Ray Tracing là gì?
Ray Tracing là công nghệ dựng hình ảnh dựa theo các tia sáng có sẵn trong game, theo thời gian thực. Ray tracing dựng lại quy trình đó nhưng trong môi trường số. Công nghệ Ray Tracing dựng lại quy trình đó nhưng trong môi trường số bằng cách tính toán ngược từ camera, tức góc nhìn của người chơi, quay về nguồn sáng.
Nói cách khác, với mỗi nguồn sáng trong game như mặt trời, đèn điện, tia lửa,... Card đồ họa sẽ nhận biết chúng và các tạo hiệu ứng phản chiếu phức tạp khác nhau lên các vật thể xung quanh và nó áp dụng được với mọi nguồn sáng khác nhau.
Điểm đặc biệt là Ray Tracing là công nghệ tự động, dùng chính phần cứng (card đồ họa) để xử lý, không như các công nghệ cũ trước đây hoạt động dựa trên phần mềm và video dựng sẵn của con người.
2 Ưu điểm của Ray Tracing
Hình ảnh, hiệu ứng phản chiếu rất chân thực mang đến những trải nghiệm tuyệt vời cụ thể là các hiệu ứng phản chiếu ánh sáng 3D trên mọi bề mặt từ mặt nước, nắp ca-pô kim loại, thậm chí là làn da của nhân vật.
Sinh động, chân thực và thuyết phục hơn rất nhiều 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.
3 Nhược điểm của Ray Tracing
Ray Tracing dùng chính phần cứng để xử lý nên đòi hỏi sức mạnh phần cứng, cụ thể là card đồ họa phải mạnh mẽ, làm cho giá thành sản phẩm khá cao, khó tiếp cận được số đông người dùng.
---------------------------------------------
Ray Tracing là một phương pháp để cải thiện chất lượng chiếu sáng trong môi trường 3D. Phương pháp này sử dụng các tia sáng tuyến tính truyền đi trong môi trường, kết hợp với tính chất của môi trường mà nó truyền qua, phản xạ, khúc xạ hay bị hấp thụ cho đến khi nhưng tia sáng đó chiếu đến góc nhìn của camera. Nhưng tính toán theo thời gian thực của phương pháp này có thể phán ánh chính xác điều kiện ánh sáng trong môi trường thật mà vẫn tuân thủ hầu hết các quy tắt 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.
Đây là một kĩ thuật dựng (render) ánh sáng bằng cách truy theo các tia sáng (trace có nghĩa là đuổi theo, ray là các tia sáng). Bạn có thể tưởng tượng kĩ thuật này giống như cách bạn nhìn lên mặt trời, theo dõi các tia sáng của nó chiếu đi đâu, chiếu vào vật thể nào và cách nó đánh sáng lên những vật xung quanh.
Kỹ thuật Ray Tracing dựng lại quy trình đó nhưng trong môi trường số bằng cách tính toán ngược từ camera, tức góc nhìn của người chơi, quay về nguồn sáng. 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.
Kỹ thuật này sẽ cho ra hình ảnh đúng với nguyên tắc vật lý và sẽ thật nhất có thể và khi kết hợp với nhiều hiệu ứng hậu kỳ khác, hình ảnh đạt được sẽ gần như không thể phân biệt giữa thực và ảo. Ưu điểm của Ray-tracing khá rõ ràng, nhưng nhược điểm là chiếm dụng tài nguyên rất lớn, và trước đây, không có cách nào để chạy Ray-tracing theo thời gian thực mà luôn phải dựng sẵn (pre-rendered).
Khi một hòn đá được chiếu sáng, phần phía sau ít được chiếu sáng sẽ trông sẫm và tối hơn so với phần được chiếu sáng mạnh. Ánh sáng khi được khúc xạ qua lớp kính cửa sổ, sẽ làm cho không gian phòng tối trở nên ít tối hơn. Nhờ có có các tính toán thời gian thực mà nhà phát triển có thể tạo ra một môi trường thực tế và năng động. Tuy nhiên, với hàng nghìn tia sáng đến các vật thể và bề mặt khác nhau, dò tia đòi hỏi phải có một bộ xử lý đồ họa tốt để thực hiện các tác vụ kết xuất nặng nề này. Phần cứng của bạn sẽ phải tính toán các quá trình theo thời gian thực và xem xét cường độ và mức độ phức tạp của tia sáng. Điều này quả thực vẫn rất khó với nhiều hệ máy chơi game hiện tại.
