh có thay đổi.
- Trong mẫu thử trên Radeon RX 9070, tổng bộ nhớ acceleration structure giảm từ 7.519 MiB xuống 774 MiB, nhưng đây không phải kết quả đại diện cho game thương mại.
- Tính năng cần nhà phát triển tích hợp và hãng GPU cung cấp driver tương thích; người chơi chưa thể trông đợi game hiện tại tự tăng hiệu năng.
Microsoft đưa hai cơ chế mới vào bản preview DirectX Raytracing (DXR): Clustered Geometry và Partitioned Top-Level Acceleration Structure (PTLAS). Chúng nhắm vào phần công việc thường bị khuất sau hình ảnh ray tracing: dựng cấu trúc dữ liệu để GPU dò tia và cập nhật cấu trúc đó khi cảnh thay đổi.
Điểm đáng chú ý không nằm ở mức giảm VRAM tối đa gần 90% được Microsoft ghi nhận trong phép thử đứng riêng lẻ. Câu hỏi thực tế là liệu nhà phát triển có thể giữ hình học chi tiết hơn mà không phải dựng lại quá nhiều dữ liệu mỗi khung hình hay không. Microsoft gọi đây là thay đổi lớn nhất của DXR kể từ khi ra mắt năm 2018, nhưng hiện các API vẫn ở giai đoạn preview.
Chia hình học thành cụm nhỏ giúp tránh dựng lại cả khối dữ liệu
Ray tracing cần cấu trúc tăng tốc để tìm giao điểm giữa tia sáng và vật thể. Với cảnh có hình học động, cách truyền thống có thể buộc engine xây dựng lại cấu trúc Bottom-Level Acceleration Structure (BLAS) lớn sau khi vật thể biến dạng hoặc thay đổi. Chi phí này tăng nhanh khi cảnh có nhiều chi tiết, hoạt ảnh hoặc hình học được tạo trong lúc chơi.
Clustered Geometry chia lưới thành các Cluster Level Acceleration Structure (CLAS), mỗi cụm chứa tối đa 256 tam giác và 256 đỉnh. Game có thể gom các cụm này thành Cluster BLAS, dùng lại những cụm không đổi và chỉ xử lý phần cần cập nhật. Nếu nội dung thay đổi theo mức độ chi tiết hoặc được stream vào cảnh, engine cũng có thể ghép các cụm có sẵn thay vì dựng lại toàn bộ lưới từ đầu.
Cách chia nhỏ này có thể giúp ray tracing dùng cùng hình học chi tiết với phần dựng hình rasterization. Khi đó, bóng và phản xạ có cơ hội khớp với vật thể đang thấy trên màn hình hơn so với việc dùng một mô hình proxy ít đa giác để giảm chi phí. Đây là lợi ích về cách tổ chức dữ liệu; chất lượng cuối cùng vẫn tùy cách từng engine xây dựng và quản lý cảnh.
Partitioned TLAS giới hạn phần cảnh phải cập nhật
Clustered Geometry xử lý dữ liệu ở cấp vật thể, còn PTLAS nhắm tới cập nhật toàn cảnh. Với TLAS thông thường, một thay đổi nhỏ trong thế giới lớn vẫn có thể kéo theo công việc cập nhật đáng kể. PTLAS chia các instance thành những partition; vùng không đổi có thể giữ cấu trúc đã dựng, trong khi vùng có thay đổi được cập nhật riêng.
Nhà phát triển có thể gom các vật thể gần nhau vào partition theo không gian, còn vật thể di chuyển liên tục có thể đặt vào partition toàn cục riêng. Cách chia không miễn phí: partition chồng lấn có thể làm quá trình dò tia tốn thêm, và việc gom nhóm nào tốt còn tùy bố cục cảnh cũng như tần suất vật thể di chuyển. Vì vậy PTLAS là công cụ để engine chọn cách đánh đổi, không phải một nút bật tự động đem lại cùng mức lợi ích ở mọi trò chơi.
