Giờ đây, dò tìm tia đã trở thành những chủ đề bàn tán rộng rãi trong giới công nghệ và gaming. Hơn nữa tương lai của Ray tracing sẽ không dừng lại ở ứng dụng trò chơi điện tử mà còn kết hợp với nhiều lĩnh vực trong cuộc sống. Chào mừng bạn đến với thế hệ đồ họa tiếp theo!

1.Tìm hiểu sâu về tính năng dò tia

Trong thế giới thực, mọi thứ chúng ta nhìn thấy về cơ bản là kết quả của việc ánh sáng chiếu vào các vật thể trong tầm nhìn của chúng ta. Các mức độ khác nhau mà những vật thể đó hấp thụ thì phản xạ hoặc khúc xạ ánh sáng quyết định mọi thứ trông như thế nào đối với chúng ta.

Truy tìm tia về cơ bản là quá trình ngược lại, một cách đơn giản Ray Tracing hay còn gọi là dò tia thực là một kỹ thuật làm cho ánh sáng giống như trong thực tế. Nó hoạt động bằng cách mô phỏng các tia sáng thực tế, sử dụng một thuật toán để tìm kiếm và theo dõi đường đi của một chùm ánh sáng trong thế giới vật chất. Sử dụng kỹ thuật này, các nhà thiết kế trò chơi có thể làm cho các tia sáng ảo xuất hiện từ các đối tượng, đổ bóng thực tế và tạo ra các phản xạ sống động như thật.

Để xác định lượng ánh sáng chiếu vào một điểm ảnh từ một nguồn sáng, công thức truy tìm tia sáng cần biết ánh sáng ở xa bao nhiêu, vân sáng và góc của mặt phản xạ so với góc của nguồn sáng. Trước khi tính toán độ nóng của tia phản xạ. Quá trình này sau đó được lặp lại đối với bất kỳ nguồn sáng nào khác, bao gồm cả sự chiếu sáng gián tiếp từ ánh sáng dội ra các vật thể khác trong cảnh. Các tính toán phải được áp dụng cho các vật liệu khác nhau, được xác định bởi mức độ phản xạ khuếch tán hoặc phản xạ đặc trưng của chúng hoặc là cả hai. Các bề mặt trong suốt hoặc nửa trong suốt, chẳng hạn như thủy tinh hoặc nước hay các tia khúc xạ sẽ có thêm nhiều thao tác và mất nhiều công sức cho việc dựng hình. Các phản xạ của một đồ vật cũng phải có một giới hạn nhất định nếu không các tia này sẽ phải truy tìm đến vô cùng.

Bên trong phần mềm tạo ra các tia, ánh sáng theo dõi tia bắt đầu từ người xem (về cơ bản là từ ống kính máy ảnh) và di chuyển ra ngoài, vẽ một con đường phản xạ qua nhiều đối tượng, đôi khi thậm chí có đặc tính phản chiếu và màu sắc của chúng, cho đến khi phần mềm xác định được ánh sáng thích hợp (các) nguồn sẽ ảnh hưởng đến tia cụ thể đó. Kỹ thuật mô phỏng tầm nhìn lùi này hiệu quả hơn nhiều đối với máy tính để xử lý so với việc cố gắng theo dõi các tia từnguồn sáng. Rốt cuộc, các đường dẫn ánh sáng duy nhất cần được hiển thị là những đường dẫn phù hợp với trường nhìn của người dùng. Cần ít sức mạnh tính toán hơn để hiển thị những gì trước mặt bạn so với việc hiển thị các tia phát ra từ tất cả các nguồn ánh sáng trong một cảnh.

Các kỹ thuật về Ray Tracing cần tuân thủ những nguyên tắc:

-Truyền tia: quá trình trong thuật toán dò tia bắn một hoặc nhiều tia từ máy ảnh (vị trí mắt) qua mỗi pixel trong mặt phẳng hình ảnh, sau đó kiểm tra xem các tia có giao nhau bất kỳ gốc nào (tam giác) trong cảnh hay không sau đó điều chỉnh lại.

