Işın izleme nedir ve oyunları nasıl değiştirecek?

Işın izleme, oyunlara ekstra bir gerçekçilik düzeyi getiren bir aydınlatma tekniğidir. Işığın gerçek dünyadaki yansıma ve kırılma şeklini taklit ederek, daha geleneksel oyunlarda statik aydınlatma kullanılarak tipik olarak görülenden daha inandırıcı bir ortam sağlar. Ama ışın izleme tam olarak nedir? Ve daha da önemlisi, nasıl çalışır?

İyi bir grafik kartı, sürükleyiciliği geliştirmek için ışın izlemeyi kullanabilir, ancak tüm GPU'lar bu tekniği kaldıramaz. Işın izlemenin oyun deneyiminiz için gerekli olup olmadığına ve yükseltilmiş bir GPU'ya yüzlerce harcamayı haklı çıkarıp çıkarmadığına karar vermek için okumaya devam edin.

sanal fotonlar

Işın izlemenin devrim niteliğindeki aydınlatma sisteminin nasıl çalıştığını anlamak için geri adım atmamız ve oyunların daha önce nasıl ışık verdiğini ve fotogerçekçi bir görüntü için neyin taklit edilmesi gerektiğini anlayın deneyim.

Işın izleme özelliği olmayan oyunlar, statik "yerleşik" aydınlatmaya dayanır. Geliştiriciler, ışık kaynaklarını herhangi bir görünüm boyunca eşit şekilde ışık yayan bir ortama yerleştirir. Ayrıca, NPC'ler ve nesneler gibi sanal modeller, başka herhangi bir model hakkında herhangi bir bilgi içermez, bu da GPU'nun oluşturma işlemi sırasında ışığın davranışını hesaplamasını gerektirir. Yüzey dokuları, parlaklığı taklit etmek için ışığı yansıtabilir, ancak yalnızca statik bir kaynaktan yayılan ışığı yansıtabilir. karşılaştırmasını yap yansımalar GTA Vörnek olarak aşağıda.

Genel olarak, GPU'nun evrimi, bu sürecin yıllar içinde görünüşte daha gerçekçi hale gelmesine yardımcı oldu. ancak oyunlar, gerçek dünyadaki yansımalar, kırılmalar ve genel olarak fotogerçekçi değildir. aydınlatma. Bunu başarmak için, GPU'nun sanal ışık ışınlarını izleme yeteneğine ihtiyacı vardır.

Gerçek dünyada görünür ışık, insan gözünün algıladığı elektromanyetik radyasyon ailesinin küçük bir parçasıdır. Hem parçacık hem de dalga gibi davranan fotonlar içerir. Fotonların gerçek bir boyutu veya şekli yoktur; yalnızca yaratılabilir veya yok edilebilirler.

Bununla birlikte, ışık bir foton akışı olarak tanımlanabilir. Ne kadar çok fotonunuz varsa, algılanan ışık o kadar parlak olur. Yansıma, fotonlar bir yüzeyden sıçradığında meydana gelir. Kırılma, düz bir çizgide hareket eden fotonlar şeffaf bir maddeden geçtiğinde ve çizgi yeniden yönlendirildiğinde veya "büküldüğünde" meydana gelir. Yok edilen fotonlar "emilmiş" olarak algılanabilir.

Oyunlardaki ışın izleme, ışığın gerçek dünyada çalışma şeklini taklit etmeye çalışır. Milyonlarca sanal fotonu izleyerek simüle edilmiş ışığın yolunu izler. Işık ne kadar parlaksa, GPU'nun hesaplaması gereken sanal foton sayısı o kadar fazladır ve yansıtacağı, kıracağı ve saçacağı yüzey sayısı o kadar fazladır.

