Шта је праћење зрака и како ће то променити игре?

Праћење зрака је техника осветљења која играма доноси додатни ниво реализма. Она опонаша начин на који се светлост рефлектује и прелама у стварном свету, пружајући уверљивије окружење од онога што се обично види коришћењем статичког осветљења у традиционалнијим играма. Али шта је тачно праћење зрака? И што је још важније, како то функционише?

Добра графичка картица може да користи праћење зрака како би побољшала урањање, али не могу сви ГПУ-ови да поднесу ову технику. Читајте даље да бисте одлучили да ли је праћење зрака од суштинског значаја за ваше искуство играња и да ли оправдава трошење стотина на надограђени ГПУ.

Виртуелни фотони

Да бисмо разумели како функционише револуционарни систем осветљења праћења зрака, морамо се повући и разумеју како су игре раније приказивале светлост, као и шта треба емулирати за фотореалистичност искуство.

Игре без праћења зрака ослањају се на статичко „уграђено“ осветљење. Програмери постављају изворе светлости у окружење које емитује светлост равномерно преко било ког погледа. Штавише, виртуелни модели попут НПЦ-а и објеката не садрже никакве информације о било ком другом моделу, захтевајући од ГПУ-а да израчуна понашање светлости током процеса рендеровања. Површинске текстуре могу да рефлектују светлост и опонашају сјај, али само светлост која се емитује из статичког извора. Узмите поређење са рефлексије у ГТА Ву наставку као пример.

Све у свему, еволуција ГПУ-а је помогла да овај процес постане реалистичнији по изгледу током година, али игре још увек нису фотореалистичне у смислу рефлексија, преламања и уопште у стварном свету осветљење. Да би то постигао, ГПУ-у је потребна могућност праћења виртуелних зрака светлости.

У стварном свету, видљива светлост је мали део породице електромагнетног зрачења који опажа људско око. Садржи фотоне који се понашају и као честица и као талас. Фотони немају стварну величину или облик – могу се само створити или уништити.

Међутим, светлост се може идентификовати као ток фотона. Што више фотона имате, светлија је перципирана светлост. Рефлексија се дешава када се фотони одбијају од површине. Рефракција се дешава када фотони - који путују праволинијски - пролазе кроз провидну супстанцу и линија се преусмерава или "савија". Уништени фотони се могу перципирати као „апсорбовани“.

Праћење зрака у играма покушава да опонаша начин на који светлост функционише у стварном свету. Она прати путању симулиране светлости пратећи милионе виртуелних фотона. Што је светлост светлија, ГПУ мора да израчуна више виртуелних фотона и више површина ће се рефлектовати, преламати и расејати.

Процес није ништа ново. ЦГИ је користио праћење зрака деценијама, иако је тај процес захтевао фарме рачунара у раним данима да би се генерисао цео филм, с обзиром да је један кадар могао потрајати сатима или чак данима за рендеровање. Сада, кућни рачунари могу да емулирају графику праћену зрацима у реалном времену, користећи хардверско убрзање и паметне трикове са осветљењем како би ограничили број зрака на број којим се може управљати.

Ево правог отварања очију: Као и сваки филм или ТВ емисија, сцене у ЦГИ анимацији се обично „снимају“ из различитих углова. За сваки кадар, можете да померите камеру да бисте снимили акцију, увећали, умањили или померили целу област. И као и са анимацијом, морате манипулисати свиме оквир по кадар да бисте опонашали кретање. Сложите све снимке заједно и имате причу која тече.

У играма контролишете једну камеру која је увек у покрету и увек мења тачку гледишта, посебно у играма са брзим темпом. И у ЦГИ и у игрицама са праћењем зрака, ГПУ не само да мора израчунати како се светлост рефлектује и прелама у било којој сцени, већ мора да израчуна и како је хвата сочиво – ваше гледиште. За игре, то је огромна количина рачунарског посла за један рачунар или конзолу.

