Unreal Engine 5.4: Cải Thiện Hiệu Suất Đáng Kể và Tính Năng Mới, Nhưng Còn Vấn Đề Giật Hình?

Unreal Engine 5.4 đã đạt đến một cột mốc mới trong việc phát hành phiên bản, với phiên bản 5.4. Cùng với công nghệ đặt nền móng cho các phiên bản tiếp theo của engine, nhà phát triển Epic Games hứa hẹn sẽ cải thiện đáng kể hiệu suất với việc sử dụng CPU hiệu quả hơn, có thể giải quyết một vấn đề phổ biến mà chúng ta đã thấy trên PC và console trong thế hệ này. Tất nhiên, phiên bản mới này cũng bao gồm các cải tiến về mặt hình ảnh, bao gồm cả hệ thống đồ họa Nanite và công nghệ Temporal Super Resolution (TSR) upscaling. Chúng tôi đã kiểm tra phiên bản engine mới nhất này để xem mọi thứ hoạt động như thế nào và để có cái nhìn về loại cải tiến hiệu suất có thể có trong phiên bản mới.

Hình ảnh bìa cho video YouTube

Dù rất ấn tượng, demo đầu tiên của Unreal Engine 5.0 với tên gọi The Matrix Awakens vào năm 2021 đã cho thấy những vấn đề cốt lõi về hiệu suất mà Epic đang cố gắng giải quyết với phiên bản 5.4. Khi di chuyển qua thành phố trong demo Matrix với tốc độ cao trên PlayStation 5, hiệu suất giảm mạnh, khi engine phải xử lý việc tải các khu vực mới. Đây chỉ là một demo, tất nhiên, không phải là một trò chơi hoàn chỉnh, nhưng các chỉ số dưới 30fps và các cú giật frame-time cùng với việc điều chỉnh độ phân giải động cho thấy một hạn chế nghiêm trọng về CPU trên phần cứng console. Điều này đã được xác nhận với demo City Sample trên PC vào năm 2022, nơi các chỉ số sử dụng CPU và GPU đơn giản cho thấy sự tắc nghẽn CPU nghiêm trọng ngay cả trên các CPU hiện đại mạnh mẽ như Ryzen 7 7800X3D.

Logic mà nói, điều này hoàn toàn hợp lý. Nhiều tính năng nổi bật nhất của UE5 có thành phần CPU đáng kể, như MetaHuman, streaming thế giới mở, ray tracing phần cứng và Nanite, và do đó đòi hỏi hiệu suất CPU cao. Quan trọng hơn, bạn thường bị giới hạn bởi hiệu suất đơn luồng, vì vậy các CPU có nhiều lõi hơn không thể tăng hiệu suất một cách có ý nghĩa bằng cách phân bổ tải qua nhiều lõi và luồng. Với việc cả PC giá rẻ và console thường có số lượng lõi từ sáu đến tám và số lượng trò chơi Unreal Engine 5 đang ra mắt ngày càng tăng, đó là một tiềm năng hiệu suất chưa được khai thác.

Hình ảnh so sánh hiệu suất Unreal Engine 5.4

Giới thiệu Unreal Engine 5.4. Có khá nhiều thay đổi ở đây, nhưng thay đổi lớn nhất và quan trọng nhất là việc song song hóa renderer – cơ bản là chia nhỏ luồng render để sử dụng hiệu quả hơn các CPU đa lõi. Thay đổi này có tác động sâu sắc đến hiệu suất khi so sánh bản benchmark thành phố của Unreal Engine giữa các phiên bản 5.0 và 5.4. Trong tình huống bị giới hạn bởi CPU trên Ryzen 7 7800X3D, tốc độ khung hình cao hơn 42% trong phiên bản 5.4.

Nói cách khác, bạn đang chuyển từ việc không có cơ hội đạt được 60fps trên một trong những CPU chơi game tốt nhất – một CPU mà thậm chí không có sẵn khi demo UE5 đầu tiên ra mắt! – đến việc dễ dàng đẩy tốc độ khung hình lên tới 80. Đó là một cải tiến hiệu suất tổng thể rất lớn, mặc dù nội dung và cài đặt vẫn giữ nguyên, và chủ yếu là nhờ vào việc sử dụng CPU hiệu quả hơn.