Kể từ khi được giới thiệu cho đến nay, Ray tracing đã tạo nên một làn sóng không gian phần cứng mới và bắt đầu tiến ra thị trường tiêu dùng với dòng card RTX của NVIDIA vào năm ngoái. Xây dựng theo kiến trúc Turing, các dòng card này bao gồm nhiều lõi xử lý chuyên dụng RT để tập trung vào dò tia và hoạt động với GPU chính. Một điểm đặc biệt khác là đòng card này cho phép bạn tự điều chỉnh mức độ dò tia, điều khiến các sản phẩm đời cũ trở nên thất thế với công nghệ mới. Dẫu vậy, Ray Tracing vẫn chưa thể tạo nên được một cú hích vào tốc độ khung hình của các tựa game.
Với các dòng console, cả Xbox Scarlett và PS5 sẽ đều sử dụng các nhân xử lý đồ họa do AMD cung cấp với mục tiêu bổ sung tính năng Ray Tracing tiên tiến nhất. Hiện tại, AMD chưa có một GPU riêng biệt nào trên thị trường sở hữu tính năng này và hãng cũng chỉ úp mở rằng họ đang có kế hoạch dành ra những lõi đổ bóng trên card đồ họa để thực hiện Ray Tracing trong giai đoạn sắp đến. Tất nhiên, các phần cứng trên console sẽ hoàn toàn khác biệt so với trên PC, vì vậy người chơi sẽ phải chờ thêm một khoảng thời gian cho đến khi có thông tin chính xác nhất về cách mà các nền tảng tiếp theo xử lý nó.
Trước đây, khi chưa có công nghệ Ray Tracing, một phương pháp nhanh hơn nhưng “thô” hơn được sử dụng gọi là pixel hóa các luồng sáng và bóng tối trong game. Tuy nhiên, phương pháp này không thể tạo các tia sáng phản xạ liên tục vì không hề có các tính toán theo thời gian thực. Chúng ta có thể xem xét môt ví dụ dưới đây với tựa game Metro Exodus. Khi không có Ray Tracing, các cabin khá sáng nhưng sẽ không đúng với thực tế. Khi có Ray Tracing, các tia xuyên qua cửa sổ sẽ chỉ chiếu sáng một phần không gian của cabin và để lại những vùng tối hơn, giúp người chơi có được cảm nhận sát với thực tế nhất.
Thực ra công nghệ này đã được các nhà làm phim kĩ xảo như Pixar sử dụng từ rất nhiều năm về trước. Tuy nhiên, Ray Tracing của Pixar chỉ dừng ở mức kết xuất hình ảnh cho từng khung hình thông thường chứ không kết xuất khung hình theo thời gian thực. Việc đưa dò tia vào game, dù bắt đầu muộn hơn xong với sức mạnh của phần cứng, tính năng này có thể hoạt động theo thời gian thực tạo các khung cảnh với độ trung thực cao.
Với sự hỗ trợ đắc lực của NVIDIA, chúng ta đã có 7 tựa game đầu tiên được hỗ trò Ray Tracing bao gồm cả Call Of Duty: Modern Warfare và Cyberpunk 2077 sắp ra mắt. Với nhưng phân tích sơ lược trên đây, hy vọng bài viết có thể giúp bạn hiểu được về thuật ngữ này trước khi hai dòng console này chính thức mở bán. Dù mới chỉ bắt đầu, song trước nhưng gì mà người dùng PC được tận hưởng từ tính năng nay, các hãng console sẽ phải rất cố gắng để áp dụng nó nếu như muốn bắt kịp với số đông game thủ máy tính.
