GPU Render là gì? So sánh hiệu năng GPU Render và CPU Render chi tiết nhất

Trong thế giới đồ họa, dựng phim và thiết kế 3D, “render” là bước quyết định chất lượng cuối cùng của sản phẩm. Hai phương pháp phổ biến nhất hiện nay là GPU Render và CPU Render – mỗi loại có ưu, nhược điểm riêng. Vậy GPU Render là gì, khác gì so với CPU Render, và đâu là lựa chọn tối ưu cho bạn? Hãy cùng Nguyễn Công PC tìm hiểu chi tiết trong bài viết này!

1. GPU Render là gì?

GPU Render (hay còn gọi là Render bằng GPU) là quá trình tạo ra hình ảnh, hoạt ảnh, video hoặc mô hình 3D bằng cách sử dụng bộ xử lý đồ họa (Graphics Processing Unit - GPU) thay vì bộ xử lý trung tâm (CPU). GPU được thiết kế chuyên biệt để xử lý các tác vụ đồ họa song song, giúp tăng tốc độ render đáng kể so với phương pháp truyền thống.

GPU Render và CPU Render là hai phương pháp xử lý đồ họa phổ biến trong thiết kế và dựng hình 3D hiện nay.

Cấu trúc và nguyên lý hoạt động

* Cấu trúc Song song (Massively Parallel Architecture)

CPU có một số lượng nhỏ các lõi xử lý (Core) rất mạnh mẽ, được tối ưu cho các tác vụ đơn lẻ (single-threaded) và phức tạp.

GPU, ngược lại, có hàng ngàn nhân xử lý nhỏ hơn (ví dụ: CUDA Cores của NVIDIA hoặc Stream Processors của AMD), được tổ chức thành các đơn vị lớn.

CPU Render dựa trên sức mạnh của vi xử lý trung tâm để tính toán từng khung hình một cách tuần tự.

Cấu trúc này cho phép GPU thực hiện vô số phép tính cùng lúc (xử lý đa luồng), rất lý tưởng cho các tác vụ đồ họa như: tính toán màu sắc cho hàng triệu điểm ảnh, dò tia (ray tracing), mô phỏng ánh sáng và đổ bóng.

* Nguyên lý Ray Tracing (Dò tia)

Render 3D, đặc biệt là các phương pháp chân thực (physically-based rendering), dựa trên việc tính toán đường đi của hàng tỷ tia sáng.

GPU Render tận dụng hàng nghìn lõi xử lý song song để rút ngắn đáng kể thời gian kết xuất hình ảnh.

Đây là một nhiệm vụ có thể chia nhỏ và tính toán độc lập cho từng pixel, hoàn toàn phù hợp với cấu trúc song song của GPU.

Các GPU hiện đại (như NVIDIA RTX) còn tích hợp nhân Ray Tracing chuyên dụng (RT Cores) và nhân Tensor (cho khử nhiễu AI), giúp tăng tốc độ dò tia và xử lý hình ảnh nhanh hơn nữa.

* Bộ nhớ VRAM

GPU sử dụng bộ nhớ chuyên dụng tốc độ cao gọi là VRAM (Video RAM). Toàn bộ dữ liệu của cảnh (hình học, vật liệu, ánh sáng, texture) phải được tải vào VRAM trước khi quá trình render bắt đầu.

GPU lại vượt trội về tốc độ khi cần tạo ra hình ảnh nhanh trong thời gian thực.

Ưu điểm và hạn chế của GPU Render

2. CPU Render là gì?

CPU Render (hay Kết xuất bằng CPU - Central Processing Unit) là quá trình sử dụng bộ vi xử lý trung tâm (CPU), thường là "bộ não" của máy tính, để thực hiện tất cả các phép tính phức tạp cần thiết để tạo ra hình ảnh 2D hoặc 3D cuối cùng từ mô hình (scene) trong phần mềm đồ họa.

CPU thường cho kết quả chính xác hơn trong các cảnh phức tạp đòi hỏi tính toán vật lý chi tiết.

Đặc điểm của CPU trong Render

• Xử lý tuần tự: CPU được thiết kế để xử lý các tác vụ phức tạp một cách tuần tự (ít lõi, tốc độ xung nhịp cao). Nó mạnh về các phép tính logic và đơn luồng (single-thread) đòi hỏi độ chính xác cao.

CPU Render vẫn được ưa chuộng trong các studio cần chất lượng hình ảnh cực cao và độ ổn định tuyệt đối.

• Sử dụng RAM: Khi render, CPU có thể truy cập và sử dụng toàn bộ RAM hệ thống (System RAM). Đây là một ưu điểm lớn, cho phép nó xử lý các cảnh 3D cực kỳ lớn và chi tiết mà không lo hết bộ nhớ.

• Tính ổn định: Phương pháp này đã có lịch sử lâu đời và được nhiều phần mềm tối ưu, thường mang lại tính ổn định và độ chính xác cao nhất cho các kết quả cuối cùng trong sản xuất chuyên nghiệp.

CPU có thể làm việc tốt với những cảnh có lượng dữ liệu nặng và yêu cầu bộ nhớ lớn.

3. So sánh GPU Render và CPU Render