Ray Tracing là một công nghệ đồ họa được tích hợp trên các thiết bị điện tử cao cấp, nhằm đem đến chất lượng hiển thị cao hơn. Hãy cùng mình đi giải đáp cho câu hỏi này qua bài viết dưới đây nhé!
I. Ray Tracing là gì?
Ray Tracing (dò tia) là thuật ngữ định nghĩa việc tạo ra một hình ảnh bằng cách dò theo tia của ánh sáng thông qua các điểm ảnh trên một bề mặt phẳng hình ảnh và mô phỏng hiệu ứng khi tương tác với các vật thể môi trường ảo xung quanh.
Ray có nghĩa là tia sáng, còn Tracing có nghĩa là đuổi theo. Nói cách khác, Ray Tracing là phương pháp theo dõi các ánh sáng được hấp thụ, phản chiếu, tán xạ và phân tán bởi từng đối tượng cụ thể trong môi trường thực tế, và nó không chỉ áp dụng với một luồng sáng từ mặt trời mà với mọi nguồn sáng từ các hướng khác nhau.
Với mỗi nguồn sáng khác nhau trong game, vi xử lý đồ họa sẽ nhận biết chúng và tạo ra các hiệu ứng phản chiếu phức tạp tương ứng lên các đối tượng, vật thể.
II. Cơ chế hoạt động của Ray Tracing
Trong thế giới thực, các nguồn sáng phổ biến như đèn trong phòng ngủ tạo ra các photon xung quanh phòng cho đến khi chúng phản xạ vào mắt người dùng. Ray Tracing thực hiện quá trình này theo cách thức 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, tạo bóng và phản xạ trở lại theo nguồn sáng.
Ray Tracing làm việc bằng cách dò một đường từ một con mắt ảo hóa qua mỗi điểm ảnh trong một màn hình hiển thị, và tính toán màu sắc của các đối tượng thông qua công nghệ tự động. Thuật toán thông minh sẽ ước lượng ánh sáng tới tại các điểm giao thoa, xem xét tính chất vật liệu của đối tượng cụ thể, và tổng hợp thông tin để tính toán màu sắc thực tế của điểm ảnh tương ứng.
III. Tính năng nổi bật của Ray Tracing
1. Ray tracing – Reflection (Phản chiếu)
Thông thường, hình ảnh phản chiếu hiển thị trên các bức tường, gương, vũng nước, cửa sổ trong game là các hình đồ họa nền tảng 2D được vẽ sẵn, tạo ra ảo giác về phản chiếu chứ không thật sự thay đổi tuân theo môi trường ảo hóa bên ngoài.
Khi Ray Tracing Reflection được sử dụng, các nhân RT sẽ tự động tiến hành dò theo tia sáng phát ra từ nguồn sáng để hắt lên các bề mặt vật liệu tương ứng, mà qua đó được tính toán để các nhân CUDA tạo ra các hình ảnh phản chiếu thời gian thực, nhờ đó mà hình ảnh phản chiếu trên các bề mặt vật liệu hay vũng nước đều là hình ảnh hiển thị khớp với các yếu tố môi trường bên ngoài chứ không đơn thuần là các hình ảnh 2D.
- Ray Tracing Emissive Lighting (Phát xạ ánh sáng)
Với phương pháp 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 khả năng chiếu sáng tại chỗ mà không thể phát ra luồng ánh sáng ảnh hưởng tới môi trường xung quanh.
Ray Traced Emissive Lighting giúp giả lập vị trí các luồng chiếu sáng với các cường độ ánh sáng tương ứng và các ảnh hưởng của nó lên môi trường xung quanh. Ánh sáng này sẽ tương tác theo thời gian thực với môi trường xung quanh và từ đó tạo nên những hiệu ứng chân thực hơn.
3. Ray traced shadows (Đổ bóng)
Một hình vẽ 2D màu tối đổ bóng được tái tạo và xuất hiện trên bề mặt cần đổ bóng song song với chuyển động của vật thể trong phân cảnh tương ứng. Tuy nhiên, với những khu vực có quá nhiều nguồn sáng hay ánh sáng chuyển động theo dạng lập lòe như trên các bó đuốc thì cái bóng lại bị cứng, đem lại cảm giác thiếu thực tế cho người xem.
Khi Ray traced shadows được áp dụng, các nhân RT Cores sẽ có chức năng dò tất cả các nguồn sáng có mặt trong hình ảnh hiển thị để xác định mật độ che khuất của vật thể so với nguồn sáng. Từ đó tạo ra phần bóng tối của vật thể với độ trong trẻo, màu sắc và hướng tương tác tuân thủ theo các nguyên tắc vật lý, tạo ra các hiệu ứng đổ bóng một cách tự nhiên nhất, hơn là các cảnh ban ngày chỉ cố định mô phỏng một nguồn sáng.
4. Ray Traced Global Illumination (Chiếu sáng tổng thể)
Một trong các vấn đề mà các phương pháp mô phỏng ánh sáng 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 hiển thị để đem lại hiệu năng chiếu sáng tổng thể (Global Illumination).
Với Ray Traced Global Illumination, tính năng này thể hiện khả năng phản xạ ánh sáng của mọi bề mặt vật liệu ra môi trường xung quanh và tạo nên một tổng thể hiển thị vô cùng phức tạp. Nó đòi hỏi một sức mạnh phần cứng đủ đáp ứng để xử lý một lượng lớn các tia sáng hoạt động hỗn loạn vừa phản xạ, vừa tán xạ trên khắp các bề mặt của hình ảnh hiển thị.
5. Ray Traced Ambient Occlusion (Đổ bóng môi trường)
Có thể hiểu đơn giản, đây là thuật toán cho phép dựng hình ảnh mà trong đó, các vật thể được tính toán dựa trên nguyên lý phơi sáng và che tối riêng biệt tạo nên độ nổi khối đặc trưng cho vật thể.
Với Ray Tracing, các pixel được đổ bóng dựa theo tính toán luồng chiếu sáng từ các nhân RT Cores, đem đến cảm giác hình ảnh nổi khối thật hơn, các khu vực đổ bóng trở nên tự nhiên hơn khi phô diễn với các luồng sáng chuyển động.
Tạm kết
Vậy là chúng ta đã cùng đi giải đáp cho câu hỏi Ray Tracing là gì?, nêu ra ở phần nhan đề của bài viết. Nhìn chung thì Ray Tracing là một công nghệ mô phỏng khá hiện đại, và được áp dụng trong lĩnh vực đồ họa 3D. Hiện nay thì Ray Tracing đã có mặt ở các nền tảng máy vi tính lẫn các mẫu thiết bị di động cao cấp. Điều này giúp cho người dùng có cơ hội trải nghiệm những hình ảnh hiển thị chất lượng cao.
Xem thêm: