რა არის ray tracing და როგორ შეცვლის ის თამაშებს?

Ray Tracing არის განათების ტექნიკა, რომელიც თამაშებს რეალიზმის დამატებით დონეს მოაქვს. ის ასახავს შუქის ასახვას და რეფრაქტს რეალურ სამყაროში, რაც უზრუნველყოფს უფრო დამაჯერებელ გარემოს, ვიდრე ჩვეულებრივ სტატიკური განათების გამოყენებით უფრო ტრადიციულ თამაშებში ჩანს. მაგრამ რა არის სხივების კვალი, კონკრეტულად? და რაც მთავარია, როგორ მუშაობს?

კარგ გრაფიკულ ბარათს შეუძლია გამოიყენოს სხივების კვალი ჩაძირვის გასაუმჯობესებლად, მაგრამ ყველა GPU ვერ უმკლავდება ამ ტექნიკას. წაიკითხეთ, რათა გადაწყვიტოთ არის თუ არა სხივების კვალი თქვენი სათამაშო გამოცდილებისთვის და ამართლებს თუ არა ასობით დახარჯვას განახლებულ GPU-ზე.

ვირტუალური ფოტონები

იმის გასაგებად, თუ როგორ მუშაობს სხივური ტრაფიკის რევოლუციური განათების სისტემა, საჭიროა უკან დავიხიოთ და გაიგეთ, თუ როგორ აძლევდა თამაშებს ადრე სინათლეს, ასევე, თუ რა უნდა იყოს ემულირებული ფოტორეალისტისთვის გამოცდილება.

თამაშები სხივების მიკვლევის გარეშე ეყრდნობა სტატიკური „გამომცხვარი“ განათებას. დეველოპერები განათავსებენ სინათლის წყაროებს გარემოში, რომელიც თანაბრად ასხივებს სინათლეს ნებისმიერ მოცემულ ხედში. უფრო მეტიც, ვირტუალური მოდელები, როგორიცაა NPC და ობიექტები, არ შეიცავს ინფორმაციას რაიმე სხვა მოდელის შესახებ, რაც მოითხოვს GPU-ს სინათლის ქცევის გამოთვლას რენდერის პროცესის დროს. ზედაპირის ტექსტურებს შეუძლიათ ასახონ სინათლე, რათა მიბაძონ სიკაშკაშეს, მაგრამ მხოლოდ სინათლე გამოსხივებული სტატიკური წყაროდან. მიიღეთ შედარება ანარეკლები შიგნით GTA Vქვემოთ, როგორც მაგალითი.

საერთო ჯამში, GPU-ს ევოლუცია დაეხმარა ამ პროცესს გარეგნულად უფრო რეალისტური გამხდარიყო წლების განმავლობაში. მაგრამ თამაშები მაინც არ არის ფოტორეალისტური რეალურ სამყაროში ასახვის, რეფრაქციისა და ზოგადი თვალსაზრისით განათება. ამის განსახორციელებლად, GPU-ს სჭირდება სინათლის ვირტუალური სხივების მიკვლევის უნარი.

რეალურ სამყაროში ხილული სინათლე არის ელექტრომაგნიტური გამოსხივების ოჯახის მცირე ნაწილი, რომელსაც აღიქვამს ადამიანის თვალი. იგი შეიცავს ფოტონებს, რომლებიც იქცევიან როგორც ნაწილაკებად, ასევე ტალღად. ფოტონებს არ აქვთ რეალური ზომა ან ფორმა - მათი შექმნა ან განადგურება შესაძლებელია.

ამის თქმით, სინათლის იდენტიფიცირება შესაძლებელია, როგორც ფოტონების ნაკადი. რაც მეტი ფოტონი გაქვთ, მით უფრო კაშკაშაა აღქმული სინათლე. ანარეკლი ხდება მაშინ, როდესაც ფოტონები იხსნება ზედაპირიდან. გარდატეხა ხდება მაშინ, როდესაც ფოტონები - რომლებიც მოძრაობენ სწორი ხაზით - გადიან გამჭვირვალე ნივთიერებაში და ხაზი გადამისამართებულია ან "მოხრილია". განადგურებული ფოტონები შეიძლება აღიქმებოდეს, როგორც "შთანთქმა".

