💡 Ray Tracing (Dò Tia Ánh Sáng)
Tóm tắt nhanh
Ray Tracing (Dò tia) là công nghệ tối thượng trong ngành đồ họa máy tính nhằm mô phỏng lại cách ánh sáng vật lý vận hành trong thế giới thực. Hệ thống tính toán sẽ phóng ra hàng triệu tia sáng ảo và theo dõi đường đi của chúng khi đập vào vật thể, phản xạ, khúc xạ quang học, và cuối cùng tạo ra một khung cảnh đổ khối bóng chân thực ở mức tuyệt đối.
Ảnh minh họa: Cùng một thanh kiếm phát sáng nhưng phía nửa phải hiển thị khả năng hắt ánh sáng neon dội ngược lên vũng nước theo góc nhìn, thay vì tĩnh bóng đen xỉn (bên trái).
Trong suốt chiều dài lịch sử Lịch sử phát triển video game, máy tính không đủ công suất để làm Ray Tracing ở thời gian thực (Real-time). Phải đến năm 2018, khi nhà sản xuất thẻ xử lý GPU NVIDIA ra mắt dòng card mã hiệu RTX, thì kỉ nguyên “Ánh sáng thực” này mới chính thức xâm nhập vào ngành công nghiệp tương tác thay vì chỉ độc quyền cho điện ảnh.
Ranh giới với Công nghệ “Vẽ bóng giả” (Rasterization)
Trước khi Dò tia xuất hiện, các thiết kế cảnh quan và môi trường làm sao để tự tạo bóng đổ râm mát dưới tán cây? Họ dùng Rasterization (Vẽ mảng khối) và Baking (Đóng nướng bóng).
- Môi trường trò chơi sẽ cố tình trải một hình mặt phẳng mờ màu xám dưới chân cái cây để đánh lừa bộ não người chơi rằng đó là cái bóng. Trí tuệ ảo mạo hiểm tính toán ra “Nguồn sáng mặt trời ở hướng Tây, vậy ta cứ dán bóng xám về hướng Đông là xong!“. Cấu trúc này không thể bám dính các hình ảnh phản chiếu trên kính xe ô tô đang chạy vì khung kính thay đổi góc nhìn liên tục.
- Với Ray Tracing, nếu bạn lái ô tô ngang qua tấm gương, tấm gương sẽ bắn ra một tia nhìn đập vào đuôi xe ô tô của bạn, phản chiếu lại con mắt (Camera) trong game. Ánh sáng của bóng đèn đuôi xe sẽ dội qua vũng nước, đập lên mặt đường rồi hắt thứ ánh sáng đỏ lên mặt người đi đường. Đây là công lý Ánh sáng thực tiễn.
Cái Giá Phải Trả Của Đồ Họa Tột Đỉnh
Thuật toán Dò tia được xem là đỉnh cao tàn bạo của ngốn phần cứng. Việc bắt hệ thống tính toán quỹ đạo nảy của hàng tỉ tia sáng trên một khung hình ở thời gian tốc độ 60 Khung hình/giây (60 FPS) đánh gục cả những bộ vi xử lý đắt tiền nhất. Chính sự nặng nề chết người này đã kéo theo sự bắt buộc ra đời của các nhóm công nghệ FSR) để kéo giảm tỷ lệ giật lác (Lagging) do Ray Tracing gây bão hòa cấu trúc vi xử lý.