Трассировка лучей в реальном времени в играх произвела фурор с тех пор, как Nvidia выпустила свои карты серии RTX 20 еще в 2018 году. То, что изначально было не более чем уловкой, постепенно превратилось в функцию, которую геймеры постоянно ищут в своих любимых играх.. Совсем недавно споры о трассировке путей и трассировке лучей вызвали волну: первая демонстрирует более продвинутые и реалистичные визуальные эффекты, чем вторая. Еще через несколько лет и поколений графических процессоров отслеживание путей может, наконец, стать массовым явлением.
К вашему сведению : планируете создать высококачественную игровую сборку? Посмотрите лучшие комплектующие для игрового ПК, чтобы подготовить ваш компьютер к 2024 году .
Растеризация, трассировка лучей и трассировка пути
Давайте разберем трассировку пути и трассировка лучей , чтобы понять, почему они нужны в игровой графике.
Традиционно для рендеринга игровых визуальных эффектов разработчики используют метод растеризации. Растеризация – это преобразование математических векторных форм в пиксели, чтобы их можно было просматривать на компьютерных мониторах и других пиксельных дисплеях (в отличие от старых ЭЛТ-дисплеев).
По общему признанию, растеризация оказалась довольно эффективн
Contents
Растеризация, трассировка лучей и трассировка пути
льзования «предварительно визуализированного» освещения со статическими источниками света. Но по мере роста спроса на фотореалистичные игровые визуальные эффекты (а также на технологии, обеспечивающие их реализацию) геймерам наконец стала доступна трассировка лучей в реальном времени.
В отличие от растеризации, трассировка лучей пытается имитировать реальное поведение света в каждом кадре игры или приложения. Поскольку свет может отражаться, преломляться или поглощаться после взаимодействия с несколькими объектами в реальности, одинаковое поведение световых лучей рассчитывается для каждого отдельного пикселя кадра. Это равносильно расчету поведения миллионов смоделированных лучей всего за один кадр. Вот почему трассировка лучей настолько сложна в вычислительном отношении.
Сама по себе трассировка лучей не является чем-то новым. Трассировка лучей, разработанная в 1969 году, в той или иной степени используется киностудиями с 1970-х годов. Но Голливуд может позволить себе роскошь «предварительного рендеринга» каждого кадра фильма с помощью «ферм рендеринга», на рендеринг одной сцены с трассировкой лучей иногда могут уйти недели.
Трассировка лучей в реальном времени в играх отличается тем, что требует выполнения сложных вычислений в динамически меняющейся среде для каждого отдельного кадра. По этой же причине большинство игр с трассировкой лучей (даже при использовании аппаратное ускорение современных графических процессоров) используют только один или два элемента трассировки лучей в сочетании с растеризацией, например отражения или тени с трассировкой лучей.
Теперь мы переходим к трассировке пути. По своей сути трассировка пути — это всего лишь модифицированная версия трассировки лучей. Вместо отслеживания пути каждого отдельного луча света (будь то первичные или отраженные (вторичные) лучи) отслеживание пути вычисляет только наиболее вероятный путь, который пройдет свет при прохождении через сцену.
Трассировка пути, задуманная в 1980-х годах, требует более сложной математики, включающей несколько лучей для каждого отдельного пикселя, но в конечном итоге приводит к снижению накладных расходов на оборудование рендеринга, то есть на ваш графический процессор. Трассировка пути — это приближение трассировки лучей с использованием моделирования Монте-Карло — вероятностных моделей, которые помогают предсказать наиболее вероятные результаты в ситуациях, когда точное предсказание невозможно.
Существуют и другие варианты трассировки лучей, например фотонное картирование (разработанное в 2001 году) — двухэтапный метод глобального освещения. На первом этапе лучи света по всей сцене используются для создания фотонной карты, содержащей данные о цвете и освещении, а на втором этапе выполняется рендеринг сцены в реальном времени с использованием предварительно обработанной фотонной карты. Фотонное отображение может технически еще больше снизить затраты на рендеринг, но оно довольно сложное и подвержено некоторым артефактам при использовании менее мощного оборудования.
Трассировка пути выглядит лучше, чем трассировка лучей
Если трассировка пути примерно соответствует эффекту трассировки лучей, то почему она лучше? Разве результат не должен уступать трассировке лучей?
Нет. Споры о трассировке путей и трассировке лучей немного более тонкие. Трассировка пути, иногда называемая полной трассировкой лучей, фактически обеспечивает более реалистичное освещение в играх. Недавние игры такие игры, как Киберпанк 2077 и Alan Wake 2продемонстрировали, как может выглядеть полноценная трассировка лучей (с помощью трассировки пути).