Ray Tracing თამაშებში ცდილობს მიბაძოს, თუ როგორ მუშაობს შუქი რეალურ სამყაროში. ის აკვირდება სიმულირებული სინათლის გზას მილიონობით ვირტუალური ფოტონის თვალყურის დევნით. რაც უფრო კაშკაშაა შუქი, მით მეტი ვირტუალური ფოტონი უნდა გამოითვალოს GPU-მ და მით უფრო მეტ ზედაპირს აირეკლავს, ირღვევა და გაიფანტება.

პროცესი ახალი არ არის. CGI იყენებდა სხივების მიკვლევას ათწლეულების განმავლობაში, თუმცა პროცესი პირველ დღეებში კომპიუტერების ფერმებს მოითხოვდა სრული ფილმის გენერირებისთვის, იმის გათვალისწინებით, რომ ერთ კადრს შეიძლება საათები ან დღეებიც კი დასჭირდეს. ახლა სახლის კომპიუტერებს შეუძლიათ რეალურ დროში გამოავლინონ სხივების მიკვლევა გრაფიკა, გამოიყენონ ტექნიკის აჩქარება და ჭკვიანური განათების ხრიკები, რათა შეზღუდონ სხივების რაოდენობა მართვად რაოდენობამდე.

აქ არის ნამდვილი თვალისმომჭრელი: ნებისმიერი ფილმის ან სატელევიზიო შოუს მსგავსად, CGI ანიმაციის სცენები, როგორც წესი, "გადაღებულია" სხვადასხვა კუთხით. თითოეული კადრისთვის შეგიძლიათ გადაიტანოთ კამერა მოქმედების გადასაღებად, მასშტაბირება, დაპატარავება ან მთელი არეალის გადასაღებად. და ანიმაციის მსგავსად, თქვენ უნდა მანიპულირებდეთ ყველაფერზე კადრ-კადრის საფუძველზე, მოძრაობის ემულაციისთვის. შეაერთეთ ყველა კადრები ერთად და გექნებათ მიმდინარე ამბავი.

თამაშებში თქვენ აკონტროლებთ ერთ კამერას, რომელიც ყოველთვის მოძრაობს და ყოველთვის ცვლის თვალსაზრისს, განსაკუთრებით სწრაფი ტემპის თამაშებში. როგორც CGI, ასევე ray-traced თამაშებში, GPU-მ არა მხოლოდ უნდა გამოთვალოს, თუ როგორ ირეკლავს და გარდაიქმნება სინათლე ნებისმიერ მოცემულ სცენაზე, არამედ უნდა გამოთვალოს, თუ როგორ არის აღბეჭდილი ობიექტივის მიერ - თქვენი შეხედულება. თამაშებისთვის, ეს არის უზარმაზარი გამოთვლითი სამუშაო ერთი კომპიუტერისთვის ან კონსოლისთვის.

სამწუხაროდ, ჩვენ ჯერ კიდევ არ გვაქვს სამომხმარებლო დონის კომპიუტერები, რომლებსაც შეუძლიათ რეალურად წარმოაჩინონ სხივებით გამოკვეთილი გრაფიკა მაღალი კადრების სიჩქარით. ამის ნაცვლად, ჩვენ ახლა გვაქვს აპარატურა, რომელსაც შეუძლია ეფექტურად მოატყუოს.

მივიღოთ რეალური

Ray Tracing-ის ფუნდამენტური მსგავსება რეალურ ცხოვრებასთან აქცევს მას უკიდურესად რეალისტურ 3D რენდერირების ტექნიკას, თუნდაც ბლოკირებულ თამაშებს, როგორიცაა Minecraft შეხედეთ ახლოს ფოტო-რეალისტურად სწორ პირობებში. მხოლოდ ერთი პრობლემაა: ძალიან რთულია სიმულაცია. რეალურ სამყაროში სინათლის მუშაობის ხელახალი შექმნა რთული და რესურსზე ინტენსიურია, რაც მოითხოვს გამოთვლითი სიმძლავრის მასებს.

