Ray Traycing là gì?

Ray Traycing là gì?

Trong đồ họa máy tính, ray tracing là một kỹ thuật để tạo ra một hình ảnh bằng cách dò tia sáng qua các điểm ảnh trong hình ảnh một vật thể và mô phỏng lại những ảnh hưởng trong giao tiếp của vật thể đó với các đối tượng ảo. Kỹ thuật này có khả năng sản xuất ra các sản phẩm đồ họa chân thật , thường cao hơn so với phương pháp vẽ scanline điển hình, nhưng với chi phí tính toán lớn hơn.



Điều này làm cho Ray tracing phù hợp nhất cho các ứng dụng hình ảnh có thể được trả chậm, chẳng hạn như trong hình ảnh tĩnh , phim ảnh , truyền hình hiệu ứng hình ảnh và kém phù hợp hơn cho các ứng dụng thời gian thực như trò chơi video mà tốc độ là rất quan trọng. Ray tracing có khả năng mô phỏng một loạt các hiệu ứng quang học, chẳng hạn như phản xạ và khúc xạ, tán xạ, và hiện tượng phân tán (như quang sai màu).

Optical Ray-Tracing mô tả một phương pháp sản xuất hình ảnh trực quan được xây dựng trong môi trường 3D đồ họa máy tính , hoặc scanline kỹ thuật dựng hình. Nó hoạt động bằng cách dò tìm đường đi từ một mắt tưởng tượng qua mỗi điểm ảnh trong một màn hình ảo, và tính toán màu sắc của các đối tượng có thể nhìn thấy thông qua nó.



Cảnh trong Ray-tracing được mô tả toán học của một lập trình viên hoặc họa sĩ (thường sử dụng các công cụ trung gian ) . Cảnh cũng có thể kết hợp dữ liệu từ hình ảnh và các mô hình bắt bằng các phương tiện như chụp ảnh kỹ thuật số.

Thông thường, mỗi tia phải được kiểm tra giao với một số tập hợp con của tất cả các đối tượng trong bối cảnh đó. Khi đối tượng gần nhất đã được xác định , các thuật toán sẽ ước tính ánh sáng đến ở các điểm giao nhau , kiểm tra các tính chất vật liệu của đối tượng, và kết hợp thông tin này để tính toán màu sắc cuối cùng của các điểm ảnh . Một số thuật toán chiếu sáng và vật liệu phản xạ hoặc mờ có thể đòi hỏi nhiều tia được tái diễn vào cảnh.

Ray-Traycing và NVIDIA OptiX

Phương pháp dò tia sáng NVIDIA OptiX nâng cao sự tương tác giữa các ứng dụng bằng cách tăng đáng kể tốc độ phép dò tia trên GPU NVIDIA sử dụng kiến trúc GPU CUDA của NVIDIA. Với phương pháp truyền thống, bạn có thể phải mất vài phút, nhưng với OptiX, bạn chỉ mất có vài phần nghìn của giây, cho phép nhà thiết kế để tương tác kiểm tra trình chiếu của ánh sáng, phản xạ, khúc xạ và bóng tối trong những cảnh thực tế trên phần cứng tiêu chuẩn. NVIDIA Quadro và Tesla sản phẩm lý tưởng cho phép dò tia trên GPU trong việc cung cấp các giải pháp đáng tin cậy cao với bộ nhớ đồ họa lớn nhất và có sức chứa lớn nhất trong bộ dữ liệu. Quadro là giải pháp chuyên dụng cho việc kết hợp đồ họa và phương pháp dò tia.

Không giống như một bộ kết xuất theo quy cũ, hoặc một ngôn ngữ kết xuất bị giới hạn, OptiX là một nền tảng linh hoạt về phép dò tia, cho phép các nhà phát triển để tăng tốc truy tìm các tia cho bất kỳ nhiệm vụ nào. OptiX giúp giảm thiểu kích thước dữ liệu, đảm bảo kết quả chính xác trong việc dựng ghép hình ảnh.

Trong khi khả năng trong việc dò tia được thực hiện cực kỳ nhanh chóng và được công nhận bởi những người thiết kế kiểu dáng ô tô, thiết kế trực quan và hiệu ứng hình ảnh, OptiX cũng đang được sử dụng trong ngành không thuộc dựng hình như quang học và âm thanh thiết kế, nghiên cứu bức xạ, và phân tích va chạm cũng như bất cứ việc nào sử dụng đến phương pháp dò tia sáng.

Tương tác với phương pháp dò tia sáng, OptiX là một cách nhanh chóng hỗ trợ các ứng dụng bởi các công cụ quản lý hình ảnh NVIDIA scenix, cho phép các nhà phát triển để nhanh chóng kích hoạt nó trong các ứng dụng của họ. Như một công cụ tăng tốc NVIDIA, các nhà phát triển phần mềm có thể tự do sử dụng OptiX trong sản phẩm của họ cho phương pháp dò tia trên NVIDIA GPU, và duy trì hiệu suất tiên tiến bằng cách áp dụng bản cập nhật công cụ khai thác tiến bộ GPU trong tương lai.

Tóm lại :




Ray-tracing nói gọn là phép dò tia, tia ở đây là tia sáng

Những gì chúng ta thấy được hàng ngày là do các tia sáng (photon) mang đến. Vì vậy dùng ray-tracing để render hình ảnh thì chất lượng của nó sẽ y hệt những gì chúng ta nhìn thấy (vì dựa trên các cơ chế quang học của tia sáng)

Nhưng đánh đổi lại thì ray-tracing tốn rất nhiều năng lực để tính toán, vì mỗi tia sáng khi va chạm vào 1 vật thì hoặc là bị hấp thụ, khúc xạ, phản xạ, tán xạ. Mỗi tia ấy lại va chạm với các vật khác cho đến khi nào đến được view port của người quan sát