Ray Tracing Là Gì – What Is Geforce Rtx

Ray Tracing Là Gì – What Is Geforce Rtx

Mới đây, NVIDIA đã tuyên bố một loạt thẻ đồ họa dòng đời mới dựa trên vi kiến trúc Turing. Nổi bật đặc biệt trong đợt giới thiệu của vi kiến trúc lần chính là kỹ thuật dò tia (Ray Tracing) đc cần sử dụng. Vậy đúng mực thì công nghệ dựng hình dò tia là gì, and nó khác biệt như vậy nào với những công nghệ kiết xuất đồ họa hiện nay? Các bạn cùng thăm dò dưới.

Bài Viết: Ray tracing là gì

Ray Tracing là gì?

Ray Tracing là một kĩ thuật dựng (render) ánh nắng bằng phương pháp truy theo những tia sáng (trace có nghĩa là đuổi theo, ray là những tia sáng). Bạn cũng có thể hình dung kĩ thuật này tương tự như phương pháp bạn nhìn lên mặt trời, theo dõi những tia sáng của nó chiếu đi đâu, chiếu vào vật thể nào and phương pháp nó đánh sáng lên các vật bao quanh. Ray tracing dựng lại công đoạn đó nhưng trong môi trường xung quanh số.

Nói phương pháp khác, ray tracing theo dõi những ánh nắng đc hấp thụ, phản chiếu, tán xạ and phân tán bởi từng đối tượng người tiêu dùng trong môi trường xung quanh, and nó không chỉ cần sử dụng với một luồng sáng từ mặt trời mà với mọi nguồn sáng khác nhauy (ví dụ: 2 cái bóng đèn trong căn phòng trong game, ánh lửa bập bùng của lò sưởi trong game, nguồn sáng nhân tạo nên cố định khi dựng hình 3D…).

Giờ đây kiến trúc Turing song song với Ray Tracing vẫn đang là một dấu chấm hỏi to, đc kì vọng là bước ngoặt mang tính phương pháp mạng của thị trường GPU, các hàng hóa như thế có khả năng diện kiến trong đa phần PC ở tương lai hay không, hay giá cao ngút trời khiến ít ai có thể chiếm hữu and cần sử dụng?

Cực khó để vấn đáp, vì mặc dù đã có rất nhiều các bài viết, các bài Review cho 2 dòng GeForce RTX 2080 FE and GeForce RTX 2080 Ti FE, các bạn vẫn phải đợi, thậm chí là cả các tựa game trợ giúp công nghệ cao của thẻ, ở chính là ray tracing. Ở kề bên đó, dòng thẻ đồ họa bài bản Quadro rất được trang bị công nghệ mới này: Quadro RXT 8000, Quadro RXT 6000, Quadro RXT 5000, Quadro RXT 4000.

*

Cách thức chuyển động của Ray Tracing

Mục tiêu của ray tracing là tạo nên hiệu ứng chiếu sáng thực hơn, đổ bóng bỗng nhiên hơn, and dòng RTX của NVIDIA đã đạt đc các kết quả điểm khác biệt, ít đặc biệt là trong những màn demo ở lễ giới thiệu. Một căn phòng bằng gỗ có cửa sổ đang mở sẽ sáng gần như đều cả phòng khi sử dụng cách chiếu sáng cổ xưa, còn khi bật ray tracing, các Vị trí có ánh nắng thẳng trực tiếp chiếu vào sẽ sáng hơn nếu với các góc khuất của phòng. NVIDIA cũng cho cảm thấy phương pháp mà ngọn lửa trong Battlefield V có thể ám vào người của nhân vật trong game and cháy xém cửa xe hơi rất thực.

Ánh nắng không chỉ liên quan tới việc chiếu sáng, nó còn liên quan tới Color, độ sâu, đổ bóng nữa. Nên khi việc chiếu sáng đc giả lập sát với đời thực thì các nhân tố còn lại cũng được thiết kế cực tốt theo. Các mảng đổ bóng trong game hiện nay nhìn khá gắt and rõ rệt, nợ đi cái chuyển nhẹ nhẹ giữa các mảng sáng tối, and ray tracing đó chính là mảnh ghép cứu việc này biến thành hiện thực.

