Ray Tracing là gì? Tại sao nó lại quan trọng trong đồ họa máy tính?
Ray Tracing, công nghệ đồ họa tưởng chừng như chỉ xuất hiện trong các bộ phim viễn tưởng, giờ đây đã và đang thay đổi cách mà game thủ đắm chìm vào những tựa game yêu thích. Với khả năng mô phỏng ánh sáng và bóng đổ một cách chân thực đến “ngỡ ngàng”, Ray Tracing hứa hẹn mang đến những hình ảnh sống động và chân thực hơn bao giờ hết. Vậy cụ thể Ray Tracing là gì? Tham khảo ngay bên dưới!
1. Ray Tracing là gì?
Ray Tracing là thuật toán đồ họa 3D mô phỏng quá trình truyền đi và tương tác của ánh sáng trong môi trường ảo. Thay vì tính toán trước các hiệu ứng ánh sáng như kỹ thuật đồ họa truyền thống, Ray Tracing bắt đầu từ những nguồn sáng bằng cách tính toán từng tia sáng khi chúng di chuyển và va chạm với các vật thể trong cảnh.
Qua đó, công nghệ Ray Tracing tạo ra những hình ảnh cực kỳ bắt mắt, chân thực và sống động với những hiệu ứng ánh sáng tự nhiên như ánh sáng toàn ảnh, phản xạ, khúc xạ hay bóng đổ.
Ray Tracing là gì?
2. Nguyên lý hoạt động của Ray Tracing
Hãy tưởng tượng bạn đang đứng trong căn phòng tối và kèm theo đó là một chiếc đèn pin được bật sáng. Lúc này, ánh sáng từ đèn pin sẽ chiếu vào các vật thể trong phòng, bị phản xạ, khúc xạ và tạo ra những bóng đổ phức tạp. Ray Tracing hoạt động theo nguyên lý tương tự nhưng ngược lại.
Thay vì bắt đầu từ nguồn sáng, Ray Tracing bắt đầu từ mắt của người xem (hoặc camera) và từ mỗi điểm ảnh trên màn hình, một tia sáng ảo sẽ được bắn ra. Tia sáng này đi xuyên qua không gian ảo, chạm vào các vật thể và bị phản xạ, khúc xạ nhiều lần. Quá trình này sẽ được lặp đi lặp lại cho đến khi tia sáng trở lại nguồn sáng hoặc đạt đến một giới hạn nhất định.
Cuối cùng, máy tính sẽ tính toán màu sắc tại mỗi điểm ảnh dựa trên các tương tác của tia sáng với các vật thể, từ đó tạo ra hình ảnh hoàn chỉnh và chân thực.
Ray Tracing có nguyên lý hoạt động ngược lại với nguồn sáng
Mời bạn khám phá thêm card đồ họa chính hãng, giá tốt, tính năng vượt trội, tiết kiệm điện năng:
3. Tính năng nổi bật của công nghệ Ray Tracing
3.1. Ray tracing – Reflection
Trong các trò chơi điện tử, hình ảnh phản chiếu trên các bề mặt như gương, mặt nước hay cửa sổ thường được tạo ra bằng cách vẽ sẵn một hình ảnh 2D và đặt lên những bề mặt này. Hình ảnh sẽ không thay đổi theo thời gian thực khi môi trường xung quanh thay đổi. Tuy nhiên, với công nghệ Ray Tracing, hình ảnh phản chiếu sẽ trở nên sống động và chân thực hơn rất nhiều.
Khi Ray Tracing được áp dụng, máy tính sẽ bắt đầu bằng việc mô phỏng quá trình truyền đi của ánh sáng. Các tia sáng ảo được phát ra từ nguồn sáng và di chuyển trong không gian. Khi một tia sáng chạm vào một bề mặt phản chiếu, chúng sẽ bị bật ngược lại theo một góc bằng với góc tới.
Sau đó, máy tính sẽ tính toán màu sắc tại điểm mà tia sáng chạm vào và sử dụng để tạo ra điểm ảnh tương ứng trên hình ảnh phản chiếu. Quá trình này được lặp đi lặp lại liên tục, vì vậy hình ảnh phản chiếu sẽ luôn được cập nhật theo thời gian thực.
Ray Tracing cho hình ảnh phản chiếu chân thực
3.2. Ray traced shadows
Việc tạo ra những hình ảnh chân thực và sống động là mục tiêu không ngừng nỗ lực của các nhà phát triển đồ hoạ. Một trong những yếu tố quan trọng góp phần vào tính chân thực của hình ảnh đó là hiệu ứng đổ bóng.
Trước khi có Ray Tracing, các nhà phát triển thường sử dụng những hình ảnh 2D màu đen hoặc xám để tạo ra hiệu ứng đổ bóng. Hình ảnh này được đặt chồng lên các vật thể trong cảnh, tạo cảm giác như có một vật thể khác đang che khuất ánh sáng. Tuy nhiên, phương pháp thường thiếu đi tính tự nhiên, khó tương tác với môi trường,... Thay vào đó, khi Ray Tracing được áp dụng, máy tính sẽ thực hiện quá trình tính toán phức tạp để xác định chính xác vị trí và hình dạng của bóng đổ.