Süreç yeni bir şey değil. CGI, onlarca yıldır ışın izlemeyi kullandı, ancak tek bir karenin işlenmesinin saatler hatta günler sürebileceği göz önüne alındığında, süreç ilk günlerde tam bir film oluşturmak için bilgisayar çiftlikleri gerektiriyordu. Artık ev bilgisayarları, ışın sayısını yönetilebilir bir sayıyla sınırlamak için donanım hızlandırma ve akıllı aydınlatma hilelerinden yararlanarak ışın izlemeli grafikleri gerçek zamanlı olarak taklit edebilir.

İşte gerçek aydınlatıcı: Herhangi bir film veya TV şovunda olduğu gibi, CGI animasyonundaki sahneler de tipik olarak farklı açılar kullanılarak "çekilir". Her kare için, hareketi yakalamak, yakınlaştırmak, uzaklaştırmak veya tüm alanı kaydırmak için bir kamerayı hareket ettirebilirsiniz. Ve animasyon gibi, hareketi taklit etmek için her şeyi kare kare değiştirmelisiniz. Tüm görüntüleri bir araya getirin ve akıcı bir hikayeniz olsun.

Oyunlarda, özellikle hızlı oyunlarda, her zaman hareket halinde olan ve her zaman bakış açısını değiştiren tek bir kamerayı kontrol edersiniz. Hem CGI hem de ışın izlemeli oyunlarda, GPU yalnızca herhangi bir sahnede ışığın nasıl yansıdığını ve kırıldığını hesaplamakla kalmaz, aynı zamanda lens tarafından, yani sizin bakış açınız tarafından nasıl yakalandığını da hesaplamalıdır. Oyunlar söz konusu olduğunda bu, tek bir PC veya konsol için muazzam miktarda hesaplama işi demektir.

Ne yazık ki, yüksek kare hızlarında gerçek anlamda ışın izlemeli grafikleri işleyebilen tüketici düzeyinde bilgisayarlara hâlâ sahip değiliz. Bunun yerine, artık etkili bir şekilde hile yapabilen bir donanıma sahibiz.

Gerçekleşelim

Işın izlemenin gerçek hayata olan temel benzerliği, onu son derece gerçekçi bir 3B oluşturma tekniği yapar, hatta şu gibi bloklu oyunlar yapar: minecraft doğru koşullarda neredeyse fotogerçekçi görünün. Tek bir sorun var: Simülasyonu son derece zor. Işığın gerçek dünyada çalışma şeklini yeniden yaratmak karmaşık ve yoğun kaynak gerektiren bir iştir ve çok büyük bilgi işlem gücü gerektirir.

Bu nedenle, Nvidia'nın RTX güdümlü ışın izleme gibi oyunlardaki mevcut ışın izleme seçenekleri gerçeğe uygun değildir. Her ışık noktasının simüle edildiği gerçek ışın izleme değildirler. Bunun yerine GPU, aynı görsel efekte yakın bir şey sunmak için birkaç akıllı yaklaşım kullanarak, ancak donanıma o kadar vergi yüklemeden "hile yapar".

Çoğu ışın izleme oyunu artık tipik olarak rasterleştirme adı verilen geleneksel aydınlatma teknikleri ile yansıtıcı su birikintileri ve metal işleri gibi belirli yüzeylerde ışın izlemenin bir kombinasyonunu kullanıyor. savaş alanı 5 bunun harika bir örneği. Askerlerin sudaki yansımasını, arazinin uçaklardaki yansımasını ve bir arabanın boyasındaki patlamaların yansımasını görürsünüz. Modern 3B motorlarda yansımaları göstermek mümkündür, ancak aşağıdaki gibi oyunlarda gösterilen ayrıntı düzeyinde değil. savaş alanı 5 ışın izleme etkinleştirildiğinde.

Işın izleme, gölgeleri daha dinamik ve gerçekçi hale getirmek için de kullanılabilir. Bunun eskiden büyük bir etki yarattığını göreceksiniz. Tomb Raider'ın Gölgesi.

