Unlimited Detail : สุดยอดเทคโนโลยีเรนเดอร์ภาพชนิดไร้ขีดจำกัด!

head

ตลอดระยะเวลาประวัติศาสตร์เกือบครึ่งศตวรรษของเทคโนโลยีการเรนเดอร์วัตถุสามมิตินั้น กฎตายตัวอย่างหนึ่งคือ ยิ่งเราเพิ่มรายละเอียดและความสมจริงของวัตถุและโมเดลภายในฉากเข้ามามากเท่าใด เรายิ่งสูญเสียประสิทธิภาพในการแสดงผลไปมากเท่านั้น ซึ่งหมายถึงเกมที่เราเล่นก็จะกระตุกมากตามไปด้วย กล่าวคือ เทคโนโลยีการเรนเดอร์วัตถุสามมิติในปัจจุบันนี้ส่วนใหญ่แล้วจะมีพื้นฐานมาจากการที่นำวัตถุหลายเหลี่ยมหรือโพลีกอน (Polygon) ประกอบกันเป็นรูปเป็นร่างต่างๆ ตามแต่ที่นักออกแบบต้องการ ยิ่งมีจำนวนโพลีกอนมากเท่าใด รายละเอียดทางด้านรูปทรง (Geometry) ของวัตถุก็จะสมจริงมากขึ้น เช่น ใบหน้าของตัวละครมีลักษณะโค้งมน ไม่เหลี่ยม เป็นต้น ทว่าเทคนิคนี้มีข้อเสียมากอยู่ข้อหนึ่งก็คือ ยิ่งเราเพิ่มจำนวนโพลีกอนเข้าไปมากเท่าใด ระบบก็ต้องการทรัพยากรจากชิพกราฟิกมากขึ้นเท่านั้น (และนั่นคือเหตุผลสำคัญที่ทำให้ทั้ง AMD และ NVDIA หาเรื่องออกชิพกราฟิกมาดูดตังค์จากกระเป๋าเราแทบทุกปี) และถึงแม้ในปัจจุบันจะมีเทคโนโลยีอื่นๆ เช่น Ray Tracing หรือ Voxels ที่ผู้พัฒนาเกมสามารถนำมาใช้แทนเทคนิคการเพิ่มจำนวนโพลีกอนได้ แต่ทั้งสองเทคนิคนั้นสามารถประมวลผลได้ช้ามากจนไม่คุ้มค่าที่จะนำมาใช้งาน

ตัวอย่างภาพที่ใช้เทคนิคกาเรนเดอร์โดยใช้โพลีกอนในปัจจุบัน จะเห็นได้ชัดว่าไม่ว่าจะเพิ่มจำนวนโพลีกอนเข้าไปมากเท่าใด เวลามองวัตถุใกล้ๆ เราก็ยังเห็นเป็นเหลี่ยมๆ อยู่ดี
ตัวอย่างภาพที่ใช้เทคนิคกาเรนเดอร์โดยใช้โพลีกอนในปัจจุบัน จะเห็นได้ชัดว่าไม่ว่าจะเพิ่มจำนวนโพลีกอนเข้าไปมากเท่าใด เวลามองวัตถุใกล้ๆ เราก็ยังเห็นเป็นเหลี่ยมๆ อยู่ดี

แต่จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อในอนาคตอันใกล้นี้เรากำลังจะมีเทคโนโลยีใหม่ ที่ไม่เพียงแต่โยนเทคนิคเก่าเก็บอย่างโพลีกอน และเทคนิคการให้รายละเอียดพื้นผิวและแสงเงาแบบเดิมๆ ทิ้งไปเท่านั้น แต่ยังสามารถให้รายละเอียดทางด้านรูปทรงอย่างไม่จำกัดถึงในระดับอะตอมของวัตถุในแบบรีลไทม์ และไม่ต้องการทรัพยากรจากชิพกราฟิกมากมายมหาศาลอย่างเช่นปัจจุบัน อีกทั้งยังสามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้กับเกมทั้งบนเครื่องพีซี คอนโซล และบนมือถือได้อีกด้วย?