Нажалост, још увек немамо рачунаре на нивоу потрошача који заиста могу да рендерују графику праћену зрацима при високим брзинама кадрова. Уместо тога, сада имамо хардвер који може ефикасно да вара.

Хајде да постанемо стварни

Основна сличност праћења зрака са стварним животом чини га изузетно реалистичном техником 3Д приказивања, чак и прављење блокова игара као што су Минецрафт изгледају скоро фото-реалистично у правим условима. Постоји само један проблем: изузетно је тешко симулирати. Поново креирање начина на који светлост функционише у стварном свету је компликовано и захтева много ресурса, захтевајући велику рачунарску снагу.

Због тога постојеће опције праћења зрака у играма, попут Нвидијиног РТКС-овог праћења зрака, нису истините. Они нису право праћење зрака, при чему се симулира свака тачка светлости. Уместо тога, ГПУ „вара“ коришћењем неколико паметних апроксимација да би испоручио нешто приближно истом визуелном ефекту, али без толиког оптерећења хардвера.

Већина игара за праћење зрака сада користи комбинацију традиционалних техника осветљења, које се обично називају растеризација, и праћење зрака на одређеним површинама као што су рефлектирајуће локве и метални радови. Баттлефиелд В је одличан пример за то. Видите одраз трупа у води, одраз терена на авионима и одраз експлозија преко фарбе аутомобила. Могуће је приказати рефлексије у модерним 3Д моторима, али не на нивоу детаља приказаном у игрицама попут Баттлефиелд В када је омогућено праћење зрака.

Праћење зрака се такође може користити за сенке да би изгледале динамичније и реалније. Видећете да је то имало велики ефекат у Схадов оф тхе Томб Раидер.

Осветљење са трагом зрака може створити много реалистичније сенке у тамним и светлим сценама, са мекшим ивицама и већом дефиницијом. Постизање тог изгледа без праћења зрака је изузетно тешко. Програмери то могу само лажирати кроз пажљиву, контролисану употребу унапред подешених, статичних извора светлости. Постављање свих ових „светла позорнице“ је потребно много времена и труда - а чак и тада, резултат није сасвим исправан.

Неке игре иду на крај и користе праћење зрака за глобално осветљење, ефективно праћење зрака целе сцене. Али то је рачунарски најскупља опција и потребна јој је најмоћнија модерна графичка картица да би ефикасно радила. Метро Екодус користи ову технику, иако имплементација није савршена.

Због тога су популарне полумере попут само сенки за праћење зрака или рефлектујућих површина. Друге игре користе Нвидиа технологије као што су деноисинг и Супер узорковање за дубоко учење да побољша перформансе и прикрије неке од визуелних штуцања које настају због приказивања мањег броја зрака него што би било потребно да се направи заиста сцена праћена зрацима. Они су и даље резервисани за унапред рендероване снимке екрана и филмове, где сервери велике снаге могу данима проведу рендеровање појединачних кадрова.

Хардвер иза зрака

Да би се носили чак и са овим релативно скромним имплементацијама праћења зрака, Нвидијине РТКС 20-серије графичке картице су представиле хардвер посебно направљен за праћење зрака.

Сада, све РТКС картице подржавају праћење зрака, а најновији ГПУ-ови РТКС 40 серије имају још један начин да преваре перформансе. СЕР, или Схадер Екецутион Реордеринг, доступан је на РТКС 4090 и РТКС 4080, а Нвидиа каже да може повећати перформансе за 25% у играма са праћењем зрака. Ради тако што мења редослед када ГПУ обрађује упутства за праћење зрака, оптимизујући задатак за доступну рачунарску снагу.

Иако су рани дани праћења зрака били груби, Нвидијине недавне картице су биле много боље. Са СЕР-ом у следећој генерацији, заједно са ДЛСС 3, можда ћемо видети праћење зрака које не утиче на вашу брзину кадрова.

Нвидијино праћење зрака међутим, метода није једина доступна опција. Ту су и Ресхаде ефекти пост-процесирања „трацинг путање“ који дају упоредиве визуелне ефекте без ичега сличног остварењу истог учинка.