Xem Ngay:  Insomnia Là Gì - Thiếu Ngủ Là Gì

Thuật Toán Cho Ray Tracing 

Tạo được một bản mô phỏng thế gới thực là một việc làm rất nan giải. Nó kể cả nhiều nhân tố, như 1 số lượng vô hạn những chùm ánh nắng, phản chiếu những bề mặt, truyền qua những đối tượng người tiêu dùng, toàn bộ đều dựa trên những đặc tính phân tử của từng đối tượng người tiêu dùng, đó chính là chưa kể đến trọng lực and tương tác vật lý. Việc mô phỏng thứ mang đặc biệt “vô hạn” như thế nhưng lại chỉ cần sử dụng khoáng sản hữu hạn của máy tính hiện nay là tuyệt đối không cân xứng and bất khả thi.

Ta gọi một hướng giải quyết cho vấn đề nêu trên là “rasterization”, thay thế vì giải quyết vô hạn những hạt photon, việc xử lý ban sơ bằng các hình đa giác. Càng nhiều đa giác tức vận tốc xử lý càng nhanh, and rasterization ở đây để biến hàng tỷ đa giác kia thành một hình ảnh rõ nét.

Nói ngắn gọn, nó tạo nên một bản mẫu 2D and tái hiện chúng trên thế gới 3D đã dựng sẵn. Trong số đó, các hình ảnh 2D đc tạo ra từ đa giác có thể bao che toàn màn hình khi nhìn gần, nhưng có thể chỉ bao che một vài pixel khi nhìn xa, từ đó tạo ra những điểm ảnh, cấu tạo and nguyên lý ánh nắng. Đương nhiên một kỹ thuật thì không còn bao quát đc tất cả việc làm.

Những kỹ thuật khác nhau như bộ đệm Z (bộ đệm thứ cấp theo dõi độ sâu của mỗi pixel) cứu tăng tốc quy trình, tạo nên một công cụ cứu hàng tỷ đa giác đã tạo nên có thể cảm thấy, có thể bố trí and xử lý hiệu quả nhất có thể. Điều ấy có thể nhu cầu hàng tỷ, thậm chí hàng ngàn phép tính cho mỗi khung hình mà chỉ GPU hiện đại với vận tốc xử lý teraflops mới có thể xử lý đc.

*

Ray tracing, tiếp cận vấn đề nêu trên khác với Rasterization, về mặt lịch sử, nó đã tồn tại trong khoảng 50 năm nay. Turner Whitted hiện đang hoạt động cho NVIDIA, trong quá khứ đã phác thảo phương pháp tính toán theo dõi đệ quy, đưa về hình ảnh điểm khác biệt kể cả bóng, ánh phản ứng and nhiều thứ hơn nữa. Đương nhiên, nó sẽ bị nan giải hơn rasterization cực kì nhiều.

Ray tracing ảnh hưởng đến việc dò hướng đi của một tia (thường là tia sáng) khi chiếu nó vào thế gới 3D. Giả sử muốn thành lập một vật thể, việc trước tiên là khẳng định những tia sáng theo dõi đa giác tạo ra vật thể đó, sau đó tính đến những nguồn ánh nắng có thể tác động, đặc tính của đa giác như chất liệu, bề mặt bằng hay cong, nói ngắn gọn là thêm bớt tia sáng.

Các bước này sau đó đc lặp lại cho ngẫu nhiên nguồn ánh nắng nào khác, bao đến cả ánh nắng phản chiếu từ những vật thể có trong khung cảnh. Nó nan giải đến nỗi, cần nhiều công thức để có thể dò đc tia, cho cả những bề mặt trong veo, bán trong veo, ví dụ như: thủy tinh hoặc nước. Toàn bộ mọi thứ phải có giới hạn phản chiếu nhân tạo, vì dù là tia đi chăng nữa cũng không còn dò đc tất cả vô hạn số photon kia.

