Rasterization vs Ray Tracing vs Path Tracing: Có điểm gì khác biệt?

Hãy cùng tìm hiểu sự khác biệt giữa Rasterization, Ray Tracing và Path Tracing với iRender. Điều này có thể giúp bạn hiểu hơn cách các kỹ thuật này biến đổi các mô hình kỹ thuật số thành hình ảnh tuyệt đẹp.

Đồ họa máy tính thời gian thực từ lâu đã sử dụng một kỹ thuật gọi là “rasterization” để hiển thị các vật thể ba chiều trên màn hình hai chiều. Với rasterization, các đối tượng trên màn hình được tạo ra từ một lưới các hình tam giác ảo hoặc đa giác, tạo ra các mô hình 3D của các đối tượng. Trong lưới ảo này, các góc của mỗi hình tam giác – được gọi là đỉnh – giao với các đỉnh của các hình tam giác khác có kích thước và hình dạng khác nhau. Rất nhiều thông tin được liên kết với mỗi đỉnh, bao gồm vị trí của nó trong không gian, cũng như thông tin về màu sắc, kết cấu và “pháp tuyến” của nó, được sử dụng để xác định cách bề mặt của một đối tượng hướng đến.

Sau đó, máy tính chuyển đổi các hình tam giác của mô hình 3D thành các điểm ảnh hoặc chấm trên màn hình 2D. Mỗi điểm ảnh có thể được gán một giá trị màu ban đầu từ dữ liệu được lưu trữ trong các đỉnh tam giác.

Quá trình xử lý pixel hoặc “tạo bóng” tiếp theo, bao gồm thay đổi màu pixel dựa trên cách ánh sáng trong cảnh chiếu vào pixel và áp dụng một hoặc nhiều họa tiết cho pixel, kết hợp để tạo ra màu cuối cùng được áp dụng cho pixel.

Ưu điểm

• • • Rasterization cực kỳ nhanh, lý tưởng cho các ứng dụng thời gian thực như trò chơi điện tử và mô phỏng
    • Thích hợp để kết xuất thời gian thực.

Nhược điểm

• • • Ít chính xác hơn trong việc xử lý ánh sáng, bóng đổ và phản chiếu. Nó có thể dẫn đến hình ảnh kém chân thực, đặc biệt là trong các cảnh có ánh sáng phức tạp.
    • Có thể cần tối ưu hóa nhiều hơn và điều chỉnh thủ công để duy trì hiệu suất.

Ray Tracing (dò tia) là kỹ thuật tạo ra một hình ảnh bằng cách dò đường đi của ánh sáng thông qua các điểm ảnh trên một mặt phẳng ảnh và mô phỏng hiệu ứng của nó khi tương tác với các vật ảo xung quanh. Ray có nghĩa là tia sáng, còn Tracing có nghĩa là dò theo, đuổi theo. Nói cách khác, Ray Tracing theo dõi các ánh sáng được hấp thụ, phản chiếu, tán xạ và phân tán bởi từng đối tượng trong môi trường, và nó không chỉ áp dụng với một luồng sáng từ mặt trời mà với mọi nguồn sáng khác nhau. 

Ưu điểm

• • • Hình ảnh cực kỳ chân thực với ánh sáng và bóng đổ chính xác. Tạo ra hình ảnh cực kỳ chân thực với ánh sáng và bóng đổ trông tự nhiên, nâng cao chất lượng hình ảnh của cảnh.
    • Mô phỏng chính xác cách ánh sáng tương tác với các vật thể, bao gồm phản xạ, khúc xạ và bóng đổ.

Nhược điểm

• • • Nó tốn nhiều tài nguyên tính toán và chậm. Nó hoạt động chậm hơn so với rasterization, đặc biệt là trong các cảnh có ánh sáng phức tạp và nhiều nguồn sáng.
    • Yêu cầu phần cứng mạnh mẽ. Cần có GPU chuyên dụng có khả năng dò tia (ví dụ: dòng NVIDIA RTX, dòng AMD Radeon RX) và CPU mạnh. Hạn chế khả năng tiếp cận của người dùng có phần cứng cao cấp, có khả năng làm tăng chi phí đầu vào cho kết xuất đồ họa nâng cao

Path Tracing là một dạng phức tạp của ray tracing, nơi GPU tính toán đường đi của tia sáng và các chùm tia phản xạ để tạo hiệu ứng ánh sáng, bóng đổ và phản chiếu chân thực hơn. Khác với Ray Tracing, Path Tracing theo dõi cả đường đi của các tia sáng tương tác với môi trường trong thế giới ảo. Nó có thể tạo ra các hiệu ứng ánh sáng nâng cao nhưng đòi hỏi rất nhiều tài nguyên máy tính để thực hiện. Path tracing được sử dụng rộng rãi trong phim, trò chơi điện tử và cho hình ảnh dựng hình 3D.