ที่ผมกล่าวไปทั้งหมดนั้นอาจฟังดูเหมือนไม่น่าจะเป็นไปได้ แต่นี่คือสิ่งที่ผู้พัฒนาสัญชาติออสเตรเลียกำลังคร่ำเคร่งพัฒนากันอย่างหามรุ่งหามค่ำอยู่ครับ โดยเทคโนโลยีนี้มีชื่อเรื่องตรงๆ เลยว่า Unlimited Detail (UD) ตามความสามารถของมัน โดยผู้ที่อยู่เบื้องหลังคือนาย Bruce Dell อดีตผู้จัดการซูเปอร์มาเก็ตประจำแดนจิงโจ้ที่มีความหลงใหลในเทคโนโลยีกราฟิกสามมิติอย่างยิ่ง และอีกคนหนึ่งคือนาย Greg Douglas ผู้คร่ำหวอดในวงการเกมที่เคยอยู่ในทีมพัฒนา Auran ที่ประเทศออสเตรเลีย

เอนจิ้นเกมที่สร้างวัตถุในระดับอะตอม

โดยหลักการเบื้องต้นของ UD นั้นคือ แทนที่จะเรนเดอร์วัตถุในฉากจากโพลีกอนอย่างที่ทำกันในปัจจุบัน แต่ UD นั้นจะใช้ “จุด” หรือที่ทางผู้พัฒนาเรียกว่า “อะตอมสามมิติ” (3D Atom) ในการเรนดอร์แทน ซึ่งแต่ละอะตอมนั้นจะมีค่าแกน X, Y และ Z บอกตำแหน่งที่อยู่ของอะตอมในวัตถุที่ต้องการขึ้นรูปทรงขึ้นมา อีกทั้งในแต่ละอะตอมยังบรรจุค่าต่างๆ อีกมากไม่ว่าจะเป็นสี การสะท้อนแสง ฯลฯ อีกด้วย

ตัวอย่างรายละเอียดอันน่าทึ่งของวัตถุที่ใชแทคโนโลยี UD ในการเรนเดอร์ จะเห็นได้ว่ามีรายละเอียดมาก และวัตถุนั้นแทบไม่มีเหลี่ยมมุมเลย
ตัวอย่างรายละเอียดอันน่าทึ่งของวัตถุที่ใชแทคโนโลยี UD ในการเรนเดอร์ จะเห็นได้ว่ามีรายละเอียดมาก และวัตถุนั้นแทบไม่มีเหลี่ยมมุมเลย

ซึ่งเมื่อนำเจ้าอะตอมดังกล่าวมารวมตัวกัน ก็จะได้สิ่งที่ทาง UD เรียกว่า “Point Cloud” ซึ่งมีความสามารถในการประมวลผลขึ้นรูปทรงได้อย่างมีประสิทธิภาพกว่าเดิมมาก กล่าวคือ เทคนิคการเรนเดอร์วัตถุแบบดั้งเดิมนั้นจะใช้โพลีกอนหลายๆ อันประกอบกันเป็นรูปทรงตามที่ได้กล่าวไป ซึ่งยิ่งจำนวนโพลีกอนในวัตถุมากเท่าใดรายละเอียดและความสมจริงก็จะเพิ่มมากขึ้นเท่านั้น แต่คงต้องยอมรับว่าในปัจจุบันเมื่อเราซูมเข้าไปดูวัตถุใกล้ๆ ภายในเกมนั้นเราก็ยังเห็นวัตถุเป็นเหลี่ยมอยู่ดี แม้เราจะเพิ่มจำนวนโพลีกอนมากไปเท่าใดก็ตาม ซึ่งส่งผลให้วัตถุ เช่น ใบไม้นั้นดูแบนๆ ไม่มีมิติ และบริเวณลำต้นก็เป็นเหลี่ยมๆ ดูไม่สมจริง