Işın izlemeli aydınlatma, karanlık ve parlak sahnelerde daha yumuşak kenarlar ve daha fazla netlik ile çok daha gerçekçi gölgeler oluşturabilir. Işın izleme olmadan bu görünümü elde etmek olağanüstü zordur. Geliştiriciler, yalnızca ön ayarlı, statik ışık kaynaklarının dikkatli ve kontrollü kullanımıyla sahtesini yapabilir. Tüm bu “sahne ışıklarını” yerleştirmek çok fazla zaman ve çaba - ve o zaman bile sonuç tam olarak doğru değil.

Bazı oyunlar tüm domuzu kullanır ve küresel aydınlatma için ışın izlemeyi kullanır ve tüm sahneyi etkin bir şekilde ışın izleme yapar. Ancak bu, hesaplama açısından en pahalı seçenektir ve etkili bir şekilde çalışması için en güçlü modern grafik kartlarına ihtiyaç duyar. Metro Çıkışı uygulama mükemmel olmasa da bu tekniği kullanır.

Bu nedenle, yalnızca ışın izlemeli gölgeler veya yansıtıcı yüzeyler gibi yarım ölçüler popülerdir. Diğer oyunlar, gürültü giderme gibi Nvidia teknolojilerinden yararlanır ve Derin Öğrenme Süper Örnekleme performansı iyileştirmek ve gerçekten ışın izlemeli bir sahne oluşturmak için gerekli olandan daha az ışın işlemekten kaynaklanan bazı görsel aksaklıkları örtmek için. Bunlar, yüksek güçlü sunucuların tek kareleri işlemek için günler harcayabileceği önceden oluşturulmuş ekran görüntüleri ve filmler için hâlâ ayrılmıştır.

Işınların arkasındaki donanım

Bu nispeten mütevazı ışın izleme uygulamalarını bile işlemek için Nvidia'nın RTX 20 serisi grafik kartları, ışın izleme için özel olarak oluşturulmuş donanımları piyasaya sürdü.

Artık tüm RTX kartları ışın izlemeyi destekliyor ve en yeni RTX 40 serisi GPU'larda performansı aldatmanın başka bir yolu daha var. SER veya Shader Yürütme Yeniden Sıralaması, adresinde mevcuttur RTX 4090 ve RTX 4080 ve Nvidia, ışın izlemeli oyunlarda performansı %25 artırabileceğini söylüyor. Işın izleme talimatları GPU tarafından işlendiğinde yeniden düzenleyerek çalışır ve mevcut hesaplama gücü için görevi optimize eder.

Işın izlemenin ilk günleri zor olsa da, Nvidia'nın son kartları çok daha iyi performans gösterdi. Yeni nesil SER ile DLSS 3 ile birlikte kare hızınızı düşürmeyen ışın izleme görebiliriz.

Nvidia'nın ışın izleme yine de mevcut tek seçenek yöntem değildir. Aynı performans isabeti gibi bir şey olmadan karşılaştırılabilir görseller sunan Reshade "yol izleme" işlem sonrası efektleri de vardır.

AMD'nin artık ışın izleme için seçenekleri de var, bundan sonra ele alacağız.

Hala isteyeceksin güçlü grafik kartı uygulama ne olursa olsun ışın izleme için, ancak teknik oyun geliştiricileri tarafından anlaşıldıkça, çok daha uygun fiyatlarla daha geniş bir destekleyici donanım yelpazesi görebiliriz.

Peki ya AMD?