АМД сада такође има опције за праћење зрака, на које ћемо доћи следеће.

И даље ћете желети а моћна графичка картица за праћење зрака без обзира на имплементацију, али како се техника ухвати код програмера игара, можда ћемо видети шири спектар хардвера за подршку по много приступачнијим ценама.

Шта је са АМД-ом?

АМД се у протеклих неколико година мучио да испоручи хардверски убрзано праћење зрака, али то се променило лансирањем РКС 6800, 6800 КСТ и 6900 КСТ. Ове нове картице имају подршку за ДирецтКс 12 праћење зрака и пружају одличне перформансе, чак и ако АМД није сасвим на нивоу Нвидије у одељењу за праћење зрака (прочитајте наше РКС 6800 КСТ наспрам РТКС 3080 и РКС 6900 КСТ наспрам РТКС 3090 поређења за више).

То тешко да је изненађење, с обзиром на Велика Нави архитектура напајање АМД-ових РКС 6000 картица је у великој мери прва генерација убрзања праћења зрака. То је иста архитектура која покреће визуелне ефекте у ПлаиСтатион 5 и Ксбок Сериес Кс, задовољавајући нижи ниво перформанси у целини од Нвидијиних водећих картица. Међутим, пошто је праћење зрака истакнута карактеристика на конзолама следеће генерације, очекујемо бољу подршку и оптимизације напред. У блиској будућности ћемо видети деби АМД ФиделитиФКС супер резолуција (ФСР) за рачунаре за игре и такође најновије верзије Мицрософт Ксбок-а.

Како можете да видите праћење зрака код куће?

Требаће вам недавна — и скупа — графичка картица да бисте код куће видели праћење зрака. Хардверски убрзано праћење зрака доступно је само на Нвидиа РТКС ГПУ-овима или на АМД-овим ГПУ-овима РКС 6000 серије. ГТКС 10-серије и 16-серије картице подржавају праћење зрака, али немају РТ језгра да би било удобно плаиабле.

Ако очекујете да ћете играти на резолуцијама изнад 1080п и са брзином кадрова од 60 фпс или више, најбоље је да се потрошите за врхунску графичку картицу. У 4К, РТКС 3080 и РКС 6800 КСТ су истакнуте картице, али можете да прођете са РТКС 3070 или РКС 6800 ако сте вољни да пређете на 1440п у одређеним насловима.

Постоји ограничен избор игара са омогућеним праћењем зрака, али број расте. Најбољи примери праћења зрака укључују ране РТКС демо снимке, нпр Баттлефиелд В, Схадов оф тхе Томб Раидер, и Метро Екодус. Новије игре попут Контрола и МецхВарриор 5: Плаћеници такође изгледају убедљиво. Останите у Светлости је независна хорор игра направљена коришћењем сенки и рефлексија праћених зрацима. Тхе ремастеред Куаке ИИ са праћењем РТКС зрака је још један фантастичан пример.

На тржишту је мање игара за праћење зрака, али индустрија расте. Као ПлаиСтатион 5 и Ксбок серија Кс почети оглашавање раи трацинг, конкуренти ће ускоро пратити. Игра на више платформи Ватцх Догс 2 разликује се од новог Ватцх Догс: Легион, пошто је нова игра покренула праћење зрака за рад на конзолама и рачунарима.

Покушајте да користите УЛ Бенцхмарк Порт Роиал праћење зрака да бисте утврдили да ли ће ваш рачунар радити са праћењем зрака.

Препоруке уредника

• Чак ни Нвидијини партнери не верују у нови РТКС 4060 Ти
• Нвидијин РТКС 4060 можда ипак није такво разочарање
• Како претворити ваше ВХС траке у ДВД, Блу-раи или дигитално
• АМД би могао да уништи Нвидију својим ГПУ-овима за лаптопове - али је нечујан на предњој страни десктопа
• Нвидиа РТКС 4060 Ти вс. РТКС 4070: упоређивање Нвидијиних графичких процесора средњег опсега