Khám phá công nghệ Ray Tracing và DXR

Bảng mục lục

1. Giới thiệu về công nghệ ray tracing và DXR
2. Các kỹ thuật cơ bản của ray tracing
   1. Cấu trúc tăng tốc BVH
   2. Ray triangle intersection
   3. Denoising
3. Ưu điểm và ứng dụng của ray tracing
   1. Hiệu ứng ambient occlusion
   2. Bóng đổ
   3. Phản xạ ánh sáng
   4. Global illumination
   5. Deep Learning Super Sampling (DLSS)
4. Tương lai của công nghệ ray tracing và DXR

Giới thiệu về công nghệ ray tracing và DXR

Công nghệ ray tracing đã đưa ngành công nghiệp Game và đồ họa máy tính lên một tầm cao mới. NVIDIA là công ty tiên phong trong việc phát triển và giới thiệu công nghệ này thông qua tiến bộ mang tính cách mạng là môđun tăng tốc phần cứng RTX trên card đồ họa Turing.

Ray tracing là một kỹ thuật tính toán ánh sáng được sử dụng để tạo ra hình ảnh chân thực và sống động hơn trong game và ứng dụng đồ họa. Kỹ thuật này dựa trên việc mô phỏng đường tia sáng từ nguồn sáng cho đến mắt người nhìn, giúp tái tạo mọi tia sáng, bóng đổ và ánh sáng phản xạ trong môi trường 3D.

Các kỹ thuật cơ bản của ray tracing

1. Cấu trúc tăng tốc BVH

Cấu trúc tăng tốc BVH (Bounding Volume Hierarchy) là một cấu trúc dữ liệu giúp tăng hiệu suất tính toán ray tracing trong thời gian thực. BVH được sử dụng để phân loại và tối ưu việc giao tiếp giữa các tia sáng và hình học trong một cảnh 3D.

2. Ray triangle intersection

Ray triangle intersection là quá trình kiểm tra xem một tia sáng có chạm vào một tam giác hình học trong cảnh hay không. Quá trình này xảy ra đồng thời với việc xác định bóng đổ và phản xạ ánh sáng. Khi tia sáng gặp phải một vật thể, ta quyết định liệu nó có phản xạ hay bị che khuất bởi các vật thể khác.

3. Denoising

Ray tracing thường dẫn đến hình ảnh có vẻ mờ và nhiễu. Do đó, quá trình đồng hóa (denoising) được thực hiện để cải thiện chất lượng hình ảnh cuối cùng. Mục tiêu là làm cho hình ảnh trông hoàn hảo hơn với ít nhiễu nhất có thể.

Ưu điểm và ứng dụng của ray tracing

1. Hiệu ứng ambient occlusion

Hiệu ứng ambient occlusion là hiện tượng mà các kẽ hở và khe hở trong trò chơi được làm tối đen. Các tia sáng sẽ được bắn vào vùng xung quanh các vật thể để tạo ra hiệu ứng bóng đổ tự nhiên và làm nổi bật độ sâu của cảnh.

2. Bóng đổ

Bóng đổ là một trong những hiệu ứng phổ biến trong game. Ray tracing giúp tạo ra bóng đổ tự nhiên và sống động bằng cách bắn các tia sáng vào cảnh và giao tiếp với hình học để xác định xem một điểm cụ thể có nằm trong bóng đổ hay không.

3. Phản xạ ánh sáng

Ray tracing cung cấp khả năng tạo ra phản xạ ánh sáng chân thực hơn. Các tia sáng được bắn ra từ bề mặt và xuyên qua cảnh để tính toán kết quả chính xác trên từng điểm ảnh. Điều này tạo ra hiệu ứng phản xạ ánh sáng chính xác và tạo điểm nhấn cho hình ảnh.

4. Global illumination

Global illumination là một mục tiêu lớn trong đồ họa máy tính. Điều này được thực hiện bằng cách tính toán ánh sáng từ toàn bộ cảnh và phản chiếu ánh sáng từ các bề mặt. Kết quả là ánh sáng tự nhiên và mềm mại, cung cấp ánh sáng tổng thể rất thích hợp để làm nổi bật các đối tượng và tạo ra hiệu ứng ánh sáng tự nhiên trong cảnh.

5. Deep Learning Super Sampling (DLSS)

DLSS là một công nghệ tăng cường được sử dụng để cải thiện chất lượng hình ảnh và tăng hiệu suất của game. Nó sử dụng trí tuệ nhân tạo để thông minh biến đổi hình ảnh đã được giảm phân giải, từ đó giảm thiểu công việc tính toán và tạo ra hình ảnh sắc nét hơn.

Tương lai của công nghệ ray tracing và DXR

Công nghệ ray tracing và DXR của NVIDIA đã mở ra một tương lai sáng cho ngành công nghiệp game và đồ họa máy tính. Sự tiến bộ trong phần cứng và phần mềm mang lại những cải tiến đáng kể với khả năng tái tạo hình ảnh chân thực và sống động. Khi ngày càng nhiều game và ứng dụng sử dụng ray tracing, chúng ta sẽ được chứng kiến ​​những trải nghiệm hình ảnh đáng kinh ngạc và hiệu suất game vượt trội.

Các công nghệ đáng chú ý: NVIDIA RTX, ray tracing, DXR, BVH, phản xạ ánh sáng chân thực, bóng đổ tự nhiên, ambient occlusion, DLSS (Deep Learning Super Sampling).

FAQ

Q: Ray tracing có hoạt động trên các card đồ họa không phải của NVIDIA không? A: Có, đối với các card đồ họa không phải của NVIDIA, bạn có thể sử dụng công nghệ ray tracing thông qua DXR của Microsoft, tuy nhiên hiệu năng và chất lượng hình ảnh có thể khác nhau.

Q: Có bao nhiêu loại kỹ thuật trong ray tracing? A: Có nhiều kỹ thuật trong ray tracing bao gồm cấu trúc tăng tốc BVH, ray triangle intersection, denoising, hiệu ứng ambient occlusion, bóng đổ, phản xạ ánh sáng và global illumination.

Q: Có bao nhiêu loại các tác vụ tính toán trong ray tracing? A: Có hai tác vụ tính toán chính trong ray tracing là gửi tia (ray casting) và gửi tia tiếp theo (ray tracing). Tác vụ gửi tia được sử dụng để xác định xem một tia sáng có chạm vào hình học hay không, trong khi tác vụ gửi tia tiếp theo được sử dụng để tính toán phản xạ ánh sáng và bóng đổ.