Трассировка пути была реализована даже в старых играх, таких как Quake 2, Portal, The Elder Scrolls V: Skyrimи Half-Life, превращая их из устаревшей графики в технологические демо.
Трассировка пути может обеспечить более реалистичное освещение благодаря более крупной выборке данных, к которой она имеет доступ. В отличие от трассировки лучей, трассировка пути направляет в сцену несколько световых лучей для каждого пикселя, отбирая несколько из них для получения окончательного результата. Это позволяет алгоритму (с помощью шумоподавления благодаря DLSS от Nvidia ) создавать более четкие тени, отражения и общее освещение.
Отслеживание пути на графических процессорах технически проще
Несмотря на более сложные вычисления, шумоподавление и хитрости искусственного интеллекта, связанные с трассировкой пути, в конечном итоге на графических процессорах это проще сделать — по крайней мере, теоретически.
Игры, разработанные с нуля с использованием трассировки пути, больше всего выиграют от этих меньших затрат. Это случалось не слишком часто. Трассировка пути была введена в различные игры в качестве обновления, спустя годы после первоначального выпуска.
Даже Alan Wake 2, которую Nvidia называет «игрой с полной трассировкой лучей», не использует трассировку пути повсеместно. Это совсем другое дело: даже без этого он выглядит потрясающе, будучи одним из лучшие игры на PS5 .
В нынешних условиях такие игры невероятно сложно запускать с приемлемой частотой кадров, даже на самых мощных графических процессорах. Серия RTX 40 от Nvidia должна использовать ряд функций искусственного интеллекта только для того, чтобы рендерить эти игры в более низких разрешениях и повышать их масштаб для получения приемлемых результатов.
Но через несколько лет, в ИИ в играх совершает революцию в игровой индустрии , реализация трассировки пути на основных графических процессорах станет намного проще.
Полезно знать : вам понравилась PS5? Эти Графические процессоры соответствуют или превосходят PS5 .
Отслеживание пути — не новый метод
С 2000-х годов трассировка пути используется киностудиями, такими как Disney и Sony, для рендеринга анимационных фильмов с полной трассировкой пути. Эта теория была
Трассировка пути выглядит лучше, чем трассировка лучей
емени появилось в популярных, хотя и непомерно тяжелых, играх, где люди могут видеть, как это происходит у них на глазах.
Трассировка пути не является радикально новой технологией, и потребуется много времени, чтобы ее можно было использовать в большем количестве игр и на более доступном оборудовании. Поскольку такие компании, как Nvidia, AMD и Intel, конкурируют за улучшение своих графических процессоров и инвестируют в передовые алгоритмы искусственного интеллекта, трассировка пути будет становиться все более распространенной в играх, а также в других медиа. И это произойдет рано или поздно.
Полезно знать : подумываете об обновлении графического процессора? Узнайте, есть ли Графический процессор Intel Arc хорош для игр .
Трассировка лучей, трассировка пути и растеризация будут работать вместе
Какой бы продвинутой и впечатляющей ни была трассировка пути, она все равно не может делать все идеально. Самое большое преимущество — доступ к большему количеству данных — одновременно является и самым большим недостатком.
Трассировка лучей по-прежнему эффективна в случаях, когда доступных данных мало (например, темные подземелья) или в случае отражающих и преломляющих поверхностей (например, водоемов или стекла). Вот почему лучевые гонки не исчезнут внезапно со сцены с появлением в играх трассировки пути.
Разработчики, как всегда, скорее всего, будут использовать комбинацию методов рендеринга, чтобы создать наиболее реалистичную сцену в любой ситуации. Таким образом, в ближайшем будущем и трассировка лучей, и трассировка пути, а также растеризация вместе станут основой игр.
Каждые несколько лет в новостях появляется новая технология, которая обещает сделать игры более фотореалистичными, чем когда-либо. Сначала это были шейдеры, затем тесселяция, затем трассировка лучей, а теперь трассировка пути. Но эти технологии также оказывают огромное влияние на игровую производительность. Если вы чувствуете, что ваш нынешний компьютер не может использовать пр
Отслеживание пути на графических процессорах технически проще
href="https://www.maketecheasier.com/graphics-card-gpu-buying-guide/" title="купить новый графический процессор">купить новый графический процессор . Я только надеюсь, что пока мы ждем игр будущего с полной трассировкой пути, графические процессоры будущего также станут доступными для обычного геймера.Совет : как собрать собственный игровой компьютер? Избегайте этих ошибки сборки игрового ПК .
