Ray Tracing Là Gì? Công Nghệ Ray Tracing Có Những Gì Đột Phá?

Ray Tracing được xem là một bước đột phá trong việc trải nghiệm trò chơi của game thủ, phá bỏ những giới hạn từng có trước đây của máy tính khi chiến game, nhất là các game có đồ họa nặng. Tuy nhiên, không phải ai cũng biết về Ray Tracing, Ray Tracing là gì? Vì sao nói Ray Tracing là một cuộc cách mạng game online? Bài viết dưới đây của Trang tin công nghệ sẽ giúp các bạn hiểu rõ hơn nhé!

I. Ray Tracing là gì?

Ray Tracing (dò tia) là kỹ thuật tạo ra một hình ảnh bằng cách dò đường đi của ánh sáng thông qua các điểm ảnh trên một mặt phẳng ảnh và mô phỏng hiệu ứng của nó khi tương tác với các vật ảo xung quanh. Ray có nghĩa là tia sáng, còn Tracing có nghĩa là dò theo, đuổi theo. Nói cách khác, Ray Tracing theo dõi các ánh sáng được hấp thụ, phản chiếu, tán xạ và phân tán bởi từng đối tượng trong môi trường, và nó không chỉ áp dụng với một luồng sáng từ mặt trời mà với mọi nguồn sáng khác nhau.

Với mỗi nguồn sáng khác nhau trong game như mặt trời, đèn điện, tia lửa, ngày đêm, góc khuất,... Card đồ họa sẽ nhận biết chúng và tạo ra các hiệu ứng phản chiếu phức tạp khác nhau lên các đối tượng, vật thể xung quanh. Đây cũng là công nghệ tự động, dùng chính phần cứng (card màn hình rời) để xử lý. Ví dụ nếu có 2 cái bóng đèn trong 1 căn phòng, 1 ánh lửa bập bùng của lò sưởi, thì hình ảnh được dựng nên tùy vào mỗi vị trí mà có màu sắc - ánh sáng khác nhau.

II. Ray Tracing hoạt động như thế nào?

Trong thế giới thực, các nguồn sáng như đèn trong phòng ngủ tạo ra các photon xung quanh phòng cho đến khi chúng chạm vào mắt người dùng. 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.

Ray Tracing làm việc bằng cách dò một đường từ 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 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. 

III. Ray Tracing có điểm gì nổi bật?

1. Phản chiếu (Ray tracing – Reflection)

Thông thường, hình ảnh phản chiếu trên các bức tường, gương, vũng nước, cửa sổ trong game là các hình đồ họa 2D được vẽ sẵn, tạo ra ảo giác về phản chiếu chứ không thật sự thay đổi theo môi trường bên ngoài.

Khi Ray Tracing Reflection được áp dụng, các nhân RT sẽ dò theo tia sáng phát ra từ nguồn sáng đánh lên các bề mặt vật liệu mà qua đó được tính toán để các nhân CUDA tạo ra các hình ảnh phản chiếu theo thời gian thực, nhờ đó 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 chứ không đơn thuần là các hình ảnh 2D được dán lên trên bề mặt.

2. Đổ bóng (Ray traced shadows)

Một hình vẽ 2D màu tối bán trong suốt được dựng và xuất hiện trên bề mặt cần đổ bóng song song với chuyển động của các vật thể trong khung cảnh. Tuy nhiên, với những khu vực có quá nhiều nguồn sáng hay ánh sáng động dạng lập lòe như trên các bó đuốc thì cái bóng lại bị trơ, đem lại cảm giác thiếu chân thực cho người chơi.

Khi Ray traced shadows được áp dụng, các nhân RT Cores 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, hơn là các cảnh ban ngày chỉ cố định nguồn sáng từ phía mặt trời.

3. Chiếu sáng tổng thể (Ray Traced Dlobal 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 Dlobal 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, vừa tán xạ trên khắp các bề mặt trong màn chơi. 

4. Đổ bóng môi trường (Ray Traced Ambient Occlusion)

Có thể hiểu đơn giản, đây là thuật toán dựng hình mà trong đó, các vật thể được tính toán phơi sáng và che tối riêng biệt tạo nên độ nổi khối cho vật thể.

Với Ray Tracing, các pixel 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.

5. Phát xạ ánh sáng (Ray Tracing Emissive Lighting)

Với cách làm truyền thống các hiệu ứng ánh sáng được tạo nên đôi khi trông rất gượng gạo, thiếu sống động, các hiệu ứng chớp lửa chỉ có thể sáng tại chỗ mà không thể phát ra ánh sáng đi ra môi trường xung quanh.

Ray Traced Emissive Lighting 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.

IV. Ray Tracing mang lại gì cho game thủ?

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.

Các lợi ích mang lại của Ray Tracing có thể kể đến  như là:

• 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 chiếi
• Tạo cảm giác sống động, thực tế cho trải nghiệm người dùng nhờ số lượng chi tiết, độ phức tạp cao gấp nhiều lần so với công nghệ cũ.
• Tiết kiệm chi phí sản xuất game, phim ảnh hơn vì phần cứng đã làm thay thế cho con người và phần mềm từ đó gián tiếp có thể giảm giá để có thể sở hữu game.
• Tiết kiệm tài nguyên môi trường từ các bản đồ game nhờ đó có thể giảm dung lượng khi lưu trữ và cài đặt.
• Nhờ tính năng phản chiếu Ray Tracing có thể giúp các game thủ có thể nhìn thấy kẻ thù thông qua các vật dụng phản chiếu như mặt nước, gương, thủy tinh, .v.v.
• Người dùng có thể tạo các bản Mod từ game với màu sắc chuyên nghiệp và chân thật.

VI. Những card đồ họa nào có hỗ trợ Ray Tracing?

Công nghệ Ray Tracing đang được trang bị trên các dòng card đồ họa của Nvidia như GeForce RTX 2000 Series, GeForce RTX 30 Series, Quadro RTX. Bên cạnh đó, các dòng card đồ họa GeForce GTX 1000 series cũng được hỗ trợ driver Ray Tracing. Cụ thể là các phiên bản GTX 1060/1070/1070 Ti/1080/1080 Ti/1660/1660 Ti, Titan X (2016), Titan XP (2017).

Trên đây là những thông tin về Ray Tracing. Hy vọng bài viết này sẽ hữu ích đối với bạn đọc. Theo dõi Trang tin công nghệ của chúng tôi để được cập nhật thêm nhiều bài viết hữu ích khác nhé!