- Path Tracing: dò tia chuyên sâu hơn theo dõi hàng trăm thậm chí ngàn nghìn tia

- Phân cấp khối lượng giới hạn (BVH): một kỹ thuật gia tốc theo dõi tia phổ biến

- Denoising Filtering: kỹ thuật lọc tiên tiến có thể cải thiện hiệu suất và chất lượng hình ảnh mà không yêu cầu truyền thêm tia

Những tên tuổi lớn trong lĩnh vực dựng hình đã tham gia vào nhóm theo dõi tia, bao gồm Epic và Unreal Engine của nó, Unity 3D và Frostbite của EA. Microsoft đã hợp tác với các công ty phần cứng và nhà phát triển phần mềm để tạo ra API DirectX Ray Tracing (DXR) hoàn toàn mới, dựa trên khung DX12 hiện có. Truy tìm tia của một số dạng luôn là mục tiêu cho đồ họa máy tính thời gian thực và hiện chúng ta đang tiến gần hơn đáng kể đến sự phổ biến trong các trò chơi. Trong khi GPU RTX 20-series của Nvidia là ứng dụng đầu tiên triển khai khả năng tăng tốc theo dõi tia chuyên dụng trong phần cứng tiêu dùng, các GPU trong tương lai có thể sẽ tăng gấp đôi và gấp bốn lần hiệu suất theo dõi tia.

Theo dõi tia được sử dụng rộng rãi khi phát triển hình ảnh đồ họa máy tính cho phim và chương trình truyền hình, nhưng đó là bởi vì các studio có thể khai thác sức mạnh của toàn bộ máy chủ (hoặc điện toán đám mây) để hoàn thành công việc. Và thậm chí sau đó, nó có thể là một quá trình dài và tốn nhiều công sức. Làm điều đó một cách nhanh chóng đã quá cao đối với phần cứng chơi game hiện có. Bên cạnh đó các ngành nghề hiện nay đã áp dụng công nghệ này vào những hoạt động như kiến trúc, sân khấu, kỹ thuật, hoạt hình, điện ảnh,…

Ứng dụng Ray tracing trong thiết kế

Ứng dụng Ray tracing sản xuất hoạt hình

Nvidia đã giới thiệu khả năng dò tia vào năm ngoái, với việc phát hành dòng card đồ họa RTX. Và hầu như tất cả dòng này hiện nay đều hỗ trợ tính năng dò tia, và để ánh sáng hay đồ họa trở nên chân thật sống động thì số lượng lõi RT phải càng nhiều.

2.Các tựa game kết hợp Ray tracing của NVIDIA

Battlefield V

Được cho là loạt phim lâu đời nhất áp dụng công nghệ dò tia mới, Battlefield V được  giới thiệu ngay cùng với các thẻ bài mới của Nvidia tại Gamescom vào năm 2018 với phản ánh các vụ nổ trong mọi thứ, từ cửa xe đến nhãn cầu. Nó ra mắt vào ngày 11 tháng 10 năm 2018 và kể từ đó đã được sử dụng nhiều lần làm bản demo trên thực tế của dò tia. Chúng tôi đã thử nghiệm khả năng dò tia của trò chơi và thấy nó hoạt động hiệu quả, nhưng hơi kém hiệu suất, ngay cả khi phải tối ưu hóa thêm.

Call of Duty: Modern Warfare

Lần ra mắt tiếp theo của loạt phim Call of Duty cực kỳ phổ biến là phần đầu tiên của loạt phim có tính năng theo dõi tia thời gian thực. Theo bước chân của đối tác game bắn súng nhịp độ nhanh Battlefield V , CoD: MW mang đến ánh sáng thời gian thực cho bóng tối, tạo ra một thế giới trò chơi chân thực và đáng tin cậy hơn. Nó ra mắt và nhận được nhiều đánh giá vào ngày 25 tháng 10 năm 2019.

Deliver Us the Moon

Deliver Us the Moon là một bộ phim kinh dị khoa học viễn tưởng, nơi người chơi đi vòng quanh các trạm không gian và tiền đồn trên mặt trăng với nỗ lực cứu nhân loại khỏi Trái đất đang chết dần chết mòn. Nó chỉ sử dụng một lớp bụi ánh sáng của các hiệu ứng theo dõi tia tới bóng và phản xạ, nhưng nó không đặc biệt đánh vào phần cứng. Nó có thể là một điểm khởi đầu tuyệt vời cho những người mới bắt đầu hiểu rõ về các hiệu ứng làm đẹp của dò tia, hoặc cho những người có card đồ họa GTX cũ hơn.

