Ray tracing của NVIDIA là cái chi, và nó làm được gì?

Phụ Lục

• Ray tracing là gì?
• Ray tracing đem lại cho chúng ta điều gì?
• Ray tracing trong tương lai

Hai trong số những tựa game lớn của năm nay, Battlefield 5 và Shadow of the Tomb Raider sẽ hỗ trợ ray tracing, công nghệ đến từ dòng card đồ họa RTX mới của NVIDIA. Công nghệ này cũng là thứ mà giám đốc NVIDIA, ông Hoàng Nhân Huân dành nhiều thời gian để giới thiệu nhất trong buổi ra mắt dòng card mới tại Gamescom 2018. Nhưng thật ra, ray tracing là gì, và nó đem lại gì cho game thủ chúng ta?

Ray tracing là gì?

Các thuật ngữ trong đồ họa thường khá khó giải thích, nhưng may mắn là ray tracing thì không. Đúng như tên gọi của nó, ray tracing tạo ra hình ảnh bằng cách theo dấu (trace) các tia sáng (ray) do nguồn sáng trong game tạo ra. Hàng ngàn, hoặc hàng triệu tia sáng như vậy, tùy vào nhà phát triển và engine mà họ sử dụng. Các tia sáng này sẽ chạm vào các vật thể và tương tác với chất liệu, màu sắc của vật thể đó, tạo ra những hiệu ứng phức tạp trong khung hình theo đúng (hoặc gần đúng) cách mà ánh sáng phản xạ trong đời thực.

Ray tracing tạo ra “phản xạ của phản xạ của phản xạ…” trên các bộ giáp storm trooper.

Nhờ đặc điểm này, ray tracing là một công cụ cực kỳ hữu ích trong việc tạo nên những hình ảnh 3D chân thật, xóa nhòa ranh giới giữa thực và ảo. Tuy nhiên, từ trước đến nay việc dựng hình ray tracing luôn là một vấn đề lớn. Thế giới thật mà chúng ta thấy hàng ngày có hàng triệu triệu tia sáng đến từ rất nhiều nguồn sáng khác nhau. Các tia sáng này phản xạ nhiều lần trên nhiều bề mặt, thay đổi liên tục về màu sắc hay độ sáng nên việc mô phỏng chúng đòi hỏi sức mạnh xử lý khổng lồ. Vì thế, nó thường được ứng dụng cho phim ảnh và các loại hình đồ họa được dựng sẵn (pre-render), nơi người ta có thể bỏ nhiều giờ để chờ máy tính vẽ xong một khung hình có ray tracing.

Phải chăng NVIDIA là công ty đầu tiên “khoe hàng” ray tracing trong card đồ họa cho game thủ? Không, bởi ATI cũng từng khoe hàng công nghệ ray tracing bằng một bản demo tại Computex 2008, chạy trên hai card đồ họa HD 4870 “hàng đỉnh” một thời.

Bản demo ray tracing mà ATI khoe 10 năm trước.

Tuy nhiên, vấn đề ở đây là nó chỉ là một bản demo được dựng sẵn, chứ không thể được ứng dụng vào một tựa game trong thời gian thực. Nói một cách đơn giản, đội ngũ làm demo đã nói trước cho hai card đồ họa rằng ánh sáng sẽ phản chiếu như thế nào, và chúng chỉ việc dựng hình theo những hướng dẫn đã nhận được.

Vì thế, khi chiếc taxi trong clip bị lật tung và bay vào tường ở thời điểm 0:20, bạn có thể tạm ngừng game để xem ánh sáng được phản chiếu, tán xạ trên thân xe hết sức chân thực. Nhưng nếu chiếc taxi đó bay theo bất kỳ một hướng nào khác hay theo một chuyển động nào khác, hai card HD 4870 sẽ vẫn dựng hình sự phản xạ của ánh sáng theo đường bay cũ vì không nhận được hướng dẫn cách làm mới. Bạn không thể ứng dụng điều này vào một trò chơi.