AMD, son birkaç yılda donanım hızlandırmalı ışın izleme sağlamak için mücadele etti, ancak bu RX 6800, 6800 XT ve 6900 XT'nin piyasaya sürülmesiyle değişti. Bu yeni kartlar, DirectX 12 ışın izleme desteğine sahiptir ve AMD, ışın izleme bölümünde Nvidia'nın seviyesinde olmasa bile mükemmel performans sunar (bkz. RX 6800 XT'ye karşı RTX 3080 Ve RX 6900 XT'ye karşı RTX 3090 daha fazlası için karşılaştırmalar).

göz önüne alındığında, bu hiç de şaşırtıcı değil Büyük Navi mimarisi AMD'nin RX 6000 kartlarına güç sağlamak, birinci nesil ışın izleme hızlandırmasıdır. Bu, görsellere güç veren aynı mimaridir. PlayStation 5 ve Xbox Series X, genel olarak Nvidia'nın amiral gemisi kartlarından daha düşük bir performans düzeyine hitap ediyor. Ancak, ışın izleme yeni nesil konsollarda göze çarpan bir özellik olduğundan, ileriye dönük olarak daha iyi destek ve optimizasyonlar bekliyoruz. Yakın gelecekte, çıkışını göreceğiz AMD FidelityFX Süper Çözünürlük (FSR) oyun bilgisayarları için ve ayrıca Microsoft Xbox'ın en son sürümleri.

Işın izlemeyi evde nasıl görebilirsiniz?

Evde ışın izlemeyi görmek için yeni ve pahalı bir grafik kartına ihtiyacınız olacak. Donanım hızlandırmalı ışın izleme yalnızca Nvidia RTX GPU'larda veya AMD'nin RX 6000 serisi GPU'larında mevcuttur. GTX 10 serisi ve 16 serisi kartlar ışın izlemeyi destekler ancak bunu rahat bir şekilde yapmak için RT çekirdekleri yoktur oynanabilir.

1080p'nin üzerindeki çözünürlüklerde ve 60 fps veya daha yüksek kare hızlarında oynamayı planlıyorsanız, yapabileceğiniz en iyi şey, birinci sınıf bir grafik kartı için savurganlık yapmaktır. 4K'da, RTX 3080 ve RX 6800 XT öne çıkan kartlardır, ancak bir RTX 3070 veya RX 6800 belirli oyunlarda 1440p'ye geçmek istiyorsanız.

Sınırlı bir seçim var ışın izleme özellikli oyunlar, ancak sayı artıyor. Işın izlemenin en önemli örnekleri, aşağıdakiler gibi erken dönem RTX demolarını içerir: savaş alanı 5, Tomb Raider'ın Gölgesi, Ve Metro Çıkışı. gibi daha yeni oyunlar Kontrol Ve MechWarrior 5: Paralı Askerler aynı zamanda çekici görünüyor. Işıkta Kal ışın izlemeli gölgeler ve yansımalar kullanılarak oluşturulmuş bağımsız bir korku oyunudur. yeniden düzenlendi deprem II RTX ışın izleme ile başka bir harika örnektir.

Piyasada daha az ışın izleme oyunu var ama sektör büyüyor. Gibi PlayStation 5 Ve Xbox X Serisi ışın izlemenin reklamını yapmaya başlayın, rakipler yakında onu takip edecek. Çok platformlu oyun Köpekler 2 izle yenisinden farklı Köpekleri İzle: Lejyon, çünkü yeni oyun konsollarda ve bilgisayarlarda çalışmak için ışın izlemeyi başlattı.

kullanmayı dene UL Benchmark'ın Port Royal ışın izlemesi PC'nizin ışın izleme ile çalışıp çalışmayacağını belirlemek için.

Editörlerin Önerileri

• Nvidia'nın ortakları bile yeni RTX 4060 Ti'ye inanmıyor
• Nvidia'nın RTX 4060'ı sonuçta o kadar da hayal kırıklığı olmayabilir
• VHS kasetlerinizi DVD, Blu-ray veya dijitale nasıl dönüştürebilirsiniz?
• AMD, dizüstü bilgisayar GPU'larıyla Nvidia'yı ezebilir - ancak masaüstü cephesinde sessiz
• Nvidia RTX 4060 Ti vs. RTX 4070: Nvidia'nın orta seviye GPU'larını karşılaştırma