Mi az a sugárkövetés, és hogyan változtatja meg a játékokat?

A sugárkövetés egy olyan világítási technika, amely extra valósághűséget kölcsönöz a játékoknak. Emulálja a fény visszaverődését és megtörését a valós világban, hihetőbb környezetet biztosítva, mint ami a hagyományosabb játékokban megszokott statikus világításnál. De mi is az a sugárkövetés pontosan? És ami még fontosabb, hogyan működik?

Egy jó grafikus kártya képes sugárkövetést használni a bemerülés fokozására, de nem minden GPU képes kezelni ezt a technikát. Olvasson tovább, és döntse el, hogy a sugárkövetés elengedhetetlen-e a játékélményhez, és indokolja-e, hogy százakat költsön egy frissített GPU-ra.

Virtuális fotonok

Ahhoz, hogy megértsük, hogyan működik a sugárkövetés forradalmi világítási rendszere, vissza kell lépnünk és megértsd, hogy a játékok korábban miként adtak fényt, és mit kell emulálni a fotorealisztikus képhez tapasztalat.

A sugárkövetés nélküli játékok statikus „besütött” világításra támaszkodnak. A fejlesztők a fényforrásokat olyan környezetben helyezik el, amely minden nézetben egyenletesen bocsát ki fényt. Ezenkívül a virtuális modellek, például az NPC-k és az objektumok nem tartalmaznak semmilyen információt más modellekről, ezért a GPU-nak ki kell számítania a fényviselkedést a renderelési folyamat során. A felületi textúrák tükrözhetik a fényt, hogy utánozzák a fényességet, de csak a statikus forrásból kibocsátott fényt. Vegyük az összehasonlítást tükröződések benne GTA Valább példaként.

Összességében a GPU fejlődése hozzájárult ahhoz, hogy ez a folyamat valósághűbbé váljon az évek során, de a játékok még mindig nem fotorealisztikusak a valós világ tükröződése, fénytörése és általában megvilágítás. Ennek eléréséhez a GPU-nak képesnek kell lennie a virtuális fénysugarak nyomon követésére.

A való világban a látható fény az emberi szem által érzékelt elektromágneses sugárzás család egy kis része. Olyan fotonokat tartalmaz, amelyek részecskeként és hullámként is viselkednek. A fotonoknak nincs valódi mérete vagy alakja – csak létrehozhatók vagy elpusztíthatók.

Ez azt jelenti, hogy a fény fotonáramként azonosítható. Minél több fotonod van, annál világosabb az észlelt fény. Reflexió akkor következik be, amikor a fotonok visszaverődnek a felületről. Fénytörés akkor következik be, amikor a fotonok - amelyek egyenes vonalban haladnak - áthaladnak egy átlátszó anyagon, és a vonal átirányul vagy "elhajlít". A megsemmisült fotonok „elnyeltnek” tekinthetők.

A játékokban a sugárkövetés megpróbálja utánozni a fény működését a való világban. Virtuális fotonok millióinak nyomon követésével követi nyomon a szimulált fény útját. Minél világosabb a fény, annál több virtuális fotont kell kiszámolnia a GPU-nak, és annál több felületet fog visszaverni, megtörni és szétszóródni.

A folyamat nem újdonság. A CGI évtizedek óta használja a sugárkövetést, bár a folyamathoz a kezdeti időkben számítógépek farmjaira volt szükség ahhoz, hogy teljes filmet hozzanak létre, mivel egyetlen képkocka leképezése órákig vagy akár napokig is eltarthat. Mostantól az otthoni számítógépek valós időben emulálhatják a sugárkövető grafikát, kihasználva a hardveres gyorsítást és az ügyes világítási trükköket, hogy a sugarak számát kezelhető számra korlátozzák.

Íme az igazi felnyitó: Mint minden filmben vagy TV-műsorban, a CGI-animáció jeleneteit általában különböző szögekből „forgatják”. Minden egyes képkockánál mozgathat egy kamerát, hogy rögzítse a cselekvést, nagyítson, kicsinyítsen vagy pásztázzon egy teljes területet. És az animációhoz hasonlóan mindent kockánként kell manipulálni a mozgás emulálásához. Ha összerakja az összes felvételt, akkor egy gördülékeny történetet kap.

A játékokban egyetlen kamerát vezérelsz, amely mindig mozgásban van, és mindig változtatja a nézőpontot, különösen a gyors tempójú játékokban. Mind a CGI, mind a ray-traced játékokban a GPU-nak nem csak azt kell kiszámítania, hogy a fény hogyan tükröződik és törik meg egy adott jelenetben, hanem azt is, hogy az objektív hogyan rögzíti azt – az Ön nézőpontját. A játékok esetében ez óriási számítási munka egyetlen számítógépen vagy konzolon.