სწორედ ამიტომ, თამაშებში არსებული სხივების მიკვლევის ვარიანტები, როგორიცაა Nvidia-ს RTX-ზე ორიენტირებული სხივების მიკვლევა, არ შეესაბამება სინამდვილეს. ისინი არ არიან ჭეშმარიტი სხივების მიკვლევა, რომლითაც სინათლის ყველა წერტილი სიმულირებულია. ამის ნაცვლად, GPU „ატყუებს“ რამდენიმე ჭკვიანი მიახლოების გამოყენებით, რათა მიაწოდოს რაღაც იგივე ვიზუალურ ეფექტს, მაგრამ ისე, რომ არ დაბეგვრას აპარატურა.

სხივების მოკვლევის თამაშების უმეტესობა ახლა იყენებს ტრადიციული განათების ტექნიკის კომბინაციას, რომელსაც ჩვეულებრივ უწოდებენ რასტერიზაციას, და სხივების მიკვლევას კონკრეტულ ზედაპირებზე, როგორიცაა ამრეკლავი გუბეები და ლითონის სამუშაოები. Battlefield V ამის შესანიშნავი მაგალითია. თქვენ ხედავთ ჯარების ანარეკლს წყალში, რელიეფის ასახვას თვითმფრინავებზე და აფეთქებების ანარეკლს მანქანის საღებავზე. შესაძლებელია ასახვის ჩვენება თანამედროვე 3D ძრავებში, მაგრამ არა დეტალების დონეზე ნაჩვენები თამაშებში, როგორიცაა Battlefield V როდესაც ჩართულია სხივების მიკვლევა.

სხივების მიკვლევა ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას ჩრდილებისთვის, რათა ისინი უფრო დინამიური და რეალისტური გახადონ. თქვენ ნახავთ, რომ ამას დიდი ეფექტი ჰქონდა Tomb Raider-ის ჩრდილი.

სხივების კვალდაკვალ განათებას შეუძლია შექმნას ბევრად უფრო რეალისტური ჩრდილები ბნელ და ნათელ სცენებში, უფრო რბილი კიდეებით და უფრო დიდი განსაზღვრებით. ასეთი იერის მიღწევა სხივების მიკვლევის გარეშე არაჩვეულებრივად რთულია. დეველოპერებს შეუძლიათ მისი გაყალბება მხოლოდ წინასწარ დაყენებული, სტატიკური სინათლის წყაროების ფრთხილად, კონტროლირებადი გამოყენებით. ყველა ამ "სცენის განათების" განთავსება სჭირდება ბევრი დრო და ძალისხმევა - და მაშინაც კი, შედეგი არ არის სწორი.

ზოგიერთი თამაში მთელ ღორს ატარებს და იყენებს სხივების კვალს გლობალური განათებისთვის, ეფექტურად აკვირდება მთელ სცენას. მაგრამ ეს არის ყველაზე ძვირი გამოთვლითი ვარიანტი და საჭიროებს ყველაზე მძლავრ თანამედროვე გრაფიკულ ბარათებს, რომ ეფექტურად იმუშაოს. Metro Exodus იყენებს ამ ტექნიკას, თუმცა განხორციელება არ არის სრულყოფილი.

ამის გამო პოპულარულია ნახევრად საზომები, როგორიცაა მხოლოდ სხივების მიკვლევის ჩრდილები ან ამრეკლავი ზედაპირები. სხვა თამაშები იყენებს Nvidia ტექნოლოგიებს, როგორიცაა denoising და ღრმა სწავლის სუპერ ნიმუში შესრულების გასაუმჯობესებლად და ზოგიერთი ვიზუალური უკმარისობის დასაფარად, რაც წარმოიქმნება ნაკლები სხივების გადაცემის შედეგად, ვიდრე ეს იქნება საჭირო ჭეშმარიტად სხივებით მიკვლეული სცენის შესაქმნელად. ისინი კვლავ დაცულია წინასწარ რენდერირებული ეკრანის კადრებისთვის და ფილმებისთვის, სადაც მაღალი სიმძლავრის სერვერებს შეუძლიათ დღეები გაატარონ ცალკეული კადრების რენდერირებაში.

