Ray Tracing là gì?

Nhiều card RTX và GTX hỗ trợ công nghệ Ray Tracing (dò tia), nhưng bạn có thực sự biết nó là gì không? Kỹ thuật chiếu sáng mới này chiếm rất nhiều tài nguyên trên máy tính, vì vậy chỉ những card đồ họa mới nhất và tốt nhất mới có thể xử lý nó.

Hãy cùng tìm hiểu Ray Tracing là gì và quyết định xem nó có đáng để nâng cấp hay không qua bài viết sau đây!

Photon ảo

Công nghệ đồ họa thường khó giải thích, nhưng Ray Tracing lại khá đơn giản. Nó cố gắng mô phỏng cách thức ánh sáng hoạt động trong thế giới thực. Thay vì tạo ra ánh sáng được thiết kế sẵn cho các cảnh trong game, Ray Tracing lần theo dấu vết của ánh sáng mô phỏng, nói đúng hơn là hàng triệu đèn mô phỏng hay photon. Ánh sáng bật ra khỏi các vật thể khi nó di chuyển và tương tác với các thuộc tính của vật thể. Ví dụ, nếu ánh sáng bật ra từ một bề mặt màu xanh lá cây bóng loáng, màu sắc của nó có thể thay đổi.

Về cơ bản đó là cách ánh sáng hoạt động trong cuộc sống thực. Một hạt ánh sáng phát ra từ điểm gốc và di chuyển cho đến khi nó tương tác với một vật thể, tại điểm đó, đường đi của hạt ánh sáng được xác định bởi các thuộc tính của vật thể. Nó có thể bị hấp thụ bởi một vật thể dày đặc, tối màu hoặc gần như hoàn toàn được phản chiếu bởi gương.

Sự tương đồng cơ bản của công nghệ Ray Tracing với cuộc sống thực khiến nó trở thành một kỹ thuật dựng hình 3D cực kỳ chân thực, thậm chí làm cho các game như Minecraft trông gần giống như thật trong điều kiện thích hợp.

Vấn đề duy nhất là rất khó để mô phỏng. Tái tạo cách thức ánh sáng thực sự hoạt động trong thế giới rất phức tạp, tốn nhiều tài nguyên và đòi hỏi sức mạnh điện toán lớn. Ngay cả kỹ thuật dựng (render) Ray Tracing của Nvidia cũng không thực sự là Ray Tracing. Thay vào đó, nó sử dụng một số tính toán ước chừng gần đúng thông minh để cung cấp một thứ gì đó cho hiệu ứng hình ảnh tương tự, nhưng không hoàn toàn đặt nặng vào phần cứng.

Hầu hết các game Race Tracing hiện nay đều sử dụng kết hợp các kỹ thuật chiếu sáng truyền thống, thường được gọi là rasterization (tạo điểm ảnh) và dò tia trên các bề mặt cụ thể, như vũng phản chiếu và kim loại. Battlefield V là một ví dụ tuyệt vời về điều đó.

Race Tracing cũng có thể được tận dụng cho các vùng tối (shadow) để làm cho chúng trông sống động và chân thực hơn. Bạn sẽ thấy điều đó được sử dụng để tạo hiệu ứng tuyệt vời trong Shadow of the Tomb Raider.

Một số game sử dụng kỹ thuật Global Illumination (áp dụng Race Tracing hiệu quả cho toàn bộ khung cảnh), khá tốn kém và cần những card đồ họa hiện đại nhất để hoạt động hiệu quả. Hiện tại Metro Exodus sử dụng nó, nhưng việc thực hiện không hoàn hảo.

Do đó, các biện pháp như đổ bóng thời gian thực (Ray tracing shadows) hoặc bề mặt phản chiếu rất phổ biến. Những công nghệ khác của Nvidia như khử nhiễu và Deep Learning Super Sampling (DLSS) cũng được tận dụng để cải thiện hiệu suất và che đậy một số trục trặc hình ảnh xảy ra, xuất phát từ việc hiển thị ít tia hơn mức cần thiết. Chúng vẫn dành riêng cho ảnh chụp được dựng sẵn và phim, nơi các máy chủ có công suất cao dành nhiều ngày để hiển thị những khung hình đơn lẻ.

Phần cứng phía sau

Để xử lý ngay cả những triển khai tương đối khiêm tốn của Race Tracing, thế hệ card đồ họa RTX của Nvidia đã giới thiệu phần cứng được chế tạo riêng cho kỹ thuật này. Kiến trúc Turing sử dụng các RT Core của Nvidia để xử lý kỹ thuật Race Tracing trong thời gian thực. Tuy nhiên, chúng không thực sự cần thiết cho Race Tracing, vì các hiệu ứng dò tia có thể chạy trên các card đồ họa GTX 10-Series và 16-Series, mặc dù chúng có khả năng kém hơn nhiều so với các card RTX hàng đầu như 2070, 2080 và 2080 Ti , tất cả đều có RT Core.

AMD thì sao?

Như hiện tại, các card đồ họa AMD không cung cấp bất kỳ sự tăng tốc Race Tracing nào, nhưng điều đó không có nghĩa là chúng không thể làm điều đó. Crytek đã phát hành bản demo có tên là Neon Noir vào năm 2019, cho thấy hiệu ứng Race Tracing ở mức độ cao trên AMD RX Vega 56 trị giá $300, chạy ở tốc độ 30 FPS mượt mà. Không xuất sắc, nhưng chứng minh điều đó là có thể.

RX 5700 XT và Radeon VII nhanh hơn nhiều so với Vega 56 và có thể mang lại tốc độ khung hình tốt hơn. Khi AMD ra mắt card đồ họa đã được đồn đại từ lâu “Big Navi” vào cuối năm 2020, chắc chắn mọi thứ sẽ còn tốt hơn nhiều lần nữa.

Hy vọng có thể được thấy Race Tracing với phần cứng hỗ trợ chuyên dụng trong cả hai console thế hệ tiếp theo của Microsoft và Sony. Cả hai hệ thống này sẽ sử dụng công nghệ đồ họa AMD Navi, vì vậy Big Navi có thể chỉ là một gợi ý về những gì GPU Race Tracing chính thống sẽ đạt được vào cuối năm 2020.