Mis on kiirte jälgimine ja kuidas see mänge muudab?

Ray tracing on valgustustehnika, mis toob mängudesse realistlikkuse lisataseme. See jäljendab seda, kuidas valgus reaalses maailmas peegeldub ja murdub, pakkudes usutavamat keskkonda kui see, mida traditsioonilisemates mängudes staatilist valgustust kasutades tavaliselt nähakse. Aga mis on kiirte jälgimine? Ja mis veelgi olulisem, kuidas see töötab?

Hea graafikakaart võib keelekümbluse parandamiseks kasutada kiirte jälgimist, kuid mitte kõik GPU-d ei saa selle tehnikaga hakkama. Lugege edasi, et otsustada, kas kiirte jälgimine on teie mängukogemuse jaoks hädavajalik ja kas see õigustab täiendatud GPU-le sadade kulutamist.

Virtuaalsed footonid

Et mõista, kuidas kiirjälgimise revolutsiooniline valgustussüsteem töötab, peame tagasi astuma ja mõista, kuidas mängud varem valgust andsid ja mida tuleb fotorealistlikuks jäljendamiseks jäljendada kogemusi.

Mängud ilma kiirte jälgimiseta põhinevad staatilisel "sisseküpsetatud" valgustusel. Arendajad paigutavad valgusallikad keskkonda, mis kiirgab valgust ühtlaselt mis tahes vaates. Veelgi enam, virtuaalsed mudelid, nagu NPC-d ja objektid, ei sisalda teavet ühegi teise mudeli kohta, mis nõuab, et GPU arvutaks renderdusprotsessi ajal valguskäitumise. Pinnatekstuurid võivad peegeldada valgust, et jäljendada sära, kuid ainult staatilisest allikast kiirgavat valgust. Võtke võrdluseks peegeldused sisse GTA Vallpool näitena.

Üldiselt on GPU areng aidanud sellel protsessil aastate jooksul realistlikumaks muutuda, kuid mängud ei ole ikka veel fotorealistlikud tegelike peegelduste, murdumise ja üldise osas valgustus. Selle saavutamiseks vajab GPU võimet jälgida virtuaalseid valguskiiri.

Reaalses maailmas on nähtav valgus väike osa inimsilmaga tajutavast elektromagnetkiirguse perekonnast. See sisaldab footoneid, mis käituvad nii osakeste kui ka lainetena. Footonitel pole tegelikku suurust ega kuju - neid saab ainult luua või hävitada.

See tähendab, et valgust saab tuvastada footonite voona. Mida rohkem footoneid teil on, seda heledam on tajutav valgus. Peegeldus tekib siis, kui footonid põrkuvad pinnalt tagasi. Murdumine toimub siis, kui footonid, mis liiguvad sirgjooneliselt, läbivad läbipaistvat ainet ja joon on ümber suunatud või "painutatud". Hävitatud footoneid võib tajuda kui "neeldunud".

Kiirte jälgimine mängudes püüab jäljendada valguse toimimist reaalses maailmas. See jälgib simuleeritud valguse teed, jälgides miljoneid virtuaalseid footoneid. Mida heledam on valgus, seda rohkem virtuaalseid footoneid peab graafikaprotsessor arvutama ja seda rohkem pindu see peegeldab, murdub ja hajub.

Protsess ei ole midagi uut. CGI on kiirjälgimist kasutanud aastakümneid, kuigi protsess nõudis esimestel päevadel arvutifarmidel täisfilmi loomist, kuna ühe kaadri renderdamine võib võtta tunde või isegi päevi. Nüüd saavad koduarvutid jäljendada kiirtega jälgitavat graafikat reaalajas, kasutades riistvaralist kiirendust ja nutikaid valgustusnippe, et piirata kiirte arvu juhitava arvuni.

Siin on tõeline silmade avaja: nagu iga film või telesaade, tehakse CGI-animatsiooni stseene tavaliselt erinevate nurkade alt. Iga kaadri puhul saate liigutada kaamerat, et jäädvustada tegevust, suumida sisse, välja või panoraamida tervet ala. Ja nagu animatsioon, peate liikumise jäljendamiseks kõike kaadri kaupa manipuleerima. Ühendage kõik materjalid kokku ja teil on voolav lugu.

Mängudes juhite ühte kaamerat, mis on alati liikumises ja muudab alati vaatenurka, eriti kiire tempoga mängudes. Nii CGI kui ka kiirjälgimisega mängudes ei pea GPU mitte ainult arvutama, kuidas valgus peegeldub ja murdub mis tahes stseenis, vaid peab arvutama ka selle, kuidas objektiiv seda tabab – teie vaatenurk. Mängude puhul on see ühe arvuti või konsooli jaoks tohutu arvutustöö.