Con số 89,7% đến từ một mẫu thử chuyên biệt
Trong mẫu D3D12 Clustered Geometry của Microsoft chạy trên AMD Radeon RX 9070, tổng bộ nhớ acceleration structure, bao gồm TLAS, giảm từ 7.519 MiB khi dựng lại BLAS theo cách truyền thống xuống 774 MiB với Clustered Geometry. Microsoft cũng ghi nhận tốc độ khung hình trong phép thử tăng từ 1,2 lên 79 FPS, thời gian chuẩn bị và dựng acceleration structure mỗi khung hình giảm từ 788 xuống 3,11 ms, còn thời gian GPU ray tracing giảm từ 72,6 xuống 9,27 ms.
| Chỉ số trong mẫu thử của Microsoft | Traditional BLAS rebuild | Clustered Geometry |
|---|---|---|
| Tốc độ khung hình | 1,2 FPS | 79 FPS |
| Chuẩn bị/dựng acceleration structure mỗi khung hình | 788 ms | 3,11 ms |
| Thời gian GPU ray tracing mỗi khung hình | 72,6 ms | 9,27 ms |
| Tổng bộ nhớ acceleration structure, gồm TLAS | 7.519 MiB | 774 MiB |
| Bộ nhớ acceleration structure cho phần tĩnh | 723 MiB | 527 MiB |
| Bộ nhớ acceleration structure cho phần hoạt ảnh | 6.794 MiB | 244 MiB |
| Scratch memory dựng phần tĩnh | 1,83 MiB | 526 MiB |
| Scratch memory dựng phần hoạt ảnh | 8,25 MiB | 179 MiB |
Số liệu: Microsoft DirectX Developer Blog, thử nghiệm D3D12 Clustered Geometry trên AMD Radeon RX 9070.
Kết quả cho thấy mức giảm bộ nhớ rất lớn trong workload mà mẫu thử nhắm tới, nhưng phần scratch memory tăng mạnh ở hai phép dựng. Microsoft lưu ý đây là môi trường thử nghiệm tổng hợp với kịch bản hình học động cực đoan; không nên suy ra mọi game sẽ giảm VRAM hoặc tăng FPS theo cùng tỷ lệ. Game thực tế còn phụ thuộc vào lượng hình học thay đổi, cách engine triển khai, ngân sách bộ nhớ tạm và driver.
API mở rộng đường tích hợp, chưa biến thành lợi ích tức thì cho người chơi
Việc đưa các cơ chế này vào DirectX tạo một đường tích hợp chung thay vì chỉ dựa trên giải pháp riêng của một hãng. Microsoft cho biết các tính năng không đòi hỏi năng lực phần cứng mới ngoài khả năng ray tracing hiện có, nhưng vẫn cần driver hỗ trợ và mã game gọi API tương ứng. SDK 1.722 hiện là bản preview, nên nhà phát triển còn phải thử nghiệm trước khi đưa thay đổi vào sản phẩm phát hành.
Danh sách hỗ trợ Microsoft công bố gồm toàn bộ GPU RTX của NVIDIA, Radeon RX 9000 của AMD, Intel Arc B-Series và một số bộ xử lý Core Ultra (200V, Series 3). Qualcomm nhắm hỗ trợ trên Snapdragon X2 vào quý I hoặc quý II năm 2027. Microsoft cũng lưu ý khả năng hỗ trợ một số GPU ray tracing cũ hơn vẫn cần được xác định; hãng phần cứng có thể không triển khai nếu phát hiện vấn đề hiệu năng.
Với game thủ dùng card tầm trung, hướng đi này đáng theo dõi vì giảm chi phí dựng cảnh có thể giúp engine dành thêm ngân sách cho hình học chi tiết hoặc ray tracing. Tuy vậy, nó không tự nâng cấp card 8–12 GB thành GPU mạnh hơn, cũng không làm game cũ thay đổi nếu nhà phát triển không cập nhật engine và phát hành bản hỗ trợ. Thời điểm có thể đánh giá tác động thật sẽ đến khi các game thương mại công bố tích hợp và có phép đo độc lập trên nhiều cấu hình.
Nguồn tham khảo: Microsoft DirectX Developer Blog; Digital Foundry; PC Gamer.
