Ray Tracing là gì? Tìm hiểu công nghệ đồ họa đột phá

Ray tracing không chỉ là một phương pháp tạo ra hình ảnh số đẹp mắt, mà còn là một công nghệ đang thúc đẩy giới hạn về chất lượng hình ảnh trong ngành công nghiệp giải trí và thiết kế. Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá chi tiết về Ray Tracing, cách nó hoạt động, và tại sao nó đã trở thành một yếu tố quan trọng trong việc tạo ra thế giới ảo chân thực.

Ray Tracing là gì?

Ray tracing là một phương pháp trong đồ họa máy tính và đồ họa 3D được sử dụng để tạo ra hình ảnh số chất lượng cao. Phương pháp này đặc biệt phổ biến trong việc tạo ra hình ảnh số động, phim hoạt hình, và trong các ứng dụng yêu cầu chất lượng hình ảnh cao như trong trò chơi video, thiết kế sản phẩm, và nhiều lĩnh vực khác.

Ray tracing hoạt động bằng cách mô phỏng cách ánh sáng tương tác với các vật thể trong môi trường 3D. Nó tạo ra hình ảnh bằng cách theo dõi các tia sáng từ nguồn sáng khi chúng gặp phải các vật thể trong không gian 3D. Mỗi tia sáng được theo dõi khi nó bắt đầu từ mắt người nhìn (hoặc máy ảnh) và sau đó tiếp xúc với bề mặt các vật thể, phản xạ, gửi tia phản xạ đến mắt người nhìn. Quá trình này tạo ra các hình ảnh chân thực với hiệu ứng ánh sáng, bóng đổ, phản xạ, lấp đầy màu sắc và các hiệu ứng quang học khác giống với thế giới thực.

Ray tracing cung cấp chất lượng hình ảnh cao, nhưng đòi hỏi nhiều tính toán, vì mỗi tia sáng cần phải được theo dõi và tính toán kỹ lưỡng. Một số công cụ và công nghệ đồ họa máy tính nổi tiếng sử dụng ray tracing bao gồm NVIDIA's RTX, công nghệ ray tracing trong các dự án phần mềm như Blender hoặc phần cứng như card đồ họa NVIDIA RTX. Ray tracing đang phát triển và ngày càng trở nên phổ biến trong việc tạo ra hình ảnh số đẹp và chân thực.

Ray Tracing hoạt động như thế nào?

Như đã nói ở trên, Ray tracing hoạt động bằng cách mô phỏng cách ánh sáng tương tác với các vật thể trong môi trường 3D. Quá trình này bao gồm các bước cơ bản sau:

• Phát ra tia sáng (ray): Quá trình bắt đầu bằng việc phát ra các tia sáng từ mắt người nhìn hoặc máy ảnh thông qua một điểm tiếp xúc với mắt người nhìn gọi là "điểm chùm tia" (viewpoint) hoặc "mắt của máy ảnh."
• Giao điểm với vật thể: Mỗi tia sáng được theo dõi khi nó bắt đầu từ điểm chùm tia và tiếp xúc với các vật thể trong không gian 3D. Khi tia sáng gặp vật thể, quá trình này ghi lại thông tin về tia sáng giao điểm với vật thể, như vị trí, hướng và khoảng cách giao điểm.
• Phản xạ, gửi tia phản xạ: Sau khi tia sáng giao điểm với bề mặt vật thể, nó có thể phản xạ, gửi ra một tia sáng phản xạ. Quá trình phản xạ có thể theo quy tắc phản xạ hoàn hảo (perfect reflection), như khi ánh sáng phản xạ từ một bề mặt phẳng, hoặc theo quy tắc phản xạ mờ (soft reflection), như khi ánh sáng được phản xạ từ bề mặt không phẳng như vật thể có bề mặt mờ.
• Lan truyền trong môi trường: Tùy thuộc vào đặc điểm của vật thể và môi trường, tia sáng có thể đi qua một vật thể (như ánh sáng đi qua nước) hoặc bị hấp thụ bởi nó. Quá trình này cũng ghi lại thông tin về việc tia sáng đi qua vật thể hoặc bị hấp thụ.
• Thu gom thông tin từ nguồn sáng: Khi tia sáng được phát ra và tiếp xúc với các vật thể, nó có thể thu gom thông tin về môi trường xung quanh, bao gồm màu sắc, ánh sáng môi trường, và các hiệu ứng quang học khác.
• Tạo hình ảnh: Tất cả các thông tin từ các tia sáng được kết hợp để tạo ra một hình ảnh số cuối cùng. Quá trình này liên quan đến việc tính toán các màu sắc, ánh sáng, bóng đổ, phản xạ, và các hiệu ứng khác để tạo ra hình ảnh chân thực.

Ray tracing cung cấp chất lượng hình ảnh cao và chính xác, bởi vì nó mô phỏng cách ánh sáng hoạt động trong thế giới thực. Tuy nhiên, quá trình này đòi hỏi rất nhiều tính toán, thời gian và tài nguyên. Tuy nhiên, với sự phát triển của công nghệ và phần cứng, ray tracing đang trở nên ngày càng hiệu quả và phổ biến trong ngành công nghiệp đồ họa máy tính và giải trí.