აპარატურა სხივების მიღმა

სხივების თვალყურის დევნების ამ შედარებით მოკრძალებული განხორციელებისთვისაც კი, Nvidia-ს RTX 20-სერიის გრაფიკულმა ბარათებმა წარმოადგინეს სპეციალურად შექმნილი აპარატურა სხივების კვალიფიკაციისთვის.

ახლა, ყველა RTX ბარათი მხარს უჭერს სხივების კვალს, ხოლო უახლესი RTX 40 სერიის GPU-ებს კიდევ ერთი გზა აქვთ შესრულების მოტყუებისთვის. SER, ან Shader Execution Reordering, ხელმისაწვდომია RTX 4090 და RTX 4080 და Nvidia ამბობს, რომ მას შეუძლია გაზარდოს შესრულება 25% -ით თამაშებში ray tracing. ის მუშაობს ხელახლა მოწესრიგებით, როდესაც სხივების მიკვლევის ინსტრუქციები მუშავდება GPU-ს მიერ, რაც ოპტიმიზებს ამოცანებს ხელმისაწვდომი გამოთვლითი სიმძლავრის მიხედვით.

მიუხედავად იმისა, რომ სხივების კვალიფიკაციის ადრეული დღეები უხეში იყო, Nvidia-ს ბოლო ბარათები ბევრად უკეთესი იყო. SER-ით მომავალ თაობაში, DLSS 3-თან ერთად, ჩვენ შეიძლება დავინახოთ სხივების მიკვლევა, რომელიც არ არღვევს თქვენს კადრების სიხშირეს.

Nvidia-ს სხივების მიკვლევა თუმცა, მეთოდი არ არის ერთადერთი ხელმისაწვდომი ვარიანტი. ასევე არსებობს Reshade „ბილიკის მოკვლევის“ შემდგომი დამუშავების ეფექტები, რომლებიც აწვდიან შესადარებელ ვიზუალს იგივე შესრულების დარტყმის გარეშე.

AMD-ს ახლაც აქვს სხივების კვალიფიკაციის ვარიანტები, რომლებსაც შემდეგში გადავალთ.

თქვენ მაინც მოგინდებათ ა ძლიერი გრაფიკული ბარათი სხივების თვალყურის დევნისთვის, განხორციელების მიუხედავად, მაგრამ როდესაც ტექნიკა იჭერს თამაშის დეველოპერებს, ჩვენ შეიძლება ვიხილოთ დამხმარე აპარატურის უფრო ფართო სპექტრი ბევრად უფრო ხელმისაწვდომ ფასებში.

რაც შეეხება AMD-ს?

AMD-მ ბოლო რამდენიმე წლის განმავლობაში იბრძოდა აპარატურის დაჩქარებული სხივების მიკვლევისთვის, მაგრამ ეს შეიცვალა RX 6800, 6800 XT და 6900 XT-ის გამოშვებით. ამ ახალ ბარათებს აქვთ DirectX 12 ray tracing მხარდაჭერა და აქვთ შესანიშნავი შესრულება, მაშინაც კი, თუ AMD არ არის Nvidia-ს დონეზე სხივების მიკვლევის განყოფილებაში (წაიკითხეთ ჩვენი RX 6800 XT RTX 3080-ის წინააღმდეგ და RX 6900 XT RTX 3090-ის წინააღმდეგ შედარებები მეტისთვის).

ეს გასაკვირი არ არის, იმის გათვალისწინებით, რომ დიდი ნავის არქიტექტურა AMD-ის RX 6000 ბარათების გაძლიერება არის სხივების მიკვლევის აჩქარების პირველი თაობა. ეს არის იგივე არქიტექტურა, რომელიც აძლიერებს ვიზუალს PlayStation 5 და Xbox Series X, რომელიც უზრუნველყოფს მთლიანი შესრულების უფრო დაბალ დონეს, ვიდრე Nvidia-ს ფლაგმანური ბარათები. თუმცა, იმის გამო, რომ სხივების მიკვლევა გამორჩეული ფუნქციაა შემდეგი თაობის კონსოლებზე, ჩვენ ველით უკეთეს მხარდაჭერას და ოპტიმიზაციას წინსვლისკენ. უახლოეს მომავალში ვიხილავთ დებიუტს AMD FidelityFX სუპერ გარჩევადობა (FSR) სათამაშო კომპიუტერებისთვის და ასევე Microsoft Xbox-ის უახლესი ვერსიები.