Điều này là tin tốt cho PC, nhưng cũng là một lợi ích cho console. Mặc dù chúng tôi không thể chạy demo UE 5.4 trực tiếp trên console như trên PC, nhưng chúng tôi có thể sử dụng PC Frankenstein của mình để có cái nhìn về cách phần cứng tương đương với console hiện tại hoạt động. PC này được trang bị card đồ họa AMD RX 6700, gần giống với card đồ họa trong PS5, và bộ kit desktop 4800S, đó là APU thực tế từ Xbox Series X. Sự kết hợp này lý thuyết có thể mang lại hiệu suất tương tự như console hiện tại, nhưng thực tế tốc độ khung hình thấp hơn nhiều so với những gì chúng ta tưởng tượng trên cài đặt ‘epic’.

Dù sao, chúng tôi nhận được mức tăng trung bình tốc độ khung hình là 60% khi chạy qua các con phố giữa các phiên bản 5.0 và 5.4, kèm theo các frame-time ít bị giật hơn khi chúng tôi bắt đầu bị giới hạn bởi GPU. Khi bay qua thành phố, gây áp lực nhiều hơn cho CPU, sự khác biệt này chuyển sang 80%. Mặc dù bài kiểm tra này không phản ánh hiệu suất thực tế của console, nhưng nó cho thấy rằng các cải tiến phiên bản UE giúp các cấu hình thấp hơn nhiều hơn so với các cấu hình cao cấp, tương đối mà nói.

Mặc dù Unreal Engine 5.4 cho thấy sự cải thiện hiệu suất trung bình thuyết phục, nhưng engine vẫn còn một chặng đường dài để đi về các tình huống hiệu suất khác. Như tôi đã nhiều lần chỉ ra trong các bài viết của Digital Foundry, UE có một vấn đề lớn về giật hình do biên dịch shader. Có nhiều lý do cho điều này, nhưng bạn có thể thấy vấn đề này rất rõ ràng khi lần đầu tiên chạy demo thành phố Matrix trong phiên bản 5.0 – các cú giật frame-time lớn lên đến hàng trăm mili giây. Để khắc phục điều này, các nhà phát triển thường sử dụng bước biên dịch shader thủ công, nhưng điều này rất tốn công sức cho nhà phát triển để chuẩn bị và yêu cầu một cách tiếp cận kỹ lưỡng để thu thập tất cả các shader.

Do đó, Epic đã chuyển sang hệ thống lưu trữ shader tự động từ phiên bản Unreal Engine 5.1, biên dịch shader theo yêu cầu trên các luồng CPU nền. Hệ thống tự động này loại bỏ các cú giật khó chịu nhất với bộ nhớ cache shader ‘lạnh’, nhưng bạn vẫn cần biên dịch shader đúng cách để tối ưu hóa hiệu suất và giảm thiểu giật hình.

Mặc dù công nghệ lưu trữ shader tự động là một công nghệ tuyệt vời, nhưng vẫn còn một khoảng cách lớn về hiệu suất và ổn định giữa bộ nhớ cache shader ‘lạnh’ và ‘ấm’. Dù có tiến bộ này, ngay cả các trò chơi như Fortnite của Epic, chạy trên UE 5.4 và sử dụng sự kết hợp của hệ thống lưu trữ bất đồng bộ tự động và bước biên dịch shader, vẫn có thể gặp vấn đề. Chơi trò chơi lần đầu tiên trên một PC mạnh mẽ với RTX 4090 và Ryzen 7 7800X3D ở độ phân giải 1080p để cố tình giảm tải cho GPU, trò chơi không khóa ở mức 60fps hoàn hảo – và thực tế là các cú giật rất rõ ràng ở đây trong trận đấu Fortnite đầu tiên của chúng tôi ngay cả trước khi rời khỏi xe buýt. Thực tế, phải đến khoảng trận đấu thứ 8 hoặc khoảng một giờ chơi, tôi mới ngừng thấy các cú giật frame-time lớn khi di chuyển đến các khu vực mới của thế giới trò chơi. Với việc một trò chơi được phát triển với sự hỗ trợ của các kỹ sư UE5 của Epic và với ngân sách khổng lồ vẫn gặp phải những vấn đề này trên một PC cấp flagship, rõ ràng là vẫn còn một số thách thức cố hữu.