Fortnite

Fortnite không cần giới thiệu. Đây là một trong những trò chơi được chơi nhiều nhất trên thế giới hiện nay. Tuy nhiên, game bắn súng chơi miễn phí của Epic đã nhận được bản cập nhật vào tháng 9 năm 2020, bổ sung tính năng dò tia, Nvidia DLSS, Nvidia Reflex và bản đồ RTX tùy chỉnh. Nvidia cung cấp các ví dụ về thanh trượt trong một bài báo riêng biệt , cho thấy sự khác biệt của việc dò tia tạo ra trong phản xạ, độ sáng, v.v. Trò chơi trông vẫn không thực tế - không phải vậy - nhưng giờ đây, thế giới hoạt hình vui nhộn đó trở nên đẹp hơn và nhập vai hơn. Nó giống như bắn bạn bè trong một bộ phim CGI!

Minecraft

Nó đã có mặt hơn một thập kỷ và vẫn là một trong những trò chơi phổ biến nhất thế giới. Nhưng đồ họa lo-fi của nó hiện có tùy chọn của một cuộc đại tu lớn dưới dạng ánh sáng theo dõi tia. Các Minecraft RTX Beta hiện có sẵn tại cho Windows 10.

Shadow of the Tomb Raider

Được trình chiếu trên sân khấu trong lần ra mắt loạt phim Nvidia 20 ban đầu, Shadow of the Tomb Raider có thể đã gặp phải một số vấn đề về tốc độ khung hình trên sàn trình chiếu, nhưng nó đã chứng minh một ví dụ tuyệt vời về khả năng chiếu sáng theo tia sáng đẹp như thế nào. Truy tìm tia không xuất hiện trong trò chơi cho đến bản chỉnh sửa sau đó vào tháng 3 năm 2019.

Vampire: The Masquerade - Bloodlines 2

Với kế hoạch phát hành vào năm 2021, , Bloodlines 2 là phần tiếp theo được chờ đợi từ lâu của tựa game hành động ma cà rồng ăn khách năm 2004  Vampire: The Masquerade - Bloodlines . Trò chơi mới sẽ có các cuộc rượt đuổi tốc độ cao, chiến đấu cận chiến nhịp độ nhanh, tuyển chọn các nhân vật hấp dẫn có mạng lưới lừa dối của họ và các âm mưu sẽ được làm sáng tỏ khi câu chuyện tiến triển. Hình ảnh ban đầu của trò chơi rất ấn tượng, với tính năng dò tia cung cấp thêm một lớp chân thực cho thế giới nghiệt ngã của các cuộc chiến ma cà rồng ngầm.

Và còn rất nhiều tựa game khác đang trong quá trình thử nghiệm và sẽ ra mắt trong tương lai. Có thể tất cả những gì chúng ta nghe nói về Ray tracing hay cách dò tia là tương lai của đồ họa. Nhưng thực tế là mô hình hóa chính xác ánh sáng là nền tảng của việc bắt chước  bên ngoài thế giới thực. Nhận thức của chúng ta hoàn toàn do ánh sáng nhào nặn, từ mức độ đơn giản nhất là xác định lượng và phần nào của môi trường mà chúng ta có thể nhìn thấy cho đến những phức tạp tinh tế nhất của màu sắc và bóng râm mà mắt người có thể xử lý. Những điều trên thực tế tưởng chừng như việc hiển nhiên khi đưa lên màn ảnh thì đó phải trải qua quá trình hết sức công phu và tốn kém. Và dò tìm tia thực sự giống như một bước đệm lớn tiếp theo để hướng tới các trò chơi chân thực.

Kha Đào luôn mang đến những thông tin hot và nóng nhất về làng công nghệ phần cứng trên thế giới, để tìm đọc các bài viết liên quan đến linh kiện máy tính, công nghệ phần cứng hay cách build PC truy cập vào khadao.vn.

Showroom : 212/3 Nguyễn Oanh, phường 17, quận Gò Vấp, Tp.HCM

HOTLINE : 0326 261 094 - 0348 261 094

Kỹ Thuật : 0342.261094

CSKH : 0375 189 209