Lý do công nghệ Dò tia trên thiết bị di động lại quan trọng
Tính năng Theo dõi tia mang đến ánh sáng, hình phản chiếu và bóng đổ chân thực để nâng cao mức độ đắm chìm của người chơi trong thế giới giả tưởng đen tối của Abyss of Dungeons. Mặc dù đồ hoạ tuyệt đẹp là yếu tố quan trọng trong trò chơi dành cho thiết bị di động, nhưng việc đạt được các hiệu ứng có độ chân thực cao như hình ảnh theo dõi tia đã là một thách thức đáng kể. Trước đây, các giới hạn về hiệu suất của trò chơi trên thiết bị di động đã hạn chế các kỹ thuật kết xuất nâng cao, buộc phải đánh đổi chất lượng hình ảnh so với trải nghiệm trên máy tính và máy chơi trò chơi.
Krafton Abyss of Dungeons ra đời nhằm khắc phục những hạn chế này. Mục tiêu là tích hợp công nghệ theo dõi tia, thường dành riêng cho các nền tảng cao cấp, vào phiên bản dành cho thiết bị di động trong Unreal Engine 5 (UE5). Nỗ lực này nhằm tăng cường đáng kể khả năng người chơi đắm chìm vào trò chơi bằng cách cung cấp đồ hoạ chân thực và phong phú hơn về mặt hình ảnh trên thiết bị di động. Nhóm cần giải quyết các nút thắt cổ chai về hiệu suất, điều chỉnh các quy trình kết xuất phức tạp như Lumen của UE5 và đảm bảo độ ổn định trên nhiều phần cứng thiết bị di động, đánh dấu một bước tiến quan trọng để mang đồ hoạ chất lượng máy chơi trò chơi đến với trò chơi dành cho thiết bị di động.
Bước nhảy vọt về hình ảnh từ quét đường quét sang dò tia
Tạo điểm ảnh thông thường là tiêu chuẩn để kết xuất trên thiết bị di động do tốc độ của phương thức này. Phương thức này chiếu các đối tượng 3D lên màn hình 2D theo từng pixel. Phương pháp này hiệu quả nhưng đơn giản hoá các hoạt động tương tác với ánh sáng, dẫn đến bóng và phản chiếu kém chân thực hơn.
Tính năng theo dõi tia mang đến một phương pháp khác. Công cụ này mô phỏng đường đi thực tế của các tia sáng và tính toán sự tương tác của các tia sáng đó với các đối tượng. Điều này tạo ra ánh sáng, bóng đổ và hình ảnh phản chiếu cực kỳ chính xác và chân thực. Tuy nhiên, độ chân thực này đi kèm với chi phí về cường độ tính toán. Việc tính toán đường dẫn và các lượt tương tác của mỗi tia đòi hỏi sức mạnh xử lý đáng kể.
So sánh quét đường quét và dò tia
Bảng sau đây tóm tắt những điểm khác biệt chính giữa phương thức quét và phương thức theo dõi tia:
| Tính năng | Tạo điểm ảnh | Dò tia |
|---|---|---|
| Tốc độ | Nhanh | Chậm |
| Chủ nghĩa hiện thực | Lower | Cao hơn |
| Mức sử dụng tài nguyên | Thấp | Cao |
Mức độ sử dụng tài nguyên này gây ra thách thức cho các thiết bị di động có sức mạnh xử lý bị giới hạn so với máy tính. Hạn chế này trước đây đã cản trở việc sử dụng tính năng theo dõi tia trên các nền tảng di động.
Chọn và triển khai tính năng Theo dõi tia trên Android: Một phương pháp có hệ thống
Để triển khai tính năng theo dõi tia trên Android bằng Vulkan, chúng tôi đã xem xét hai phương thức chính: Truy vấn tia và Quy trình tia. Truy vấn tia mang đến một phương pháp đơn giản hơn, cho phép quản lý tia theo cách thủ công trong chương trình đổ bóng, giúp tích hợp dễ dàng hơn vào các hệ thống hiện có.
Tuy nhiên, quy trình Ray (tia sáng) đã cung cấp một giải pháp có thể mở rộng hơn, cho phép Vulkan quản lý việc truyền và giao nhau của tia sáng. Mặc dù ban đầu, Truy vấn tia sáng nhanh hơn một chút trong các cảnh đơn giản hơn, nhưng Quy trình tia sáng đã thể hiện khả năng mở rộng và hiệu suất tốt hơn cho các ứng dụng theo dõi tia sáng phức tạp hơn, khiến chúng trở thành lựa chọn ưu việt cho việc phát triển lâu dài và các yêu cầu hình ảnh phức tạp. Chúng tôi đã chọn cân bằng giữa khả năng dễ dàng phát triển ban đầu với khả năng mở rộng và hiệu suất tổng thể trong tương lai, tập trung vào tính toàn vẹn hình ảnh lâu dài của trò chơi.