*

Thuật toán cho ray tracing đc cần sử dụng phổ cập nhất, theo NVIDIA, đó chính là BVH Traversal: Bounding Volume Hierarchy Traversal cứu tăng tốc quy trình bằng phương pháp Quanh Vùng những đối tượng người tiêu dùng để xử lý, nói một phương pháp khác là “chia để trị”.

*

 

Xem Ngay:  Aura Là Gì - Nghĩa Của Từ Aura

Bạn cũng có thể tìm hiểu thêm quy mô con thỏ của NVIDIA cần sử dụng thuật toán BVH, chúng Quanh Vùng từng cấp, chia những bộ phận vào từng khối hộp, bé dại hơn and bé dại hơn cho đến khi thuật toán có kết quả là một danh sách ngắn những đa giác, rồi sau đó mới đến việc làm của ray tracing.

Xem Ngay: Showreel Là Gì – Show Reel Là Gì

Tuy vậy trọng lượng việc làm phải đảm nhận khi tiến hành triển khai việc làm này bằng ứng dụng trên CPU hoặc GPU là cao quá. Một giải pháp thay thế là lõi RT, mỗi lõi RT đều có sẵn thuật toán kết cấu BVH, cứu nó có khả năng xử lý việc làm nhanh hơn gấp 10 lần nếu với lõi CUDA.

*

Ngoài ra, cũng phải nói đến việc có bao nhiêu tia sáng dò trên một pixel, chỉ một tia thôi cũng dẫn đến hàng chục, hàng trăm phép tính, nhưng càng nhiều tia theo dõi thì việc làm sẽ nhẹ đi, năng suất lại cao hơn. Những C.ty như Pixar, cũng cần sử dụng công nghệ ray tracing để tạo nên hình hoạt.

Một bộ phim dài 90 phút với vận tốc khung hình là 60 FPS cần đến 324,000 hình ảnh, mỗi hình ảnh lại mất vài giờ tính toán những tia đang theo dõi từng pixel một. NVIDIA sẽ làm như vậy nào để đạt hiệu quả tương đương với thời điểm thực như thế? Ở trên cao đã đề cập đến sự có mặt của lõi RT, nhưng nếu như vậy vẫn không đủ, câu vấn đáp là lõi Tensor chỉ có ở riêng kiến trúc Turing. Ví dụ dễ chơi thôi, lấy trọng lượng việc làm là FP16, lõi Tensor đạt 114 TFLOPS trong khi FP32 thì CUDA chỉ có 14,2 TFLOPS.

*

Nhưng tại sao lõi Tensor mới đủ trong việc ray tracing? Này là AI and khả năng tự học, nói phương pháp khác đó chính là công dụng Deep Learning Super Sampling được phép Game hiển thị ở độ sắc nét tiết kiệm hơn mà không cần AA, sau đó lõi Tensor sẽ kế thừa and tác động đến khung hình, khử răng cưa để đưa về độ sắc nét cao hơn.

Lời kết, các tên tuổi to trong ngành render đã bước chân vào ray tracing như Epic, UE, Unity 3D, EA Frostbite. Thậm chí Microsoft còn tạo nên hẳn DirectX Ray dành riêng cho ray tracing. Với RTX, đây thực sự là một bước nhảy to trong ngành đồ họa máy tính, đương nhiên việc nó vẫn chưa hoàn thiện and việc trong vòng mười năm tới để có thể đặt RTX 2080 Ti tại thị trường như 1 dòng mainstream là tuyệt đối có thể.

Công nghệ Ray Tracing trên dòng thẻ đồ họa mới nhất của NVIDIA

Công nghệ đồ họa hiện nay của NVIDIA and phần lớn tất cả ngành công nghiệp là mô phỏng ánh nắng and hành vi của ánh nắng trong một khung cảnh ổn định, theo phương pháp dễ chơi hơn, gọi là Rasterization (kỹ thuật raster). Cũng như một họa sỹ vẽ tranh, những đối tượng người tiêu dùng đc hiển thị từng lớp, từ sau ra trước, vì thế những đối tượng người tiêu dùng ở phía trước sẽ che khuất những đối tượng người tiêu dùng phía sau.

*

Khác biệt về hiển thị giữa kỹ thuật Raster đôi khi (trái) and kỹ thuật dò tia (phải).