Ray traced shadows mang đến hình ảnh bóng đổ tự nhiên, trông mềm mại hơn, tạo chiều sâu và tăng tính chân thực cho hình ảnh. Cùng với đó, Ray Tracing còn có thể xử lý các nguồn sáng động cùng nhiều hiệu ứng ánh sáng phức tạp khác.
Ray traced shadows cho bóng đổ tự nhiên
3.3. Ray Traced Global Illumination
Một trong những hạn chế của nhiều phương pháp dựng hình truyền thống là không thể tái hiện chính xác ánh sáng gián tiếp (Indirect Illumination), hay mở rộng hơn là khả năng chiếu sáng toàn bộ khung cảnh (Global Illumination).
Với Ray Traced Global Illumination, tính năng này cho phép tái hiện sự phản xạ ánh sáng từ bề mặt vật liệu ra môi trường xung quanh và tạo nên không gian chiếu sáng phức tạp, chân thực.
3.4. Ray Tracing Emissive Lighting
Ở những phương pháp truyền thống, hiệu ứng ánh sáng thường trông cứng nhắc và thiếu sống động. Chẳng hạn như ánh sáng từ chớp lửa chỉ sáng lên tại chỗ mà không lan tỏa ra môi trường xung quanh.
Ray Traced Emissive Lighting sẽ khắc phục hạn chế này bằng cách mô phỏng các nguồn sáng nhỏ với cường độ khác nhau và tác động của chúng lên môi trường xung quanh. Ánh sáng này có thể tương tác với các bề mặt và tạo ra những hiệu ứng chiếu sáng chân thực, ấn tượng, mang lại trải nghiệm hình ảnh sống động, đầy mê hoặc.
Ray Traced Emissive Lighting cho khả năng mô phỏng các nguồn ánh sáng nhỏ
3.5. Ray Traced Ambient Occlusion
Ray Traced Ambient Occlusion (RAO) là thuật toán đồ họa tiên tiến, giúp tạo ra những hình ảnh 3D có chiều sâu và chân thực hơn. Thay vì áp dụng một lớp bóng đổ đồng nhất cho toàn bộ vật thể, RAO tính toán mức độ ánh sáng tiếp xúc với từng điểm trên bề mặt vật thể, từ đó tạo ra những vùng sáng tối tự nhiên và tinh tế.
RAO tăng cường tính chân thực bằng các tạo ra những hình ảnh có chiều sâu và độ nổi khối tự nhiên. Cùng với đó, Ray Traced Ambient Occlusion còn cải thiện hiệu ứng bóng đổ trở nên mềm mại và tự nhiên hơn, đồng thời có thể tạo ra hiệu ứng bóng đổ ngay cả khi không có nguồn sáng rõ ràng.
4. Ưu, nhược điểm của công nghệ Ray Tracing
Ray Tracing là công nghệ hứa hẹn mang đến những đột phá lớn trong lĩnh vực đồ họa máy tính. Tuy nhiên, công nghệ này cũng đi kèm những thách thức cần cải thiện trong tương lai. MemoryZone sẽ tóm gọn một số ưu và nhược điểm ngay bên dưới:
Ưu điểm:
-
Ray Tracing cho hình ảnh chân thực và sống động:
-
Phản chiếu chân thực: Công nghệ tạo ra những hiệu ứng phản chiếu ánh sáng 3D tuyệt đẹp trên mọi bề mặt với chi tiết cao hơn nhiều so với các công nghệ trước đây.
-
Trải nghiệm sống động: Ray Tracing tạo ra mang đến cho người dùng những trải nghiệm chơi game và xem phim chân thực, hấp dẫn.
-
-
Hiệu quả về kinh tế:
-
Tự động hóa: Ứng dụng công nghệ Ray Tracing giảm thiểu tác động của con người trong quá trình tạo hình ảnh, từ đó giúp doanh nghiệp có thể tiết kiệm chi phí sản xuất gấp nhiều lần.
-
Nâng cao hiệu quả: Ray Tracing giúp tăng năng suất và chất lượng sản phẩm trong các lĩnh vực như giải trí, phim ảnh,...
-
Nhược điểm:
-
Card đồ họa mạnh mẽ: Máy tính cần trang bị card đồ họa cao cấp để xử lý lượng tính toán khổng lồ của Ray Tracing. Sự kết hợp giữa card đồ họa hỗ trợ Ray Tracing và bộ vi xử lý AMD Ryzen 9000 Series là một “cặp bài trùng” hoàn hảo cho những game thủ đam mê đồ họa chân thực.
-
Giá thành cao: Để sử dụng Ray Tracing, các nhà phát triển cần trang bị máy tính có phần cứng cao cấp, từ đó làm tăng đáng kể chi phí sản xuất và các thiết bị đồ họa.
-
Giá thành sản phẩm cao: Các sản phẩm sử dụng Ray Tracing thường có giá thành cao và khó tiếp cận với đa số người dùng.