แต่การทำงานของ UD นั้นจะต่างออกไป กล่าวคือ แทนที่วัตถุต่างๆ จะประกอบไปด้วยโพลีกอน วัตถุที่ใช้เทคโนโลยี UD ในการเรนเดอร์นั้นจะประกอบไปด้วยจุด ซึ่งจะให้รายละเอียดในระดับอะตอม ที่ไม่ว่าเราจะซูมเข้าซูมออกวัตถุและฉากเข้าไปมากเท่าใด รายละเอียดของภาพที่ปรากฏบนหน้าจอก็ยังคงอยู่ไม่เปลี่ยนแปลง แต่ข้อเสียก็คือในการเรนเดอร์ฉากฉากหนึ่งนั้นต้องใช้จำนวนของจุดอะตอมมากมายมหาศาล ซึ่งต้องใช้กำลังจากเครื่องคอมพิวเตอร์มากตามไปด้วย แต่จะว่าไปแล้ว เทคนิคโพลีกอนที่ใช้กันในปัจจุบันก็ประสบปัญหาเดียวกัน ซึ่งก็มีวิธีการแก้ปัญหาคือนักออกแบบต้องใช้เทคนิคที่เรียกว่า Distance Modeling คือสร้างโมเดลของวัตถุเดียวกันหลายๆ ชิ้นที่มีรายละเอียดมากน้อยต่างกัน เพื่อใช้ในกรณีที่วัตถุดังกล่าวมีตำแหน่งใกล้ไกลต่างกันนั่นเอง กล่าวคือ ถ้าวัตถุอยู่ใกล้ ระบบก็จะดึงวัตถุที่มีรายละเอียดมากขึ้นมาแสดง ถ้าเราอยู่ไกลจากวัตถุนั้น ระบบก็จะแสดงวัตถุเดียวกันแต่มีรายละเอียดที่น้อยกว่าแทน เพื่อเป็นการประหยัดกำลังของชิพกราฟิกนั่นเองครับ

แต่ทาง UD ก็มีวิธีการแก้ไขปัญหานี้แบบเฉพาะด้วยอัลกอริธึม Point Cloud ของตน ซึ่งจะทำการค้นหาและสร้างจำนวนจุดขึ้นมาตามจำนวนพิกเซลที่ปรากฏบนหน้าจอของผู้เล่น โดย Dell ได้ขยายความว่า “เราเพียงแต่สร้างจำนวนจุดอะตอมเท่าที่ต้องการเท่านั้น เราไม่ได้แตะต้องส่วนอื่นๆ เลย” หรือกล่าวอีกนัยหนึ่งคือจำนวนงาน (Workload) ที่คอมพิวเตอร์จะคำนวณนั้นจะขึ้นอยู่กับความละเอียดหน้าจอของผู้เล่นเป็นสำคัญ ไม่ใช่รายละเอียดของรูปทรงของฉากที่ทำการเรนเดอร์ ผลที่ได้คือรายละเอียดรูปทรงอันสวยงามสมจริงนั่นเองครับ

ตัวอย่างวัตถุที่ใช้เทคโนโลยี UD ในการเรนเดอร์ ซึ่งแต่ละชิ้นที่เห็นนั้นประกอบขึ้นมาจากจุดอะตอมเล็กๆ รวมตัวกันเป็นวัตถุหนึ่งชิ้น ไม่ใช่โพลีกอนแบนๆ แต่อย่างใด
ตัวอย่างวัตถุที่ใช้เทคโนโลยี UD ในการเรนเดอร์ ซึ่งแต่ละชิ้นที่เห็นนั้นประกอบขึ้นมาจากจุดอะตอมเล็กๆ รวมตัวกันเป็นวัตถุหนึ่งชิ้น ไม่ใช่โพลีกอนแบนๆ แต่อย่างใด

