Kas yra spindulių sekimas?

Jei yra vienas dalykas, kurį žaidimų kompanijos nori, kad šiais laikais jaudintumėte, tai spindulių sekimas. „Nvidia“ atsisakė GTX, skirto RTX, tik norėdami pabrėžti jo svarbą, AMD ir „Intel“ pridėjo spindulių sekimą prie savo vaizdo plokščių ir netgi pasiekiama naujausiose „Playstation“ ir „Xbox“. Jei paklausite jų, spindulių sekimas yra ateitis, ir jūs tikrai turėtumėte nusipirkti geriausias įmanomas GPU nebent norite praleisti.

Kita vertus, šią dainą ir šokį girdėjome anksčiau. „Sega“ padidino „sprogimo apdorojimą“, kuris nebuvo naudojamas viename „Sega Genesis“ pavadinime, o „Xbox“ padidino Kinect judesio jutiklį prieš jį pašalindama. Per pastaruosius kelerius metus buvo daugybė technologinių madų ir ar spindulių sekimas skiriasi? Štai ką reikia žinoti apie spindulių sekimą ir ar tai dar vienas pigus triukas, ar žaidimų grafikos ateitis.

Spindulių sekimas: būdas sukurti tikroviškesnį apšvietimą

Paprasčiau tariant, spindulių sekimas yra būdas tiksliai perteikti apšvietimą 3D formatu ir laikomas geriausiu metodu sukurti tikroviškus apšvietimo efektus, tokius kaip šešėliai ir atspindžiai. Galite pagalvoti "na ir kas?" lyginant spindulių sekimą su 4K, VR arba AI, ypač kai gerą apšvietimą jau galima pasiekti naudojant tradicinius 3D atvaizdavimo būdus, pvz., rastravimą. Vis dėlto spindulių sekimas yra priemonė, suteikianti 3D grafikai dar daugiau tikroviškumo, ir šia prasme jis panašus į kažką panašaus į 4K.

Paprastas spindulių sekimo paaiškinimas yra tas, kad jis apskaičiuoja tikrovišką apšvietimą darydamas tai taip pat, kaip veikia mūsų akys, bet atvirkščiai. Žmonėms saulės ar lempučių šviesos bangos arba tiesiogiai patenka į akis, arba atsimuša į kitus objektus, kol atsitrenkia į akis, o tada smegenys apdoroja visą tą informaciją. Spinduliui sekti kamera siunčia spindulius, o kai jie ką nors pataiko, jie keliauja į bet kokius atitinkamus šviesos šaltinius. Jei spindulys pataiko į kitą objektą eidamas į šviesos šaltinį, susidarys šešėlis.

Spindulių sekimas pateko į žaidimų bendruomenės kolektyvinę sąmonę 2018 m., kai „Nvidia“ pirmą kartą paskelbė apie savo RTX 20 seriją, kuri buvo pirmieji žaidimų GPU, palaikantys šią funkciją. Tačiau „Nvidia“ neišrado spindulių sekimo ar net grafikos plokštės galimybės tai atlikti. Spindulių sekimas egzistuoja dešimtmečius; filmai kaip Monstrų namai ir Automobiliai buvo perteikti naudojant spindulių sekimą. „Nvidia“ sukūrė aparatinę įrangą, kuri taip gerai seka spindulius, kad galėjo ne tik ją pateikti daug greičiau nei bet kada anksčiau, bet galėjo tai padaryti realiu laiku. Nvidia laimėjimą pavadino „šventuoju graliu grafika“.

Ko tikėtis naudojant spindulių sekimą žaidimuose

Nors spindulių sekimas nenaudojamas vien žaidimams, tai yra puiki naujausių GPU funkcija, todėl daugiausia dėmesio skirsiu tam, kaip spindulių sekimas veikia žaidimų patirtį. Kadangi mes visi mėgstame žaisti žaidimus, kurių kadrų dažnis yra bent 30 FPS, spindulių sekimas niekada nebuvo aktualus prieš RTX 20 seriją, o kai kurie iš pirmųjų žaidimų, kuriems buvo suteikta spindulių sekimo funkcija, buvo tokie „Tomb Raider“ šešėlis ir Mūšio laukas V 2018 metais. Ne visuose žaidimuose įdiegtos visos galimos spindulių sekimo funkcijos, kai kuriuose, pavyzdžiui, yra tik spindulių sekimo šešėliai arba visuotinis apšvietimas.