Ray Tracing sở hữu nhiều ưu điểm nổi bật
5. Card đồ họa nào hỗ trợ Ray Tracing?
Nvidia GeForce RTX Series: Là top card đồ hoạ 2024 được thiết kế đặc biệt để hỗ trợ Ray Tracing, RTX của Nvidia mang đến hiệu năng xử lý Ray Tracing cực kỳ ấn tượng.
-
GeForce RTX 2000 Series: Dòng card đồ họa thế hệ thứ 2 của Nvidia, đánh dấu sự ra mắt của kiến trúc Turing và công nghệ Ray Tracing thời gian thực.
-
GeForce RTX 3000 Series: Tiếp nối thành công của thế hệ trước, RTX 30 Series mang đến hiệu năng Ray Tracing được cải thiện đáng kể, cùng với các tính năng AI như DLSS.
-
GeForce RTX 4000 Series: Là thế hệ card đồ họa mới nhất của Nvidia, RTX 40 Series hứa hẹn mang đến hiệu năng Ray Tracing mạnh mẽ hơn nữa.
Nvidia GeForce GTX 1000 Series: Một số dòng card đồ họa GTX 1000 Series được hỗ trợ driver Ray Tracing, tuy nhiên hiệu năng sẽ không bằng các dòng RTX, bao gồm: GTX 1060/1070/1070 Ti/1080/1080 Ti/1660/1660 Ti, Titan X (2016) và Titan XP (2017).
Bên cạnh Nvidia, AMD RX 6000 Series cũng có thể hỗ trợ Ray Tracing với RX 6600 XT, RX 6700 XT, RX 6800, RX 6800 XT và RX 6900 XT.
6. Những tựa game hỗ trợ Ray Tracing
|
Thể loại |
Tên game |
Đôi nét nổi bật |
|
Bắn súng |
Battlefield 2042, Call of Duty: Black Ops Cold War, Call of Duty: Modern Warfare, Doom Eternal, Wolfenstein: Youngblood, Quake II RTX |
Những trận chiến hoành tráng, hiệu ứng ánh sáng và bóng đổ chân thực |
|
Nhập vai |
Cyberpunk 2077, The Witcher 3: Wild Hunt, Shadow of the Tomb Raider, Metro Exodus, Godfall, Dying Light 2 |
Thế giới mở rộng lớn, cốt truyện hấp dẫn, đồ họa đẹp mắt |
|
Kinh dị |
Resident Evil 2, Resident Evil 3, Resident Evil 7, Resident Evil Village, The Medium, A Plague Tale: Requiem |
Không khí u ám, đáng sợ, hiệu ứng ánh sáng tạo nên cảm giác rùng rợn |
|
Phiêu lưu |
Hitman 3, Far Cry 6, Marvel’s Guardians of the Galaxy, Chorus |
Khám phá thế giới mở, giải đố, hành động |
|
Khác |
Fortnite, Minecraft, Control, Watch Dogs: Legion, World of Warcraft: Shadowlands, Ready or Not, Synched: Off Planet, Enlisted, Amid Evil, Chernobylite, Ring Of Elysium |
Các thể loại game đa dạng từ battle royale đến mô phỏng |
7. Hướng dẫn cách bật Ray Tracing
Mặc dù các bước cơ bản để bật Ray Tracing là tương tự nhau, nhưng giao diện và vị trí tùy chọn Ray Tracing có thể khác nhau giữa các tựa game. Một số game có thể đặt tùy chọn Ray Tracing trong mục "Graphics" hoặc "Visuals", trong khi các game khác có thể đặt trong tab riêng biệt.
Điển hình như Cyberpunk 2077, bạn sẽ tìm thấy chọn Ray Tracing trong phần "Graphics" và thường có nhiều mức độ chi tiết khác nhau.
Ví dụ cách bật Ray Tracing với Cyberpunk 2077:
-
Bước 1: Bạn mở game Cyberpunk 2077 → Chọn vào mục "Options" → Chọn tab "Graphics".
-
Bước 2: Tìm đến phần "Ray Tracing" và bật các tùy chọn mong muốn.
Tuỳ chỉnh Ray Tracing Cyberpunk 2077
8. Tổng kết
Với sự ra đời của các kiến trúc đồ họa thế hệ mới như RDNA 4, công nghệ Ray Tracing đang ngày càng trở nên phổ biến và mạnh mẽ hơn. Trong tương lai gần, chúng ta hoàn toàn có thể kỳ vọng sẽ được trải nghiệm những tựa game với hiệu ứng ánh sáng và bóng đổ chân thực đến kinh ngạc.
Cảm ơn bạn đã theo dõi bài viết và đừng quên cập nhật nhanh chóng các kiến thức công nghệ mới nhất tại website MemoryZone nhé!
Theo dõi tin tức từ MemoryZone kịp lúc ngay
Hãy theo dõi để luôn cập nhật tin công nghệ mới nhất từ MemoryZone bạn nhé
THEO DÕI NGAY...
