Ray Tracing là gì?
Về khía cạnh đồ họa máy tính, Ray Tracing là một kỹ thuật kết xuất mô phỏng các đặc điểm vật lý của ánh sáng để mang lại ánh sáng, bóng đổ và hiệu ứng chân thực cho trò chơi. Nó bắt chước cách một tia sáng bật ra khỏi các vật thể từ một điểm đặt, minh họa sự phản xạ ánh sáng từ mọi bề mặt. Đổi lại, toàn bộ quá trình này sẽ nâng cao chất lượng hình ảnh, mang đến cho người xem trải nghiệm sống động hơn. Kỹ thuật này từ lâu đã được sử dụng trong các bộ phim 3D và cuối cùng đã được tìm thấy trong các trò chơi máy tính cấp cao cung cấp các hiệu ứng hình ảnh chất lượng như điện ảnh. Ray Tracing đã là một công cụ thay đổi cuộc chơi trong thế giới game và là một kỹ thuật kết xuất được ưa thích hơn là kỹ thuật rasterization, vốn có những hạn chế trong việc hiển thị màu sắc thực của các đối tượng.
Truy tìm tia trong GPU Nvidia
Là một nhà sản xuất card đồ họa hàng đầu, Nvidia luôn táo bạo trong việc thử nghiệm những cách thức mới để cải thiện chất lượng hình ảnh cho các sản phẩm của mình. Bắt đầu từ tháng 9 năm 2018, Nvidia đã phát hành card đồ họa có tính năng Ray Tracing. Kiến trúc Nvidia’s Turing là thiết kế GPU đầu tiên với phần cứng chuyên dụng, hoặc lõi RT, để xử lý Ray Tracing theo thời gian thực.
RT Cores là gì?
Ray Tracing thường được dành cho các ứng dụng không theo thời gian thực vì thời gian tính toán để xử lý hoạt động dò tia lâu hơn nhiều so với các hiệu ứng hình ảnh khác. Nvidia đã tạo ra một bước đột phá bằng cách tích hợp phần cứng vào thiết kế kiến trúc của họ với mục đích duy nhất là tính toán theo dõi tia theo thời gian thực. Phần cứng bổ sung này, được gọi là RT Cores, đã được ra mắt trong các cạc đồ họa RTX dựa trên Turing của Nvidia. Đây cũng là cạc đồ họa tiêu dùng đầu tiên trên thế giới có hỗ trợ dò tia ở cấp phần cứng
RT-core tính toán màu sắc của các điểm ảnh khi một tia sáng truyền từ điểm này sang điểm khác. Quá trình này trở nên phức tạp hơn khi có vô số nguồn sáng. Hơn nữa, một số quy trình liên quan đến dò tia như Đúc tia, Truy tìm đường dẫn, BVH (Phân cấp khối lượng giới hạn) và Lọc xác định làm cho nó trở thành một kỹ thuật tính toán chuyên sâu. BVH là phần tốn nhiều thời gian nhất của tính toán theo dõi tia và RT-Cores tăng tốc độ truyền của BVH để theo dõi tia thời gian thực. Ngoài RT-Cores, còn có một bộ phần cứng khác trong GPU Nvidia đóng vai trò cung cấp khả năng theo dõi tia thời gian thực. Lõi Tensor, được thiết kế để tăng tốc trí tuệ nhân tạo, cũng hỗ trợ làm biến dạng thời gian thực và tăng tốc độ đúc tia.
Thẻ đồ họa Nvidia có hỗ trợ theo dõi tia sáng
Card Nvidia với RT Cores là một bước tiến lớn của nhà sản xuất card đồ họa nổi tiếng thế giới. Tuy nhiên, điều này dựa trên phần cứng và các bản phát hành trước của card đồ họa không có các tính năng như vậy. Vì tính năng dò tia có sức hấp dẫn rất lớn đối với người tiêu dùng, Nvidia cũng cung cấp tính năng này cho các card đồ họa cũ hơn. Vì các kiến trúc cũ hơn không bao gồm RT Cores trong thiết kế của họ, Nvidia đã làm cho khả năng hiển thị tia theo dõi thông qua các trình điều khiển sẵn sàng cho trò chơi.