Kahjuks ei ole meil ikka veel tarbijatasemel personaalarvuteid, mis suudaksid tõeliselt suure kaadrisagedusega kiirjäljega graafikat renderdada. Selle asemel on meil nüüd riistvara, mis suudab tõhusalt petta.

Saagem tõeliseks

Kiirjälgimise põhimõtteline sarnasus päriseluga muudab selle äärmiselt realistlikuks 3D-renderdustehnikaks, mis teeb isegi selliseid blokeeritud mänge nagu Minecraft näida õigetes tingimustes peaaegu fotorealistlik. On ainult üks probleem: seda on väga raske simuleerida. Valguse tööviisi taasloomine reaalses maailmas on keeruline ja ressursimahukas ning nõuab tohutuid arvutusvõimsusi.

Seetõttu ei vasta mängude olemasolevad kiirjälgimise võimalused, nagu Nvidia RTX-põhine kiirjälgimine, tõetruud. Need ei ole tõeline kiirte jälgimine, mille käigus simuleeritakse iga valguspunkti. Selle asemel petab GPU, kasutades mitmeid nutikaid lähendusi, et pakkuda midagi peaaegu sama visuaalset efekti, kuid ilma riistvara nii palju koormamata.

Enamik kiirte jälgimise mänge kasutab nüüd traditsiooniliste valgustustehnikate kombinatsiooni, mida tavaliselt nimetatakse rasterdamiseks, ja kiirte jälgimist kindlatel pindadel, nagu peegeldavad lombid ja metallitööd. Lahinguväli V on selle suurepärane näide. Näete vägede peegeldust vees, maastiku peegeldust lennukitel ja plahvatuste peegeldust üle auto värvi. Kaasaegsetes 3D-mootorites on võimalik peegeldusi näidata, kuid mitte sellistes mängudes näidatud detailsuse tasemel Lahinguväli V kui kiirte jälgimine on lubatud.

Kiirte jälgimist saab kasutada ka varjude puhul, et muuta need dünaamilisemaks ja realistlikumaks. Näete, et sellel oli suurepärane mõju Tomb Raideri vari.

Kiirjäljega valgustus võib tumedates ja heledates stseenides luua palju realistlikumaid varje, millel on pehmemad servad ja suurem eraldusvõime. Selle välimuse saavutamine ilma kiirte jälgimiseta on erakordselt raske. Arendajad saavad seda võltsida ainult eelseadistatud staatiliste valgusallikate hoolika ja kontrollitud kasutamisega. Kõigi nende "lavatulede" paigutamine võtab aega palju aega ja vaeva – ja isegi siis pole tulemus päris õige.

Mõned mängud lähevad täiega ja kasutavad kiirte jälgimist globaalse valgustuse jaoks, jälgides tõhusalt kogu stseeni. Kuid see on arvutuslikult kõige kallim valik ja vajab tõhusaks töötamiseks kõige võimsamat kaasaegset graafikakaarti. Metro Exodus kasutab seda tehnikat, kuigi teostus pole täiuslik.

Seetõttu on populaarsed poolmeetmed, nagu ainult kiirgust jälgivad varjud või peegeldavad pinnad. Teised mängud kasutavad Nvidia tehnoloogiaid, nagu müra vähendamine ja Süvaõppe superproovide võtmine et parandada jõudlust ja varjata mõningaid visuaalseid luksumisi, mis tekivad vähemate kiirte renderdamisest, kui oleks vaja tõeliselt kiirte jälgimisega stseeni loomiseks. Need on endiselt reserveeritud eelrenderdatud ekraanipiltide ja filmide jaoks, kus suure võimsusega serverid saavad veeta päevi üksikute kaadrite renderdamisel.

Riistvara kiirte taga

Isegi nende suhteliselt tagasihoidlike kiirjälgimise rakendustega toimetulemiseks tutvustasid Nvidia RTX 20-seeria graafikakaardid spetsiaalselt kiirte jälgimiseks loodud riistvara.

Nüüd toetavad kõik RTX-kaardid kiirte jälgimist ja uusimatel RTX 40-seeria GPU-del on veel üks viis jõudluse petmiseks. SER ehk Shader Execution Reordering, on saadaval aadressil RTX 4090 ja RTX 4080 ning Nvidia sõnul võib see kiirjälgimisega mängudes jõudlust 25% võrra suurendada. See toimib ümberjärjestamisega, kui GPU töötleb kiirjälgimise juhiseid, optimeerides ülesande saadaoleva arvutusvõimsuse jaoks.