Ưu điểm

• • • Tạo ra hình ảnh chân thực nhất bằng cách mô phỏng chính xác ánh sáng toàn cục.
    • Xử lý các tình huống chiếu sáng phức tạp, bao gồm cả phản xạ khuếch tán và caustic.

Nhược điểm

• • • Rất tốn tài nguyên và thời gian.
    • Yêu cầu sức mạnh tính toán đáng kể do các phép tính mở rộng liên quan đến việc theo dõi nhiều đường đi của ánh sáng.

Nhìn chung, Rasterization tương đương với việc đúc một tập hợp các tia từ một điểm duy nhất dừng lại ở điểm đầu tiên chúng chạm tới. Ray Tracing tiến xa hơn nữa, đúc các tia từ nhiều điểm theo bất kỳ hướng nào. Path Tracing mô phỏng vật lý thực sự của ánh sáng, sử dụng Ray Tracing như một thành phần của hệ thống mô phỏng ánh sáng lớn hơn.

Rasterization phù hợp nhất cho các ứng dụng thời gian thực, trong đó tốc độ là yếu tố quan trọng.

Ray Tracing lý tưởng cho các hình ảnh trực quan chất lượng cao, trong đó cần ánh sáng và phản xạ chính xác.

Path Tracing xuất sắc trong việc tạo ra hình ảnh chân thực với ánh sáng phức tạp nhưng lại đòi hỏi nhiều tính toán nhất.

Ray Tracing và Path Tracing yêu cầu card đồ họa cao cấp vì chúng liên quan đến các phép tính phức tạp để mô phỏng hành vi của ánh sáng. Ray tracing theo dõi đường đi của các tia sáng khi chúng tương tác với các vật thể trong một cảnh, tính toán phản xạ, khúc xạ, bóng đổ, v.v. cho mỗi pixel. Path tracing, một phần mở rộng của ray tracing, theo dõi nhiều tia trên mỗi pixel để mô phỏng đường đi của ánh sáng chính xác hơn, dẫn đến các phép tính thậm chí còn phức tạp hơn. Các quy trình này đòi hỏi nhiều tính toán và  sức mạnh xử lý song song đáng kể để đạt được hiệu suất thời gian thực, mà các GPU cao cấp cung cấp, như dòng RTX của NVIDIA.

Để đáp ứng các yêu cầu khắt khe này, iRender là lựa chọn tốt nhất. iRender cung cấp các máy chủ GPU hiệu suất cao được trang bị card đồ họa NVIDIA RTX mới nhất, cung cấp sức mạnh tính toán cần thiết cho các tác vụ phức tạp như Ray tracing và Path tracing. Sử dụng iRender giúp bạn có thể đạt được hiệu suất kết xuất tối ưu mà không cần đầu tư vào phần cứng cao cấp, khiến nó trở thành lựa chọn tuyệt vời cho các chuyên gia và người đam mê tìm kiếm các giải pháp đồ họa hàng đầu. Bạn có thể xem các gói của chúng tôi với RTX 3090 và RTX 4090.

Hãy cùng xem video test bên dưới của chúng tôi với RTX 4090!

Nếu bạn có bất kỳ vấn đề hoặc câu hỏi nào, đừng ngần ngại liên hệ với nhóm hỗ trợ 24/7. Chúng tôi luôn sẵn lòng trợ giúp bạn với giải đáp mọi thắc mắc.

ĐĂNG KÝ NGAY để được nhận ưu đãi 100% cho khoản nạp đầu tiên trong vòng 24 giờ kể từ khi đăng ký cùng nhiều ưu đãi hấp dẫn khác chúng tôi.

Để biết thêm thông tin chi tiết, xin vui lòng liên hệ với chúng tôi qua Live chat 24/7 hoặc Zalo:  +(84) 915875500 hay Email: [email protected]

iRender – Happy Rendering!

Nguồn: egneva.com & blogs.nvidia.com