როგორ ხედავთ სხივების მიკვლევას სახლში?

თქვენ დაგჭირდებათ უახლესი - და ძვირადღირებული - გრაფიკული ბარათი, რომ ნახოთ სხივების მიკვლევა სახლში. აპარატურული დაჩქარებული სხივების მიკვლევა ხელმისაწვდომია მხოლოდ Nvidia RTX GPU-ებზე ან AMD-ის RX 6000 სერიის GPU-ებზე. GTX 10 სერიის და 16 სერიის ბარათები მხარს უჭერენ სხივების კვალს, მაგრამ არ აქვთ RT ბირთვები, რომ ის კომფორტული იყოს დაკვრადი.

თუ თქვენ ელით თამაშს 1080p-ზე მაღალი გარჩევადობით და კადრების სიხშირით 60 კადრი/წმ ან მეტი, თქვენი საუკეთესო არჩევანია იყიდოთ ყველაზე მაღალი დონის გრაფიკული ბარათი. 4K-ზე RTX 3080 და RX 6800 XT გამორჩეული ბარათებია, მაგრამ თქვენ შეგიძლიათ გაუმკლავდეთ RTX 3070 ან RX 6800 თუ გსურთ გადახვიდეთ 1440p-ზე გარკვეულ სათაურებში.

არის შეზღუდული არჩევანი სხივების მოკვლევით ჩართული თამაშების, მაგრამ რიცხვი იზრდება. სხივების კვალიფიკაციის საუკეთესო მაგალითები მოიცავს ადრეულ RTX დემოს, მაგალითად Battlefield V, Tomb Raider-ის ჩრდილი, და Metro Exodus. უახლესი თამაშები, როგორიცაა კონტროლი და MechWarrior 5: Mercenaries ასევე გამოიყურება დამაჯერებელი. დარჩით სინათლეში არის ინდი საშინელებათა თამაში, რომელიც აგებულია სხივებით გამოსახული ჩრდილებისა და ანარეკლების გამოყენებით. რემასტერირებული მიწისძვრა II RTX სხივების მიკვლევით კიდევ ერთი ფანტასტიკური მაგალითია.

ბაზარზე ნაკლებია სხივების მოკვლევის თამაშები, მაგრამ ინდუსტრია იზრდება. როგორც PlayStation 5 და Xbox Series X დაიწყოს რეკლამის ray tracing, კონკურენტები მალე მოჰყვება. მრავალპლატფორმიანი თამაში Watch Dogs 2 განსხვავდება ახლისგან Watch Dogs: Legion, რადგან ახალმა თამაშმა წამოიწყო ray tracing კონსოლებსა და კომპიუტერებზე მუშაობისთვის.

სცადეთ გამოყენება UL Benchmark-ის პორტ როიალის სხივების კვალი იმის დასადგენად, იმუშავებს თუ არა თქვენი კომპიუტერი სხივების მოკვლევით.

რედაქტორების რეკომენდაციები

• Nvidia-ს პარტნიორებსაც კი არ სჯერათ ახალი RTX 4060 Ti
• Nvidia-ს RTX 4060 შეიძლება არ იყოს ისეთი იმედგაცრუება
• როგორ გადაიყვანოთ თქვენი VHS ფირები DVD, Blu-ray ან ციფრული
• AMD-მ შესაძლოა გაანადგუროს Nvidia ლეპტოპის GPU–ებით – მაგრამ ის ჩუმად მუშაობს დესკტოპის წინა მხარეს
• Nvidia RTX 4060 Ti vs. RTX 4070: Nvidia-ს საშუალო დონის GPU-ების შედარება