และที่สำคัญคือ Dell อ้างว่าอัลกอริธึมการทำงานนี้มีประสิทธิภาพมาก ถึงขนาดที่สามารถทำงานโดยใช้ทรัพยากรจากแกนของซีพียูเพียงแกนเดียวได้ และไม่ต้องใช้กำลังจากการ์ดกราฟิกด้วยซ้ำ นอกจากนั้นยังสามารถทำการ Scale Down หรือปรับประสิทธิภาพการทำงานตามกำลังของซีพียูได้อีกด้วย ซึ่งหมายความว่าเราสามารถเล่นเกมที่ใช้เทคโนโลยีนี้ได้ทั้งบนโน้ตบุ๊ก เน็ตบุ๊ก และสมาร์ทโฟนได้อย่างไม่มีปัญหา แต่ทางทีมพัฒนา UD ก็ได้ยอมรับว่าเมื่อความละเอียดหน้าจอมากขึ้น ผู้ใช้ก็ต้องการซีพียูที่มีประสิทธิภาพสูงตามไปด้วย แต่ก็ไม่ใช่เรื่องเสียหายอะไร เพราะว่าปกติแล้วสมาร์ทโฟนนั้นมักมีความละเอียดหน้าจอที่ไม่สูงมากอยู่แล้ว

ปัญหาที่ยังไม่มีคำตอบ (ที่ชัดเจน)

ถึงแม้เทคโนโลยีการเรนเดอร์ภาพในระดับอะตอมนี้จะฟังดูดีเท่าใดก็ตาม ทางทีมพัฒนา UD ยังคงต้องทำการบ้านอีกสักระยะ และยังคงต้องไขปัญหาต่างๆ อีกมาก ยกตัวอย่างเช่น เทคโนโลยี UD จะทำการลงพื้นผิว และให้แสงเงากับวัตถุได้อย่างไร? ซึ่งนาย Dell ก็ได้ให้คำตอบว่า “เทคนิคในปัจจุบันนั้นจะใช้วิธีในการระบายพื้นผิวแบนๆ ลงบนโพลีกอนในแต่ละด้าน แต่จุดอะตอมแต่ละจุดที่เทคโนโลยี UD ใช้นั้นนอกจากจะระบุตำแหน่งที่จะไปอยู่บนวัตถุแล้ว ยังระบุค่าสี และการสะท้อนต่างๆ ไว้ด้วย” ซึ่งจะแตกต่างจากเทคนิค Bump Mapping ตรงที่ตัวระบบนั้นจะไม่ทำการจำลองรายละเอียดทางรูปทรงขึ้นมาบนพื้นผิวเพื่อให้ดูมีรายละเอียดเพิ่มขึ้นเท่านั้น แต่วัตถุนั้นๆ จะมีรายละเอียดอันเยี่ยมยอดเลยมาตั้งแต่ต้น

4

ภาพนี้เป็นตัวอย่างที่ดีของเทคโนโลยี UD ซึ่งปกติแล้วการที่จะเรนเดอร์วัตถุ เช่น ใบไม้บนต้นไม้ให้เต็มป่าดังภาพนั้นต้องใช้โพลีกอนจำนวนมหาศาล แต่ด้วย UD นั้น ตัวอัลกอริธึมจะทำการสร้างจุดอะตอมขึ้นมาเท่าที่ปรากฏบนจอเท่านั้น และไม่แตะต้องส่วนอื่นเลย จึงทำให้ประหยัดทรัพยากรไปได้มาก

ที่แน่นอนก็คืออัลกอริธึมการทำงานของ UD นั้นจะดูรวมศูนย์มากกว่า ในขณะที่เทคโนโลยีโพลีกอนแบบเดิมนั้นจะเป็นเรียงลำดับชั้นการทำงานไป กล่าวคือ เริ่มจากการขึ้นโครงของวัตถุโดยใช้โพลีกอน จากนั้นจึงลงรายละเอียดพื้นผิวลงไปบนผิวหน้าของโพลีกอนดังกล่าว และสุดท้ายจึงใส่แสงเงาและจำลองรายละเอียดทางรูปทรงเข้าไปเพื่อให้ภาพดูสมจริง แต่ UD นั้นจะมีทุกอย่างให้แล้วเสร็จเลยมาตั้งแต่เป็นจุดอะตอมเล็กๆ