Iki šiol vieninteliai staliniai GPU su aparatinės įrangos pagreitintu spindulių sekimu yra Nvidia RTX 20, 30 ir 40 serijos, AMD RX 6000 ir 7000 serijos bei Intel Arc Alchemist serijos. Nors vaizdo kokybė tarp visų šių pardavėjų yra vienoda, našumas – ne. Nors RTX 4080 ir RX 7900 XTX veikia maždaug taip pat rastrinėse scenose be spindulių sekimo, 4080 paprastai yra greitesnis, kai jis įjungtas. AMD kortelės paprastai yra silpnesnės spindulių sekimui nei Nvidia ar Intel. Be to, spindulių sekimo funkcijai naudinga stipresnė aparatinė įranga, todėl aukštesnės klasės kortelės gali gauti didesnį kadrų dažnį nei žemesnės klasės. Taip pat yra keletas išmaniųjų telefonų mikroschemų rinkinių, kurie jį palaiko Ranka's naujos kartos Immortalis GPU taip pat tobulinti.

Vienas dalykas, kuris tikrai neleidžia spindulių sekimui tapti vaizdo žaidimų kertiniu akmeniu, galiausiai yra jo paramos trūkumas.

Viena reikšminga spindulių sekimo problema yra ta, kad tai daug, daug lėtesnis atvaizdavimo būdas net ir naudojant aparatinės įrangos pagreitį. Naujausiuose pavadinimuose aukščiausio lygio spindulių sekimas lengvai sumažins kadrų dažnį per pusę. Ir čia yra kicker: tik žaidimai dalinai spindulių pėdsakų scenos. Štai koks lėtas ir intensyvus spindulių sekimas. Nvidia stumia DLSS kaip technologija, kuri leidžia paleisti spindulių sekimą, kai kadrų dažnis yra skanesnis nei 30 kadrų per sekundę, tačiau negalima apeiti fakto, kad spindulių sekimas yra našumo žudikas.

Kita problema yra ta, kad nėra daug žaidimų, kurie tai palaiko. Pagal PCGamingWiki, yra 170 žaidimų su spindulių sekimu, tačiau jo pateiktame sąraše rodoma tik apie 90. Kai kurie iš tų žaidimų yra panašūs į pavadinimus Minecraft ir Žemės drebėjimas II, kurie neabejotinai yra puikūs žaidimai, bet ne itin turtingi grafiniu tikslumu, palyginti su šiuolaikiniais AAA žaidimais. Spindulių sekimą jau sunku įgyvendinti žaidimuose, o kai atsižvelgiama tik į DX12 ir Vulkan visų pirma palaikome spindulių sekimą, tampa lengva suprasti, kaip turime tik keletą palaikomų žaidimų dabar.

Ar spindulių sekimas yra triukas ar tikrai naudinga funkcija?

Nuo tada, kai pasirodė Nvidia RTX 20 serija, žmonės ginčijosi dėl spindulių sekimo naudingumo. Viena vertus, tai neabejotinai realiausias būdas atgauti šviesą, be to, tai puikus būdas naudoti aukščiausios klasės įrenginį su aukščiausios klasės GPU ir CPU. Tačiau, kita vertus, tai yra kadrų dažnio žudikas ir yra tik 20 spindulių sekimo žaidimų, kurie pasirodo kiekvienais metais, bent jau dabar.

Vienas dalykas, kuris tikrai neleidžia spindulių sekimui tapti vaizdo žaidimų kertiniu akmeniu, yra jo paramos trūkumas, kuris jau daugelį metų yra lėtinė problema. Kai 2018 m. „Nvidia“ pirmą kartą paskelbė apie savo pirmuosius RTX GPU ir RTX programinę įrangą, ji taip pat pažadėjo, kad spindulių sekimas bus taikomas 21 esamam ir būsimam pavadinimui. Iš tų 21 vienokia ar kitokia forma ji pasiekė tik 9 iš tų pavadinimų. Net nėra spindulių sekimo Atominė širdis, kurį „Nvidia“ labai reklamavo nuo 2018 m.

Šiuo metu, net jei turite GPU, palaikantį aparatinės įrangos pagreitintą spindulių sekimą, našumas gali būti nepakankamas, kad būtų galima jį įjungti. Tai nereiškia, kad technologija neturi ateities, tačiau čia ir dabar spindulių sekimas yra nišos funkcija, kažkur tarp triuko ir kito didelio dalyko. Žinome, kad 3D scenos gali atrodyti puikiai, sprendžiant iš naujausių filmų, tačiau tam reikia, kad spindulių sekimas būtų naudojamas daugiau žaidimų, o greitesnės vaizdo plokštės taip pat būtų gerai.