Điều chỉnh Lumen của UE5 cho thiết bị di động: Một nhiệm vụ to lớn
Lumen của UE5, một hệ thống phản chiếu và chiếu sáng toàn cục theo thời gian thực, đã tạo ra cuộc cách mạng về ánh sáng trong môi trường trò chơi. Tuy nhiên, ban đầu, công cụ này được thiết kế cho máy tính và máy chơi trò chơi có hiệu suất cao, chứ không phải thiết bị di động. Tính phức tạp và yêu cầu về tài nguyên của Lumen đã đặt ra một thách thức lớn cho việc tích hợp trên thiết bị di động. Việc điều chỉnh Lumen cho Android đòi hỏi phải sửa đổi nhiều quy trình kết xuất và trình biên dịch chương trình đổ bóng của UE5, cùng với việc tối ưu hoá Cấu trúc tăng tốc (AS) để quản lý dữ liệu cảnh phức tạp một cách hiệu quả. Công việc của nhóm nhằm mục đích thu hẹp khoảng cách, cho phép thiết bị di động xử lý các phép tính chiếu sáng phức tạp của Lumen mà không làm giảm hiệu suất hoặc độ ổn định. Nỗ lực điều chỉnh này cũng đóng góp vào cơ sở mã Unreal Engine chính thức, mang lại lợi ích cho cộng đồng phát triển trò chơi rộng lớn hơn và nâng cao khả năng kết xuất trên thiết bị di động.
Dò tia bóng và phản chiếu: Nâng cao độ chân thực của hình ảnh
Việc triển khai tính năng Ánh sáng theo dõi tia liên quan đến việc theo dõi các tia sáng trực tiếp từ bề mặt đến nguồn sáng, mang lại độ chính xác cao hơn so với các bản đồ bóng đổ thông thường. Quy trình này bao gồm một lượt truyền trước độ sâu, bóng truy vấn tia, loại bỏ nhiễu và tích hợp vào lượt truyền ánh sáng. Hiệu ứng bóng mềm được tạo hiệu quả bằng cách sử dụng một tia duy nhất có độ giật, sau đó là khử nhiễu. Đối với hiệu ứng phản chiếu, nhóm nghiên cứu đã triển khai một quy trình nhiều giai đoạn bao gồm lượt truyền vùng đệm G, phản chiếu theo dõi tia và lưu trữ dữ liệu về lượt truy cập, chuyển đổi mã nhận dạng chất liệu, lượt truyền phân giải (xây dựng hình ảnh phản chiếu) và lượt truyền kết hợp (tích hợp hiệu ứng phản chiếu vào cảnh chính). Các tính năng tối ưu hoá như đọc lại CPU, phương pháp xếp kề, tạo bản sao hàng loạt và bản dựng AS không đồng bộ đã cải thiện đáng kể hiệu suất và giảm mức hao tổn, giải quyết bản chất tốn tài nguyên của các quy trình này trên thiết bị di động.
Tác động đến hiệu suất và chiến lược tối ưu hoá
Ảnh hưởng của tính năng theo dõi tia đến hiệu suất, đặc biệt là với các hiệu ứng phản chiếu, phụ thuộc rất nhiều vào cảnh. Trong các cảnh có bề mặt phản chiếu lớn, hiệu ứng phản chiếu có thể chiếm một phần đáng kể thời gian kết xuất khung hình (30-40%). Các hoạt động tối ưu hoá là yếu tố then chốt để giúp tính năng theo dõi tia hoạt động hiệu quả. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng nhiều kỹ thuật để giảm hao tổn và tăng hiệu quả: sử dụng phương pháp kết xuất dựa trên ô để giảm thiểu việc xử lý lãng phí, tạo bản sao hàng loạt của cùng một chất liệu và hình học để giảm số lệnh gọi vẽ, chỉ tạo Cấu trúc tăng tốc cho các hình học hiển thị và sử dụng tính năng điện toán không đồng bộ để tạo Cấu trúc tăng tốc. Các chiến lược này giúp giảm đáng kể thời gian xử lý và giảm tải GPU, giúp có thể thực hiện tính năng theo dõi tia theo thời gian thực trên phần cứng di động.
Tài liệu đọc thêm
Abyss of Dungeons của Krafton đã chứng minh rằng, với các phương pháp điều chỉnh và tối ưu hoá mang tính chiến lược, bạn có thể mang các kỹ thuật kết xuất cao cấp như theo dõi tia tới các nền tảng di động. Nhóm đã điều chỉnh thành công hệ thống Lumen của UE5, triển khai các giải pháp kết xuất tuỳ chỉnh và giải quyết nhiều rào cản kỹ thuật để mang đến trải nghiệm chơi game nâng cao về mặt hình ảnh. Nỗ lực này không chỉ cải thiện độ chân thực hình ảnh của Abyss of Dungeons mà còn cung cấp thông tin chi tiết và kỹ thuật vô giá cho việc phát triển trò chơi di động trong tương lai. Báo cáo này nhấn mạnh sức mạnh của sự cộng tác giữa các nhà phát triển trò chơi và nhà cung cấp công nghệ để cải tiến và nâng cao trải nghiệm chơi trò chơi trên thiết bị di động, mang lại chất lượng gần giống với chất lượng trên máy tính và máy chơi trò chơi. Hãy xem các thông tin chi tiết về việc tối ưu hoá tính năng huấn luyện tia sáng trong trang web dành cho nhà phát triển của Samsung.