Sajnos még mindig nincsenek fogyasztói szintű PC-ink, amelyek valóban képesek sugárnyomkövető grafikát nagy képsebességgel renderelni. Ehelyett most olyan hardverünk van, amely hatékonyan képes csalni.

Legyünk igaziak

A sugárkövetés alapvető hasonlósága a valós élethez rendkívül valósághű 3D-s megjelenítési technikává teszi, még olyan blokkos játékokhoz is, mint pl. Minecraft közel fotórealisztikusnak tűnjön a megfelelő körülmények között. Csak egy probléma van: rendkívül nehéz szimulálni. A fény valóságos működésének újraalkotása bonyolult és erőforrás-igényes, és hatalmas számítási teljesítményt igényel.

Ez az oka annak, hogy a játékokban meglévő sugárkövetési lehetőségek, mint például az Nvidia RTX-vezérelt sugárkövetése, nem felelnek meg a valóságnak. Ezek nem valódi sugárkövetés, ahol minden fénypontot szimulálnak. Ehelyett a GPU több intelligens közelítéssel „csal”, hogy valami közel azonos vizuális hatást biztosítson, de anélkül, hogy annyira megterhelné a hardvert.

A legtöbb sugárkövetési játék ma már a hagyományos világítási technikák, általában raszterezésnek, és bizonyos felületeken, például fényvisszaverő tócsákon és fémtárgyakon történő sugárkövetés kombinációját használja. Battlefield V remek példa erre. Láthatod a csapatok tükröződését a vízben, a terep tükröződését a repülőgépeken, és a robbanások tükröződését az autó festésén. Lehetséges a tükröződések megjelenítése a modern 3D-s motorokban, de nem olyan részletességgel, mint például a játékokban Battlefield V amikor a sugárkövetés engedélyezve van.

A sugárkövetés az árnyékokhoz is felhasználható, hogy azok dinamikusabbak és valósághűbbek legyenek. Látni fogja, hogy ez nagy hatást gyakorolt A Tomb Raider árnyéka.

A sugárnyomkövető világítás sokkal valósághűbb árnyékokat hozhat létre sötét és világos jelenetekben, lágyabb élekkel és nagyobb felbontással. Ezt a megjelenést sugárkövetés nélkül elérni rendkívül nehéz. A fejlesztők csak előre beállított, statikus fényforrások gondos, ellenőrzött használatával tudják meghamisítani. Mindezen „színpadi fények” elhelyezése szükséges nagyon idő és erőfeszítés – és az eredmény még akkor sem egészen megfelelő.

Egyes játékok az egész jelenetet használják, és sugárkövetést használnak a globális megvilágításhoz, hatékonyan követve a teljes jelenetet. De ez a számítási szempontból legdrágább lehetőség, és a hatékony működéshez a legerősebb modern grafikus kártyákra van szükség. Metro Exodus használja ezt a technikát, bár a megvalósítás nem tökéletes.

Emiatt népszerűek az olyan félmértékek, mint a sugárkövető árnyékok vagy a tükröződő felületek. Más játékok kihasználják az Nvidia technológiákat, mint például a zajtalanítás és Mélytanulási szuper mintavétel a teljesítmény javítása és néhány vizuális csuklás elfedése, amely abból adódik, hogy kevesebb sugárzást jelenít meg, mint amennyi egy valóban sugárkövető jelenet létrehozásához szükséges. Ezek továbbra is az előre renderelt képernyőképek és filmek számára vannak fenntartva, ahol a nagy teljesítményű szerverek napokat tölthetnek egyetlen képkockák renderelésével.

A hardver a sugarak mögött

A sugárkövetés ezen viszonylag szerény megvalósításainak kezelésére az Nvidia RTX 20-as sorozatú grafikus kártyái kifejezetten sugárkövetésre épített hardvert mutattak be.

Mostantól minden RTX kártya támogatja a sugárkövetést, és a legújabb RTX 40-es sorozatú GPU-k egy újabb módszert kínálnak a teljesítmény csalására. SER vagy Shader Execution Reordering, elérhető a RTX 4090 és RTX 4080, és az Nvidia szerint 25%-kal növelheti a teljesítményt a sugárkövetéssel rendelkező játékokban. Úgy működik, hogy átrendezi, amikor a sugárkövetési utasításokat a GPU feldolgozza, így optimalizálja a feladatot a rendelkezésre álló számítási teljesítményhez.

Bár a sugárkövetés korai napjai durvaak voltak, az Nvidia legutóbbi kártyái sokkal jobban teljesítettek. A következő generációs SER-rel és a DLSS 3-mal együtt olyan sugárkövetést láthatunk, amely nem csökkenti a képkockasebességet.