Sức khỏe của khung hình cũng có thể được cải thiện. Nếu chúng ta quay lại demo thành phố Matrix trong phiên bản 5.4, rõ ràng là vẫn còn các cú giật vào khu vực 33.3ms mỗi vài giây – điều này có thể nhìn thấy ngay cả trên các màn hình VRR tốt nhất hiện có. Thực tế, các frame-time giật giật này có thể được coi là tệ hơn so với cùng thành phố trong phiên bản 5.0, do sự chênh lệch lớn hơn về frame-time. Vấn đề di chuyển qua thế giới trò chơi và gặp các cú giật lớn về frame-time là điều mà tôi gọi là giật hình khi di chuyển và đây là điều phổ biến trong nhiều trò chơi Unreal Engine. Unreal Engine 5.4, mặc dù giúp tăng tốc độ khung hình trung bình, dường như không giúp nhiều trong việc giảm giật hình khi di chuyển dựa trên kinh nghiệm của tôi.

Ngoài hiệu suất, các bản cập nhật của Unreal Engine kể từ phiên bản 5.0 đã bao gồm các cải tiến hình ảnh thú vị. Một ví dụ tốt là việc render kính, không bao gồm phản chiếu ray-traced trong phiên bản 5.0 nhưng có khi sử dụng cài đặt cao hơn trên PC trong phiên bản 5.4 để có kết quả hình ảnh nhất quán hơn.

Hình ảnh demo ánh sáng chất lượng cao hơn trong Unreal Engine 5.4

Một tính năng khác hướng đến PC mà Epic đã liên tục cập nhật kể từ phiên bản 5.0 là ánh sáng khi va chạm, làm cho ánh sáng trong phản chiếu trông thực tế hơn nhiều. Không có ánh sáng khi va chạm, các đối tượng động như mô hình nhân vật không có màu sắc trong phản chiếu, vì vậy đây có thể là một cải tiến đáng kể. Phản chiếu trong phiên bản 5.4 cũng thể hiện các kết cấu và vật liệu chi tiết và thực tế hơn trong phản chiếu, cùng với bóng ray-traced. Tính năng này hiện hoạt động tốt và chỉ có chi phí hiệu suất 13% trên RTX 4090 ở độ phân giải 4K gốc – vì vậy hãy mong đợi một tác động nhỏ hơn khi sử dụng các công nghệ upscaler như DLSS hoặc độ phân giải thấp hơn.

Một nâng cấp thú vị khác cho UE5 đến từ ánh sáng phát sáng, xử lý ánh sáng nhân tạo vào ban đêm của cảnh thành phố trong demo Matrix với ray tracing Lumen. Điều này đã được cải thiện đáng kể giữa các phiên bản 5.0 và 5.4, với độ phủ sóng rõ ràng hơn trên phiên bản mới hơn – mặc dù với chi phí là nhiều hiện tượng nhấp nháy từ các nguồn sáng phát sáng rất nhỏ ở xa (và thực tế là các nguồn sáng nói chung, trông có vẻ ít ổn định hơn trong phiên bản này).

Hướng tới tương lai sau phiên bản 5.4, có một vài điều thú vị để chờ đợi, nhưng theo tôi, điều thú vị nhất là Nanite được mở rộng để hoạt động trên các mô hình nhân vật. Tính năng này hiện đang thử nghiệm, nhưng đoạn phim do chuyên gia UE Dylan Browne từ Model Farm cung cấp rất ấn tượng. Nó cho phép chi tiết hình học gần như vô hạn bất kể camera đến gần nhân vật như thế nào, và trong trường hợp này, Dylan sử dụng nhiễu 3D kết nối với UV đang cuộn. Điều này tạo ra cảm giác của một bề mặt di chuyển sôi sục và không đều trên toàn bộ mô hình – rất tuyệt.

