एनवीडिया की 2018 की 20-सीरीज़ आरटीएक्स ग्राफिक्स कार्ड की घोषणा के बाद से, इसकी हत्यारा विशेषता, "रे ट्रेसिंग" वीडियो गेमिंग सर्कल में एक लोकप्रिय शब्द रहा है। लेकिन यह समझना मुश्किल हो सकता है कि किरण अनुरेखण क्या है, यह कैसे काम करता है, और यह पिछली तकनीकों की तुलना में बेहतर क्यों दिखता है।
रे ट्रेसिंग क्या है और यह कैसे काम करती है?
वास्तविक दुनिया में जब आप कुछ देखते हैं, तो आप जो देख रहे हैं वह प्रकाश स्रोत से एक फोटॉन है। आपके पास जाते समय, हो सकता है कि वह फोटॉन एक या अधिक सतहों से परावर्तित हो गया हो। प्रत्येक प्रतिबिंब आपकी आंखों तक पहुंचने वाले प्रकाश की विशेषताओं को बदल देता है।
सूर्य प्रकाश के रंगों की एक विस्तृत श्रृंखला का उत्सर्जन करता है, प्रत्येक सतह कुछ प्रकाश को अवशोषित करती है और दूसरों को परावर्तित करती है। जिसे हम हरे रंग की सतह के रूप में देखते हैं, जैसे कि एक पत्ता, वह ऐसा प्रतीत होता है क्योंकि यह ज्यादातर हरे प्रकाश को दर्शाता है। यदि पत्ती से परावर्तित होने वाला प्रकाश किसी अन्य सतह से टकराता है, जैसे कि एक सफेद दीवार, तो वह सतह उस पर चमकने वाली शुद्ध सफेद रोशनी की तुलना में थोड़ी अलग दिखाई देगी। प्रत्येक परावर्तन भविष्य की प्रत्येक सतह को प्रभावित करता है जिसके साथ प्रकाश संपर्क करता है, इसकी तीव्रता और दृश्य रंग बदलता है।
रे ट्रेसिंग एक ग्राफिकल तकनीक है जो समान सिद्धांतों का पालन करती है। प्रकाश की किरणों को प्रक्षेपित किया जाता है, परावर्तित और अपवर्तित प्रकाश के गुण, जैसे कि रंग की गणना की जाती है, और किरण यात्रा जारी रखती है।
वास्तविक दुनिया में हर प्रकाश स्रोत, जैसे कि एक प्रकाश बल्ब या सूर्य, सभी दिशाओं में फोटॉन का उत्सर्जन करता है, जिनमें से अधिकांश आपकी आंखों तक कभी नहीं पहुंचता है। इसका अनुकरण करना एक अत्यधिक गहन प्रक्रिया होगी जो अधिकतर व्यर्थ परिणाम उत्पन्न करती है। कार्यभार को कम करने के लिए, रे ट्रेसिंग रिवर्स में काम करती है, कैमरे से किरणों को प्रक्षेपित करती है। प्रत्येक किरण को परावर्तन के बिना एक निश्चित दूरी की यात्रा करने की अनुमति दी जाती है या गणना करने से पहले एक निश्चित संख्या को प्रतिबिंबित किया जाता है और पिक्सेल मान सेट किया जाता है।
उदाहरण के लिए, दर्शक के दृष्टिकोण से एक किरण डाली जाती है, जब यह एक सफेद दीवार से टकराती है तो एक एल्गोरिथ्म पुनरावर्ती रूप से एक उत्पन्न करता है परावर्तित किरण जो तब नीले कांच के एक फलक के माध्यम से यात्रा करती है, अंत में, परावर्तित किरण एक सफेद प्रकाश स्रोत से टकराती है और है को अवशोषित। नीला कांच नीली रोशनी को छोड़कर सभी को अवशोषित करता है जो दीवार पर नीली रोशनी डालता है, जिसके परिणामस्वरूप पिक्सेल नीले रंग का होता है।
रे ट्रेसिंग इतनी बेहतर क्यों दिखती है?
वास्तविक समय में दृश्यों को प्रस्तुत करने की मानक विधि में पूर्व-गणना किए गए लाइटमैप और संपूर्ण दृश्य प्रकाश का उपयोग करना शामिल है। कुछ गेम सीमित वॉल्यूमेट्रिक लाइटिंग का उपयोग करते हैं ताकि चलती प्रकाश स्रोतों को शामिल किया जा सके और गतिशील छाया की अनुमति दी जा सके, इस तकनीक का उपयोग कम से कम किया जाता है, हालांकि यह काफी प्रोसेसर-गहन है।
यदि गेम डिजाइन चरण में कुछ अतिरिक्त काम किया जाता है तो रे ट्रेसिंग एक फोटोरिअलिस्टिक परिणाम प्राप्त कर सकता है। यदि सभी सतहों में परावर्तन, पारदर्शिता और उनके माध्यम से प्रकाश कैसे अपवर्तित होगा जैसे विवरण शामिल हैं, तो समग्र परिणाम अधिक प्राकृतिक दिखाई दे सकते हैं। हालांकि इस दृष्टिकोण में स्पष्ट रूप से गेम डिज़ाइन चरण में अधिक काम शामिल है, यह परिणाम को प्रदर्शित करने की अनुमति देता है प्रकाश के साथ फोटोरिअलिस्टिक जिस तरह से कंक्रीट, धातु, लकड़ी और कांच को प्रतिबिंबित करता है, उस तरह से प्रतिक्रिया करता है आदि।
रे ट्रेसिंग सटीक प्रतिबिंब और छाया को प्रतिपादन प्रक्रिया के हिस्से के रूप में डालने की अनुमति देता है। पारंपरिक रेंडरिंग विधियों में, ये दोनों प्रभाव पूरी तरह से वैकल्पिक हैं और महत्वपूर्ण प्रदर्शन हिट का कारण बन सकते हैं।
रे ट्रेसिंग अपने आप में एक बड़े पैमाने पर प्रदर्शन हिट के साथ आता है। जब तक रे ट्रेसिंग के लिए हार्डवेयर त्वरण के साथ एनवीडिया के आरटीएक्स ग्राफिक्स कार्ड की घोषणा नहीं की गई, तब तक यह सोचा गया था सॉफ़्टवेयर में रीयल-टाइम में रे ट्रेसिंग करने के लिए आवश्यक संसाधन शक्ति एक दशक से अधिक थी दूर। हार्डवेयर त्वरण के साथ भी, किरण अनुरेखण अभी भी प्रदर्शन में उल्लेखनीय कमी का कारण बनता है क्योंकि यह अभी भी एक फ्रेम को प्रस्तुत करने का सबसे धीमा हिस्सा है।