Kuigi kiirte jälgimise algusajad olid rasked, on Nvidia hiljutised kaardid olnud palju paremad. Järgmise põlvkonna SER-iga koos DLSS 3-ga võime näha kiirte jälgimist, mis ei mõjuta teie kaadrisagedust.

Nvidia kiirte jälgimine meetod pole siiski ainus saadaolev võimalus. Samuti on olemas Reshade'i „tee jälgimise“ järeltöötlusefektid, mis pakuvad võrreldavat visuaali ilma samasuguse jõudluseta.

AMD-l on nüüd ka kiirte jälgimise võimalused, mille juurde jõuame järgmisena.

Sa ikka tahad a võimas graafikakaart kiirjälgimiseks, olenemata rakendusest, kuid kuna tehnika on mänguarendajate seas hoomatud, võime näha laiemat tugiriistvara valikut palju soodsamate hindadega.

Aga AMD?

AMD-l on viimastel aastatel olnud raskusi riistvaraliselt kiirendatud kiirjälgimisega, kuid see muutus RX 6800, 6800 XT ja 6900 XT turuletoomisega. Nendel uutel kaartidel on DirectX 12 kiirjälgimise tugi ja need pakuvad suurepärast jõudlust, isegi kui AMD pole kiirjälgimise osakonnas Nvidia tasemel (lugege meie RX 6800 XT versus RTX 3080 ja RX 6900 XT versus RTX 3090 võrdlused lisateabe saamiseks).

See ei tule üllatusena, arvestades Big Navi arhitektuur AMD RX 6000 kaartide toide on suures osas kiirjälgimise kiirenduse esimene põlvkond. See on sama arhitektuur, mis juhib visuaale PlayStation 5 ja Xbox Series X, mis teenindab üldiselt madalamat jõudlust kui Nvidia lipulaevad. Kuid kuna kiirte jälgimine on järgmise põlvkonna konsoolide silmapaistev funktsioon, ootame paremat tuge ja optimeerimist. Lähiajal näeme debüüti AMD FidelityFX Super Resolution (FSR) mänguarvutitele ja ka Microsoft Xboxi uusimad versioonid.

Kuidas saate kodus kiirte jälgimist näha?

Kodus kiirjälgimise nägemiseks vajate hiljutist ja kallist graafikakaarti. Riistvaraliselt kiirendatud kiirte jälgimine on saadaval ainult Nvidia RTX GPU-del või AMD RX 6000-seeria GPU-del. GTX 10-seeria ja 16-seeria kaardid toetavad kiirte jälgimist, kuid neil puuduvad mugavaks muutmiseks RT-tuumad mängitav.

Kui loodate mängida eraldusvõimega üle 1080p ja kaadrisagedusega 60 kaadrit sekundis või rohkem, on parim valik tipptasemel graafikakaardi ostmiseks. 4K puhul on RTX 3080 ja RX 6800 XT silmapaistvad kaardid, kuid saate hakkama RTX 3070 või RX 6800 kui olete nõus teatud pealkirjades üle minema 1440p-le.

Valik on piiratud kiirjälgimisega mängudest, kuid nende arv kasvab. Kiirte jälgimise parimad näited hõlmavad varaseid RTX-demosid, nagu Lahinguväli V, Tomb Raideri varija Metro Exodus. Uuemad mängud nagu Kontroll ja MechWarrior 5: Palgasõdurid samuti mõjuvad välja. Püsi Valguses on indie-õudusmäng, mis on ehitatud kiirtega jälgitavate varjude ja peegelduste abil. Uuesti meisterdatud Maavärin II RTX kiirjälgimisega on veel üks fantastiline näide.

Kiirte jälgimise mänge on turul vähem, kuid tööstus kasvab. Nagu PlayStation 5 ja Xbox Series X alustama reklaami kiirjälgimist, järgivad peagi konkurendid. Mitmeplatvormiline mäng Watch Dogs 2 erineb uuest Watch Dogs: Legion, kuna uus mäng on käivitanud kiirjälgimise, et töötada konsoolides ja arvutites.

Proovige kasutada UL Benchmarki Port Royali kiirte jälgimine et teha kindlaks, kas teie arvuti töötab kiirjälgimisega.

Toimetajate soovitused

• Isegi Nvidia partnerid ei usu uude RTX 4060 Ti
• Nvidia RTX 4060 ei pruugi olla selline pettumus
• Kuidas teisendada oma VHS-kassetid DVD-, Blu-ray- või digitaalseks
• AMD võib Nvidia oma sülearvuti GPU-dega purustada, kuid see on lauaarvuti esiküljel vaikne
• Nvidia RTX 4060 Ti vs. RTX 4070: Nvidia keskklassi GPU-de võrdlemine