Ray Tracing là gì? Công nghệ này có gì đột phá? Những GPU nào hỗ trợ tính năng này?

Ray Tracing hiện đang là công nghệ đột phá, mang đến những trải nghiệm ấn tượng về hình ảnh trong các tựa game bom tấn. Vậy Ray Tracing là gì? Mang đến những ưu điểm nào cho người sử dụng. Hãy cùng Phúc Anh khám phá qua bài viết sau để hiểu rõ hơn nhé.

Công nghệ Ray Tracing là gì?

Ray Tracing (dò tia) là một kỹ thuật để tạo ra hình ảnh bằng cách dò đường đi của ánh sáng thông qua các điểm ảnh trên một mặt phẳng ảnh và dự đoán, mô phỏng hiệu ứng của nó khi tương tác với các vật thể xung quanh.

Ray có nghĩa là tia sáng, còn Tracing có nghĩa là dò theo, đuổi theo, Ray Tracing chính là theo dõi các ánh sáng được hấp thụ, phản chiếu, tán xạ và phân tán bởi từng đối tượng trong môi trường và thu lại chúng.

Khi áp dụng trong game thì với mỗi nguồn sáng khác nhau như mặt trời, đèn điện, tia lửa, ngày đêm, góc khuất,... thì phần cứng sẽ nhận biết và tạo ra các hiệu ứng phản chiếu phức tạp khác nhau lên các đối tượng, vật thể xung quanh trong thời gian thực và tuân thủ hầu hết các quy tắc vật lý của ánh sáng. Nhờ điều này mà độ sáng tối của các sự vật trong game đều được xử lý sao cho phù hợp tính chất của vật đó và tính chất của môi trường.

Tuy nhiên với hàng trăm, hàng nghìn tia sáng khác nhau đến các vật thể và bề mặt khác nhau trong một khung hình thì công nghệ Ray Tracing đòi hỏi phải có phần cứng đủ khỏe để thực hiện các tác vụ kết xuất nặng nề này. Phần cứng đó sẽ phải tính toán các quá trình theo thời gian thực và xem xét cường độ và mức độ phức tạp của tia sáng.

Công nghệ Ray Tracing hoạt động như thế nào?

Nếu trong thế giới thực, các nguồn sáng như đèn trong phòng ngủ tạo ra ánh sáng xung quanh phòng cho đến khi chúng chạm vào mắt người dùng, thì Ray Tracing thực hiện quá trình này theo cách ngược lại, lần theo các tia sáng riêng lẻ từ các cảnh và theo dõi cách mà từng tia giao nhau với các vật thể khác nhau, tạo bóng và phản xạ và quay trở lại nguồn sáng.

Với một con mắt tưởng tượng qua mỗi điểm ảnh trong một màn hình ảo, và tính toán màu sắc của các đối tượng thông qua đó. Thuật toán của Ray Tracing sẽ ước lượng ánh sáng tới tại giao điểm khảo sát, xem xét tính chất vật liệu của đối tượng, và tổng hợp thông tin để tính toán màu sắc cuối cùng (chuẩn) của điểm ảnh tương ứng.

Ray Tracing có điểm gì nổi bật so với các công nghệ tái tạo hình ảnh khác

Phản chiếu (Ray tracing – Reflection)

Thông thường trong các tựa game để giảm khối lượng công việc cho phần cứng thì hình ảnh phản chiếu trên các bức tường, gương, vũng nước, cửa sổ là các hình đồ họa 2D được tạo sẵn chứ không thật sự thay đổi theo môi trường bên ngoài.

Sau khi áp dụng Ray Tracing thì công nghệ này sẽ dò theo tia sáng phát ra từ nguồn sáng đánh lên các bề mặt vật liệu mà qua đó được tính toán để nhân đồ họa tạo ra các hình ảnh phản chiếu theo thời gian thực. Chính vì thế mà hình ảnh phản chiếu trên các bề mặt vật liệu hay vũng nước đều là hình ảnh chuyển động khớp với môi trường bên ngoài.

Công nghệ Đổ bóng (Ray traced shadows)

Một điểm yếu trong game đó là đổ bóng, với khu vực có quá nhiều nguồn sáng hay ánh sáng động dạng lập lòe như trên các bó đuốc thì đổ bóng vật thể hay nhân vật lại bị trơ, đem lại cảm giác thiếu chân thực cho người chơi.

Khi bật chế độ RT thì các nhân đồ họa sẽ dò tất cả các nguồn sáng có mặt trong màn chơi để xác định độ che khuất của vật thể so với nguồn sáng để tạo ra phần bóng tối của vật thể với độ trong trẻo, màu sắc và hướng tương tác gần như tuân thủ theo các định luật vật lý, tạo ra các hiệu ứng đổ bóng một cách tự nhiên nhất.