Nvidia sugárkövetés módszer azonban nem az egyetlen elérhető lehetőség. Léteznek Reshade „útvonalkövető” utófeldolgozási effektusok is, amelyek összehasonlítható látványt nyújtanak anélkül, hogy ugyanazt a teljesítményt elérnék.

Az AMD-nek most már vannak sugárkövetési lehetőségei is, amelyekre a következőkben térünk ki.

Akkor is akarsz a erős grafikus kártya a sugárkövetéshez, a megvalósítástól függetlenül, de ahogy a technika elragadja a játékfejlesztőket, a támogató hardverek szélesebb skáláját láthatjuk sokkal megfizethetőbb áron.

Mi a helyzet az AMD-vel?

Az AMD az elmúlt néhány évben küszködött a hardveresen gyorsított sugárkövetés biztosításával, de ez megváltozott az RX 6800, 6800 XT és 6900 XT megjelenésével. Ezek az új kártyák DirectX 12 sugárkövetési támogatással rendelkeznek, és kiváló teljesítményt nyújtanak, még akkor is, ha az AMD nem egészen az Nvidia szintjén van a sugárkövetési osztályon (olvasd el RX 6800 XT versus RTX 3080 és RX 6900 XT versus RTX 3090 összehasonlítások a továbbiakért).

Ez aligha meglepő, figyelembe véve a Big Navi architektúra Az AMD RX 6000 kártyáinak tápellátása a sugárkövetési gyorsítás első generációja. Ugyanaz az architektúra, amely a vizualitást vezérli PlayStation 5 és Xbox Series X, amely összességében alacsonyabb szintű teljesítményt nyújt, mint az Nvidia zászlóshajó kártyái. Mivel azonban a sugárkövetés kiemelkedő funkció a következő generációs konzolokon, jobb támogatást és optimalizálást várunk a jövőben. A közeljövőben láthatjuk a debütálást AMD FidelityFX szuperfelbontás (FSR) játék PC-khez és szintén a Microsoft Xbox legújabb verziói.

Hogyan láthatja otthon a sugárkövetést?

Szüksége lesz egy friss – és drága – grafikus kártyára, hogy otthon is láthassa a sugárkövetést. A hardveresen gyorsított sugárkövetés csak az Nvidia RTX GPU-kon vagy az AMD RX 6000-es sorozatú GPU-in érhető el. A GTX 10-es és 16-os sorozatú kártyák támogatják a sugárkövetést, de hiányoznak az RT magok a kényelmes használat érdekében játszható.

Ha arra számít, hogy 1080p feletti felbontáson és 60 képkocka/mp-es vagy nagyobb képkocka-sebességgel fog játszani, akkor a legjobb megoldás, ha egy csúcskategóriás grafikus kártyát keres. 4K-ban az RTX 3080 és az RX 6800 XT a kiemelkedő kártyák, de meg lehet boldogulni RTX 3070 vagy RX 6800 ha bizonyos címeknél hajlandó átállni az 1440p-re.

Korlátozott a választék sugárkövetéssel rendelkező játékok közül, de ezek száma növekszik. A sugárkövetés legjobb példái közé tartoznak a korai RTX demók, mint pl Battlefield V, A Tomb Raider árnyéka, és Metro Exodus. Az újabb játékok pl Ellenőrzés és MechWarrior 5: Zsoldosok is lenyűgözőnek tűnnek. Maradj a Fényben egy független horrorjáték, amely sugárnyomkövető árnyékok és tükröződések felhasználásával készült. A remasterált Quake II RTX sugárkövetéssel egy újabb fantasztikus példa.

Kevesebb sugárkövető játék van a piacon, de az iparág növekszik. Mint a PlayStation 5 és Xbox Series X megkezdi a sugárkövetést, a versenytársak hamarosan követik. A többplatformos játék Watch Dogs 2 különbözik az újtól Watch Dogs: Legion, mivel az új játék elindította a sugárkövetést konzolokon és számítógépeken.

Próbáld meg használni Az UL Benchmark Port Royal sugárkövetése annak meghatározására, hogy számítógépe működni fog-e sugárkövetéssel.

Szerkesztői ajánlások

• Még az Nvidia partnerei sem hisznek az új RTX 4060 Ti-ben
• Az Nvidia RTX 4060 talán mégsem lesz akkora csalódás
• Hogyan konvertálhatja VHS-szalagjait DVD-re, Blu-ray-re vagy digitálisra
• Az AMD összetörheti az Nvidiát a laptop GPU-ival – de az asztali fronton néma
• Nvidia RTX 4060 Ti vs. RTX 4070: az Nvidia középkategóriás GPU-inak összehasonlítása