Thẻ đồ họa Nvidia với tính năng theo dõi tia cấp phần cứng
Thế hệ RT-Core đầu tiên được giới thiệu trong sê-ri RTX 20 của Nvidia. RTX 2080 là thiết bị đầu tiên trong loạt RTX 20 giới thiệu kiến trúc của Turing. Tiếp theo là RTX 2080 Ti, RTX 2070 và RTX 2060. Titan RTX cũng nằm trong dòng sản phẩm.
Vào tháng 9 năm 2020, Nvidia đã giới thiệu sản phẩm kế nhiệm của Turing, Ampere, có thế hệ thứ hai của lõi RT. Ampere có những nâng cấp lớn về tốc độ RT-Cores và Tensor Cores, tăng tốc độ RT-Core lên 58 RT-TFLOPS, cao hơn 1,7 lần so với Turing’s, cung cấp khả năng hiển thị theo dõi tia nhanh hơn nhiều và nâng cao chất lượng hình ảnh. Tương tự như vậy, Ampe có tốc độ lõi Tensor của Turing nhiều hơn gấp đôi với 238 Tensor-TFLOPS. Ampere là cốt lõi của thế hệ GPU thứ hai của RTX; dòng RTX 30 bao gồm RTX 3090, RTX 3080, RTX 3070 và RTX 3060 được phát hành gần đây nhất.
Thẻ đồ họa Nvidia với tính năng dò tia cấp phần mềm
Nvidia đã tạo ra một bước đột phá khác bằng cách cho phép dò tia trong các card đồ họa được chọn không có RT Cores chuyên dụng. Đây là một tin vui cho những game thủ sử dụng các dòng máy cũ hơn, những người không cân nhắc việc nâng cấp cạc đồ họa mà chỉ muốn trải nghiệm những lợi ích hình ảnh của kỹ thuật dò tia. Các card đồ họa GeForce GTX 1060 6GB trở lên hiện có thể tận hưởng khả năng dò tia thông qua DirectX Raytracing (DXR). Dưới đây là danh sách các thẻ Nvidia có khả năng dò tia thông qua DXR:
- GeForce GTX 1660 Ti
- GeForce GTX 1660
- Nvidia Titan Xp (2017)
- Nvidia Titan X (2016)
- GeForce GTX 1080 Ti
- GeForce GTX 1080
- GeForce GTX 1070 Ti
- GeForce GTX 1070
- GeForce GTX 1060 6GB
Do thiếu phần cứng chuyên dụng để dò tia, các card GTX chỉ có thể cung cấp các hiệu ứng dò tia cơ bản. Các lõi đổ bóng xử lý các tính toán theo dõi tia và khối lượng công việc bổ sung này cho các lõi đổ bóng sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất của GPU. Tuy nhiên, với khả năng dò tia, game thủ có thể trải nghiệm hình ảnh hấp dẫn hơn.
Tương lai của Truy tìm tia ở Nvidia
Hiệu suất của Ampere đã đạt yêu cầu hơn sau khi tăng gấp đôi tốc độ xử lý của Turing. Tuy nhiên, ngay cả khi nó vẫn còn mới ra lò, đã có nhiều tin đồn về người kế nhiệm của nó, Lovelace. Chúng ta có thể mong đợi những phát triển mới trong tính toán theo dõi tia trong kiến trúc GPU mới này. Tương tự như vậy, một thế hệ card đồ họa RTX mới dự kiến đã được đưa vào hoạt động. Tương lai của tính năng dò tia có vẻ tươi sáng khi Nvidia tiếp tục phát triển các kiến trúc GPU để đáp ứng nhu cầu về trải nghiệm chơi game tốt hơn của người tiêu dùng.