แต่อย่างไรก็ตาม ทางทีมพัฒนา UD ยังมีประเด็นต่างๆ ให้คิดถึงอยู่อีกมาก ไม่ว่าจะเป็นปริมาณแบนด์วิดธ์ของหน่วยความจำที่ต้องใช้การส่งข้อมูลมากมายมหาศาลกลับไปมาระหว่างเอนจิ้นเกมและซีพียู แต่ที่สำคัญที่สุดก็เห็นจะเป็นเรื่องที่ว่า จะทำอย่างไรให้บรรดาค่ายเกมและผู้พัฒนาฮาร์ดแวร์ต่างๆ หันมาชำเลืองมองเทคโนโลยีนี้ หลังจากที่ลงทุนค่าวิจัยและพัฒนานับล้านเหรียญในแต่ละปีไปกับการพัฒนาศักยภาพการเรนเดอร์ภาพแบบโพลีกอนไปแล้ว? ซึ่งทาง Dell ก็ให้คำตอบว่า ในตอนนี้ทางทีมงานกำลังพัฒนาความสัมพันธ์อันดีกับผู้ผลิตรายใหญ่ๆ อยู่ ซึ่งเขาไม่สามารถเอ่ยนามได้ อย่างไรก็ดี จะว่าไปแล้วถ้าเทคโนโลยี UD สามารถทำได้อย่างที่คุยแล้วละก็คงทำให้ค่ายฮาร์ดแวร์กราฟิกใหญ่ๆ อย่าง AMD และ NVIDIA ต้องหนาวๆ ร้อนๆ กันเลยทีเดียว เพราะเราอาจไม่จำเป็นต้องพึ่งกำลังจากจีพียูในการเรนเดอร์อีกต่อไป ซึ่งในกรณีนี้ทาง Dell ก็ได้ชี้แจงเพิ่มเติมว่า ในตอนนี้ทางทีมพัฒนาเองก็กำลังสองจิตสองใจอยู่ เนื่องจากหัวใจหลักของ UD นั้นคือต้องการให้ผู้ใช้เครื่องที่มีสเป็กซีพียูและชิพกราฟิกไม่สูงมากสามารถเสพภาพแบบสามมิติได้อย่างมีอรรถรส แต่ในขณะเดียวกันทางทีมงานก็กำลังคือยู่ว่าจะทำอย่างไรดีกับพีซีที่มีการ์ดกราฟิกและซีพียูที่มีประสิทธิภาพสูง

นอกจากผู้บริโภคทั่วไปที่จะได้รับชมภาพกราฟิกอันสวยงามโดยที่ไม่ต้องเครื่องมีซูเปอร์คอมพิวเตอร์แล้ว กลุ่มที่จะได้ประโยชน์จากเทคโนโลยีนี้อีกนั่นคือบรรดาผู้พัฒนาที่ไม่ต้องวุ่นวายกับเทคนิค Distance Modeling อีกต่อไป และสามารถนำเอนจิ้นที่ใช้เทคโนยี UD นี้ไปใช้กับเกมทั้งบนพีซี คอนโซล และบนมือถือได้เลย โดยไม่ต้องเสียเวลาปรับเอนจิ้นให้เหมาะสมกับศักยภาพของเครื่องเล่นเกมแต่ละเครื่อง (และสาวกก็ไม่ต้องทะเลาะกันว่าเครื่องเกมไหนให้ภาพสวยงามกว่ากันอีกด้วย)

ที่ผมได้สาธยายไปทั้งหมดเกี่ยวกับเทคโนโลยี Unlimited Detail นั้นอาจฟังดูเหลือเชื่อมาก และไม่น่าจะเป็นไปได้ในตอนนี้ สำหรับใครที่กำลังกังขาถึงความสามารถของมันอยู่ (เช่นเดียวกับผม) แล้วละก็ ทางทีมผู้พัฒนาให้คำมั่นว่าจะออกตัวเดโมที่สามารถเล่นได้ภายในปีนี้ สำหรับผู้ที่สนใจศึกษารายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับเทคโนโลยีตัวนี้แล้วสามารถเข้าไปที่เว็บไซต์  www.unlimiteddetailtechnology.com เพื่อทราบรายละเอียดและรับชมภาพสกรีนช็อตเพิ่มเติมได้ครับ

Advertisements

ใส่ความเห็น

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  เปลี่ยนแปลง )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out /  เปลี่ยนแปลง )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  เปลี่ยนแปลง )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  เปลี่ยนแปลง )

Connecting to %s