Hình ảnh hiển thị góc nhìn tam giác bình thường và Nanite của một nhân vật với Unreal Engine 5

Đây chỉ là một demo, tất nhiên, nhưng thật ấn tượng khi thấy tất cả những chi tiết đó được truyền tải bởi hình học cực kỳ dày đặc. Dễ dàng tưởng tượng loại chi tiết mà điều này có thể mở ra cho các trò chơi trong tương lai, chẳng hạn như hệ thống gây sát thương trên nhân vật cho các trò chơi kinh dị hoặc nhân vật biến đổi và thay đổi theo thời gian thực.

Rõ ràng là Unreal Engine 5.4 là một bản phát hành quan trọng, đặc biệt nếu mức tăng hiệu suất CPU khoảng 40% mà chúng tôi thấy trong demo Matrix là một dấu hiệu gì đó về loại cải thiện mà chúng ta có thể thấy trong các trò chơi hoàn chỉnh. Và, như chúng ta thấy ở nơi khác, UE 5.4 trông đẹp hơn 5.0 ở nhiều khía cạnh, đặc biệt là khi sử dụng các cài đặt chất lượng cao được thiết kế cho card đồ họa PC.

Cũng rõ ràng là UE sẽ được hưởng lợi từ các cải tiến hiệu suất thêm nữa, cụ thể là về sự ổn định của frame-time. Hệ thống lưu trữ shader vẫn cần được cải thiện thêm nếu trò chơi Fortnite của Epic là một thước đo chính xác – một trò chơi như thế này không nên giật hình quá mức trên một CPU cao cấp. Tôi muốn thấy một cách tiếp cận hệ thống hơn để giảm thiểu giật hình khi di chuyển, vì những điều này được tìm thấy khắp nơi trong demo Matrix và hầu hết các trò chơi UE5 hiện có.

FAQ

1. Unreal Engine 5.4 có cải thiện hiệu suất CPU như thế nào?
   Unreal Engine 5.4 cải thiện hiệu suất CPU bằng cách song song hóa renderer, cho phép sử dụng hiệu quả hơn các CPU đa lõi. Điều này dẫn đến tăng tốc độ khung hình đáng kể, lên đến 42% trong các tình huống bị giới hạn bởi CPU.

2. Các cải tiến hình ảnh trong Unreal Engine 5.4 là gì?
   Unreal Engine 5.4 bao gồm các cải tiến hình ảnh như hệ thống đồ họa Nanite, Temporal Super Resolution (TSR) upscaling, và các cải tiến về phản chiếu và ánh sáng khi va chạm.

3. Unreal Engine 5.4 có giải quyết được vấn đề giật hình do biên dịch shader không?
   Unreal Engine 5.4 giới thiệu hệ thống lưu trữ shader tự động, giúp giảm thiểu giật hình do biên dịch shader, nhưng vẫn cần biên dịch shader thủ công để tối ưu hóa hiệu suất và giảm thiểu giật hình hoàn toàn.

4. Các tính năng mới trong Unreal Engine 5.4 có ảnh hưởng như thế nào đến console?
   Các tính năng mới trong Unreal Engine 5.4, đặc biệt là việc sử dụng CPU hiệu quả hơn, có thể cải thiện hiệu suất trên console, mặc dù các bài kiểm tra trực tiếp trên console chưa được thực hiện.

5. Tương lai của Unreal Engine sau phiên bản 5.4 là gì?
   Tương lai của Unreal Engine sau phiên bản 5.4 bao gồm việc mở rộng Nanite để hoạt động trên các mô hình nhân vật, hứa hẹn mang lại chi tiết hình học gần như vô hạn cho các trò chơi trong tương lai.

6. Unreal Engine 5.4 có giải quyết được vấn đề giật hình khi di chuyển không?
   Unreal Engine 5.4 không giải quyết hoàn toàn vấn đề giật hình khi di chuyển, mặc dù nó cải thiện tốc độ khung hình trung bình. Các cú giật frame-time vẫn có thể xảy ra khi di chuyển qua thế giới trò chơi.

7. Làm thế nào để tối ưu hóa hiệu suất trong Unreal Engine 5.4?
   Để tối ưu hóa hiệu suất trong Unreal Engine 5.4, bạn nên sử dụng các cài đặt chất lượng cao một cách hợp lý, sử dụng các công nghệ upscaler như DLSS, và đảm bảo biên dịch shader thủ công để giảm thiểu giật hình.