DLSS - Deep Learning Super Sampling
Công nghệ này tận dụng các nhân Tensor Core trong kiến trúc Volta và Turing mới vốn được thiết kế cho các tác vụ AI, Machine Learning và Deep Learning. Các nhân này sẽ được ứng dụng để hỗ trợ DLSS nhằm khử răng cưa, tăng FPS, cải thiện hình ảnh và giảm tải cho hệ thống.
Với những kỹ thuật khử răng cưa trước đây, ví dụ như Temporal Anti-Aliasing (TAA), mỗi khung hình cần được render lại nhiều lần nhằm làm mượt các cạnh răng cưa. Thuật toán này thường đòi hỏi một lượng tài nguyên xử lý tương đối lớn, và thậm chí cần rất nhiều bộ đệm khung hình (Frame Buffer) để cho ra hình ảnh tốt nhất, dẫn đến việc ảnh huởng hiệu năng của cả hệ thống.
Theo nVidia, DLSS sử dụng Machine Learning trong khung cảnh và hình ảnh (gọi là inferencing) nhằm nâng cao chất luợng hình ảnh mà không ảnh huởng lớn đến tốc độ và hiệu năng của máy.
Một trong những đoạn demo được trình diễn lần này là Infiltrator, chạy Realtime trong Unreal Engine trên 2 hệ thống phần cứng với GTX 1080 Ti ( chạy ở 4K và dùng TAA ) và RTX 2080 (chạy ở 4K và dùng DLSS). GTX 1080Ti vẫn có thể cầm cự được đoạn Demo này, nhưng khi ở 4K cùng TAA, hệ thống không đảm bảo được sự mượt mà, trong khi RTX 2080 với DLSS, khung hình vượt xa mốc 60fps, đủ để cho thấy hiệu quả của công nghệ mới này. Nhưng rất tiếc, chi tiết về thuật toán hoạt động của DLSS vẫn chưa được cho phép công bố rộng rãi.
Về ứng dụng trong Game
Mục tiêu của Ray Tracing là tạo ra hiệu ứng chiếu sáng thực hơn, đổ bóng tự nhiên hơn, và dòng RTX 20 của NVIDIA đã đạt được những kết quả ấn tượng, ít nhất là trong các màn Demo ở lễ ra mắt và đã có một loạt game PC được xác nhận sẽ hỗ trợ công nghệ này, bao gồm cả Metro Exodus, Shadow of the Tomb Raider, Battlefield V, Resident Evil 2 Remake, Final Fantasy XV …vv..
Dĩ nhiên, trong thời điểm hiện tại, việc chuyển hẳn sang một Rendering Model dùng hoàn toàn Ray-Tracing là không khả thi. Nhất là khi xem xét yếu tố người dùng, không phải ai cũng dùng card đồ họa đủ mạnh để chạy Ray-tracing, và các tín đồ của AMD cũng không nằm ngoài cuộc chơi khi chính hãng đã xác nhận sẽ hỗ trợ công nghệ ray tracing nhưng với 1 cái tên khác. Tất cả sẽ được lộ diện tại sự kiện Computex 2019.
Tổng Kết
Ray Tracing có thực sự cần thiết trong Game hay không đó sẽ là quan điểm của riêng mỗi người nhưng chắc chắn một điều là nó sẽ mang lại lợi thế không nhỏ cho những ai có thể sử dụng công nghệ này, đặc biệt là trong những Game Multiplayer hoặc những Game thiên về tính chiến thuật. Các bạn hãy tưởng tượng đi, chỉ cần thấy trước được kẻ địch thôi là đủ để lên một chuỗi kế hoạch để úp sọt và lật kèo chuyển bại thành thắng rồi.
Còn với Deep Learning Super Sampling (DLSS) này, đây sẽ là một bước cải thiện hiệu năng cực kì đáng kể cho các bạn đặc biệt là khi chơi Game ở những độ phân giải cao với mức thiết lập đồ họa cao nhất.
Không có nhận xét nào