Chiếu sáng tổng thể (Ray Traced Global Illumination)

Một trong các vấn đề mà các phương pháp dựng hình truyền thống không thể diễn tả được là khả năng chiếu sáng gián tiếp (Indirect Illumination), hay mở rộng ra trên toàn bộ khung cảnh để trở thành khả năng chiếu sáng tổng thể (Global Illumination). 

Với Ray Traced Global Illumination, tính năng này thể hiện khả năng phản xạ ánh sáng của bề mặt vật liệu ra môi trường xung quanh và tạo nên một tổng thể môi trường vô cùng phức tạp. Nó đòi hỏi một lượng phần cứng khổng lồ để xử lý một lượng lớn các tia sáng hoạt động hỗn loạn vừa phản xạ, và tán xạ trên khắp các bề mặt trong màn chơi.

Đổ bóng môi trường (Ray Traced Ambient Occlusion)

RT có một thuật toán xây dựng các vật thể được tính toán phơi sáng và che tối riêng biệt tạo nên độ nổi khối cho vật thể. Các pixel ảnh được đổ bóng dựa theo tính toán luồng ánh sáng từ các nhân RT Cores, đem đến cảm giác nổi khối thật hơn, các khu vực đổ bóng tự nhiên hơn khi phô diễn với các luồng sáng động.

Phát xạ ánh sáng (Ray Tracing Emissive Lighting)

Với các công nghệ xây dựng hình ảnh truyền thống thì các hiệu ứng ánh sáng được tạo nên khá là giả tạo, nhất là các hiệu ứng khói lửa chỉ có thể thắp sáng một khu vực mà không thể phát ra ánh sáng đi ra môi trường xung quanh.

Công nghệ RT sẽ giúp giả lập các luồng sáng nhỏ với các cường độ ánh sáng khác nhau và các tác động của nó với môi trường xung quanh. Ánh sáng này sẽ tương tác được với môi trường xung quanh và từ đó tạo nên những hiệu ứng chân thực, ấn tượng.

Ưu điểm của Ray Tracing mang lại cho người sử dụng, với game thủ

Với công nghệ trên thì Hình ảnh, hiệu ứng phản chiếu chân thực hơn đặc biệt là các hiệu ứng phản chiếu ánh sáng 3D trên mọi bề mặt phản chiếu

Mang lại cảm giác sống độ, chân thực và chi tiết hơn nhờ số lượng, độ phức tạp của vật thể cao gấp nhiều lần so với công nghệ cũ. 

Tiết kiệm chi phí sản xuất do công nghệ này sử dụng phần cứng đề tự động xuất ra hình ảnh, làm giảm dung lượng lưu trữ. Người làm game, phim ảnh không cần dựng bằng tay các khung cảnh chơi game.

Ray tracing được làm ra để tăng cường hiệu ứng chiếu sáng cho vật thể trong game dựa trên việc mô phỏng cách ánh sáng phản chiếu và khúc xạ trong thế giới thực. Nhờ đó khi nhìn mọi thứ trong game sẽ tạo ra cảm giác chân thực hơn.

Bạn có thể so sánh sự khác biệt về đồ họa khi bật Ray Tracing qua các video demo sau đây.

Những card đồ họa nào hiện nay có hỗ trợ Ray Tracing

Hiện tại Công nghệ Ray Tracing đang được tích hợp trên các dòng card đồ họa của Nvidia từ GTX 1000 series trở lên như 1060/1070/1070 Ti/1080/1080 Ti/1660/1660 Ti, Titan X (2016).

Mang trong mình phần cứng được gọi là Tensor Cores và RT Cores, đây là những phần cứng cần thiết hỗ trợ tốt cho chế độ Ray Tracing hoạt động hiệu quả mang lại hiệu suất dò tia của GPU tốt.

Ngoài ra các card màn hình của AMD cũng được trang bị Ray Tracing từ kiến trúc RDNA 2 trở lên (AMD Radeon 6000) Tuy nhiên thì các sản phẩm của hãng AMD được người dùng đánh giá hơi kém hơn một chút khi so sánh với Nvidia. Do không có bộ lõi phần cứng chuyên dụng để hỗ trợ Ray Tracing mà sử dụng lõi phần cứng chung để xử lý dò tia mà AMD gọi chúng là Ray Accelerator.

Một số GPU từ AMD có hỗ trợ Ray Tracing đó là: RX 6600 XT, RX 6700 XT, RX 6800, RX 6800 XT và RX 6900 XT.

Cách bật Ray Tracing trong game

Để sử dụng công nghệ Ray Tracing trong game thì bạn cần đáp ứng được các yêu cầu sau:

• GPU có hỗ trợ tính năng Ray Tracing.
• Game có hỗ trợ Ray Tracing.
• Sử dụng API DirectX 12.

Trên đây là những thông tin mà Phúc Anh muốn gửi đến cho bạn về Ray Tracing. Hy vọng bài viết này sẽ hữu ích đối với bạn đọc. Hãy theo dõi các bài viết khác của chúng tôi để được cập nhật thêm nhiều kiến thưc hữu ích khác nhé.