Những ưu điểm nổi bật của Ray Tracing

Ray tracing mang lại nhiều lợi ích quan trọng trong lĩnh vực đồ họa máy tính và giải trí, bao gồm:

• Chất lượng hình ảnh cao: Ray tracing tạo ra hình ảnh số với chất lượng cao, tái tạo một cách chân thực ánh sáng, bóng đổ, phản xạ, lấp đầy màu sắc và các hiệu ứng quang học khác giống với thế giới thực.
• Hiệu ứng ánh sáng tự nhiên: Ray tracing cho phép mô phỏng những hiệu ứng ánh sáng tự nhiên như ánh sáng mặt trời, bóng đổ mềm, ánh sáng trong gương, và phản xạ môi trường xung quanh.
• Thúc đẩy sáng tạo nghệ thuật: Ray tracing giúp các nghệ sĩ và nhà thiết kế sáng tạo có khả năng tạo ra các tác phẩm độc đáo và đẹp mắt hơn. Nó mở ra cơ hội cho việc thử nghiệm với ánh sáng, màu sắc và hiệu ứng, làm cho công việc nghệ thuật trở nên phong phú và đa dạng hơn.
• Cải thiện thực tế trong trò chơi video: Ray tracing đang trở thành một yếu tố quan trọng trong trò chơi video, làm cho các thế giới ảo trở nên thật sự hấp dẫn và chân thực. Nó cung cấp hiệu ứng bóng đổ, phản xạ và chi tiết hình ảnh đáng kinh ngạc, làm tăng trải nghiệm trò chơi.
• Ứng dụng trong thiết kế và kiến trúc: Ray tracing có sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực thiết kế sản phẩm và kiến trúc để mô phỏng và thử nghiệm các thiết kế trước khi chúng được xây dựng thực tế.
• Hình ảnh đa dạng và tùy chỉnh: Ray tracing cho phép tạo ra các hiệu ứng hình ảnh đa dạng và tùy chỉnh, từ hình ảnh khoa học đến hình ảnh thần thoại hoặc phong cảnh huyền bí. Lợi ích này mở ra không gian sáng tạo rộng lớn cho nghệ thuật và thiết kế.

Những card đồ họa nào hỗ trợ Ray Tracing

Nhiều card đồ họa trên thị trường hiện nay đã hỗ trợ ray tracing thông qua các công nghệ đặc biệt là hãng NVIDIA RTX (Real-Time Ray Tracing) và AMD Radeon RDNA 2. Dưới đây là một số ví dụ về card đồ họa mà bạn có thể tìm hiểu và mua để có trải nghiệm ray tracing:

• NVIDIA GeForce RTX Series: Các card đồ họa GeForce RTX của NVIDIA là một trong những lựa chọn hàng đầu cho ray tracing. Chúng bao gồm các mẫu như RTX 3090, RTX 3080, RTX 3070, và các phiên bản khác. Các card này được thiết kế đặc biệt để hỗ trợ ray tracing và có hiệu năng tốt.
• AMD Radeon RX 6000 Series: AMD đã ra mắt dòng card đồ họa Radeon RX 6000 Series, bao gồm các model như RX 6900 XT, RX 6800 XT và RX 6800, với khả năng hỗ trợ ray tracing. Các card đồ họa này sử dụng kiến trúc RDNA 2 và cung cấp hiệu năng tốt cho ray tracing.
• NVIDIA GeForce GTX 16 Series: Một số card đồ họa thuộc dòng GTX 16 Series của NVIDIA như GTX 1660 Ti và GTX 1660 cũng có khả năng ray tracing, tuy nhiên, hiệu năng của chúng có thể không cao bằng dòng RTX.
• Console Gaming: Cả PlayStation 5 và Xbox Series X cũng hỗ trợ ray tracing. Điều này có nghĩa là một số trò chơi trên các hệ máy chơi game này cũng có thể sử dụng ray tracing để tạo ra hình ảnh đẹp và chân thực hơn.

Khi bạn cân nhắc mua một card đồ họa hỗ trợ ray tracing, hãy xem xét nhu cầu sử dụng của bạn, ngân sách và các tính năng khác mà card đồ họa có thể cung cấp, bao gồm hiệu năng tổng thể, bộ nhớ và tính năng đặc biệt khác. Bạn có thể tham khảo các dòng Card đồ họa tốt nhất hiện có trên Phong Cách Xanh TẠI ĐÂY.

Trên đây là những thông tin tổng quan và chi tiết về Ray Tracing - một tiến bộ quan trọng trong lĩnh vực đồ họa game, nhằm nâng cao trải nghiệm cho cộng đồng game thủ. Nếu có bất kỳ câu hỏi nào cần được giải đáp, vui lòng để lại bình luận để được chúng tôi giải đáp nhé.