Tuy nhiên, phương pháp làm này sẽ gặp nan giải khi dựng hình việc phản chiếu, bởi lẽ vì kỹ thuật raster sẽ không theo dõi and dựng hình đc ánh nắng. Nó thường đc cần sử dụng trong những khung cảnh thời điểm thực bởi lẽ vì phần cứng hiện nay không vừa ý đủ mong muốn mô phỏng vận động của những khung cảnh nan giải, ví dụ trong Game điện tử hoặc hình ảnh động 3D.

Xem Ngay:  Administrative Là Gì - Nghĩa Của Từ Administrative

Trong khi đó, kỹ thuật dò tia dựng lại hành vi của ánh nắng khi nó đi đến những bề mặt, những chất liệu and những đối tượng người tiêu dùng vận động.

Ánh nắng khi đi qua một khung cảnh có thể đc kiết xuất and hiển thị nan giải hơn. Với kỹ thuật dò tia, bạn cũng có thể mô phỏng phương pháp những tia sáng tương tác với các vật thể, tạo nên những hiệu ứng phản ứng, khúc xạ and tán xạ chân thực trong thời điểm thực. Kỹ thuật dò tia thậm chí có thể bắt gặp and hiển thị những kính khúc xạ, gương phản chiếu, tưởng tượng ra nền tảng của ánh nắng trong khung cảnh and thậm chí cả Color của ánh nắng sau khi đi qua đối tượng người tiêu dùng.

*

Trên thực tiễn, kỹ thuật này đã đc cần sử dụng trong thực tiễn, với các bộ phim như Monsters University của Pixar, Iron Man của Marvel. Nhưng đó chính là khi nó đc cần sử dụng bởi các người sử dụng bài bản, nhưng giờ nó đã đc đưa tới với các người sử dụng phổ thông – một điều tưởng chừng không còn trước đây.

Đây xứng đáng đc gọi là một kỳ công của NVIDIA bởi lẽ vì công nghệ dò tia yên cầu một lượng sức khỏe điện toán khổng lồ. CEO của NVIDIA, ông Jensen Huang cho biết, chính là “bước nhảy vọt to nhất mà chúng tôi từng làm trong một dòng đời (thẻ GPU).”

*

Cách thức giải quyết vấn đề của NVIDIA là cần sử dụng kiến trúc Turing mới trong những GPU vừa giới thiệu. Kiến trúc này được gia công để giải quyết vấn đề về xử lý. Những lõi dò tia chuyên dụng còn đc trang bị thêm nhân Tensor Core, có khả năng cần sử dụng AI để suy luận phần hình ảnh “thời điểm thực” – vấn đề cần nhiều sức khỏe tính toán nhất của kỹ thuật này. Bởi vậy, những GPU có khả năng mô phỏng nhanh gấp 6 lần nếu với nguồn gốc Pascal trước đây (trên GTX 1080Ti).

Đây thật sự là một bước nhảy to về công nghệ đồ họa and thật phấn khích khi bạn nghĩ đến việc những studio and những cá nhân hôm nay sẽ có thể mở rộng việc cần sử dụng kỹ thuật dò tia này để phần mềm trong hoạt hình, Game and mô phỏng khoa học.

Xem Ngay: Răng Khôn Là Gì

Cho dù hiện nay NVIDIA mới chỉ chế tạo những GPU mới này dành cho máy tính để bàn, rất có thể những laptop với công nghệ dò tia sẽ ban sơ giới thiệu thị trường trong năm tới – một khoảng thời điểm trông chờ không quá dài. Trên thực tiễn, một số Game sắp giới thiệu như Metro: Exodus đã có rất nhiều sẵn bản demo NVIDIA RTX để trình diễn khả năng dò tia theo thời điểm thực của tớ.

Thể Loại: Chia sẻ trình bày Kiến Thức Cộng Đồng

Bài Viết: Ray Tracing Là Gì – What Is Geforce Rtx

Thể Loại: LÀ GÌ

Nguồn Blog là gì: https://hethongbokhoe.com Ray Tracing Là Gì – What Is Geforce Rtx

Leave a Reply