Vì thế, vấn đề ở đây là phần cứng, chứ không phải phần mềm. Với dòng card RTX mới của mình, NVIDIA tin rằng đây là bước nhảy vọt lớn nhất về đồ họa trong 10 năm qua, bởi nó cho phép dựng hình ray tracing ngay trong thời gian thực trên một card đồ họa dành cho người tiêu dùng (điều chưa từng xảy ra trước đây) và vì thế có thể được ứng dụng vào game.

Ray tracing đem lại cho chúng ta điều gì?

Trong trường hợp của Battlefield V, ray tracing đem lại sự phản xạ chính xác hơn trên những bề mặt như nắp capô xe, trên mặt nước, trong mắt người hay cả trên làn da của nhân vật. Trong video trên, DICE đã cho thấy ray tracing có thể tạo ra những vụ cháy nổ chân thực và hoành tráng hơn như thế nào, bởi chúng thắp sáng mặt nước, phản chiếu trên kim loại và các bề mặt khác.

Ông Christian Holmquist, giám đốc kỹ thuật của DICE cho biết rằng “với nền tảng RTX mới của NVIDIA, giờ đây số lượng chi tiết mà bạn có thể thấy trên chiến trường là nhiều hơn bao giờ hết, từ chớp lửa đầu nòng được phản chiếu trên thân xe, cho đến ánh sáng từ vụ nổ trong một vũng nước trên đường. Mọi thứ trong môi trường sẽ sinh động hơn và thực hơn, các cuộc chiến tranh tổng lực sẽ không bao giờ còn như trước.”

Ray tracing được Crystal Dynamics dùng trong Shadow of the Tomb Raider để dựng hình… bóng tối, trùng hợp với tên gọi của trò chơi. Do nàng Lara thường xuyên phải chui trong những hầm mộ, đường hầm chật hẹp với nhiều nguồn sáng khác nhau từ mặt trời đến những cây đuốc, Mọt tin rằng công nghệ này sẽ giúp tạo ra những hình ảnh “thật hơn cuộc sống” khi chơi. Tuy nhiên, trong đoạn gameplay demo được trình chiếu tại Gamescom 2018, công nghệ này tỏ ra đòi hỏi rất cao về phần cứng, khi RTX 2080 Ti cũng không thể giữ game ổn định ở mức 60 khung hình/giây.

Trong khi đó, 4A Games chọn cách làm một đoạn trailer đầy hành động cho Metro Exodus, và sự hiện diện của ray tracing chỉ đóng vai trò làm nền tô điểm cho bầu không khí u ám, đầy đe dọa của trò chơi. Ở đây, bạn có thể thấy sự phản chiếu của ánh sáng từ nguồn sáng lên các vật thể xung quanh chân thực thế nào: càng xa nguồn sáng, chúng càng tối tăm và vì thế tạo ra một cảm giác áp lực, ghê rợn phù hợp với bối cảnh của tựa game này.

Và cuối cùng, ray tracing còn đem lại cho chúng ta một loạt meme đầy thú vị:

Ray tracing trong tương lai

NVIDIA cho biết rằng hiện tại đã có 11 tựa game hỗ trợ ray tracing, trong đó có những tựa game “khủng” như Battlefield V, Atomic Heart, JX3, MechWarrior 5: Mercenaries, Metro Exodus, ProjectDH (từ devCAT), và Shadow of the Tomb Raider. Các nhà phát triển lớn như EA, Square Enix, Epic Games… cũng đã hứa hẹn sẽ hợp tác với NVIDIA để tung ra những tựa game mới hỗ trợ công nghệ này.

Bên cạnh đó, công nghệ khử răng cưa nhờ trí tuệ nhân tạo có tên Deep Learning Anti Alliasing (DLAA) có mặt trong các card đồ họa RTX 20xx của hãng cũng sẽ được hỗ trợ bởi 16 tựa game khác. Trong số này có những tựa game rất đáng trông chờ như Serious Sam 4: Planet Badass, Atomic Heart và Hitman 2. Công nghệ ray tracing này tỏ ra quá hấp dẫn, nên có lẽ Mọt tui sẽ phải bắt đầu nhịn ăn sáng, ăn trưa và ăn tối để gom tiền mua RTX 2080.