Kas ir staru izsekošana?

Ja ir kāda lieta, ko spēļu uzņēmumi vēlas, lai jūs šajās dienās aizrauj, tā ir staru izsekošana. Nvidia atteicās no GTX priekš RTX, lai uzsvērtu tā nozīmi, AMD un Intel ir pievienojuši savām grafiskajām kartēm staru izsekošanu, un tas ir pieejams pat jaunākajā Playstation un Xbox. Ja jūs viņiem jautājat, staru izsekošana ir nākotne, un jums noteikti vajadzētu iegādāties labākais iespējamais GPU ja vien nevēlaties palaist garām.

No otras puses, šo dziesmu un deju esam dzirdējuši jau iepriekš. Sega aktivizēja "spridzināšanas apstrādi", kas netika izmantota vienā Sega Genesis nosaukumā, un Xbox palielināja Kinect kustības sensoru pirms tā nodošanas metāllūžņos. Dažu pēdējo gadu laikā ir bijuši neskaitāmi tehnoloģiski iedomi, un vai staru izsekošana atšķiras? Lūk, kas jums jāzina par staru izsekošanu un to, vai tas ir vēl viens lēts triks vai spēļu grafikas nākotne.

Staru izsekošana: veids, kā izveidot reālistiskāku apgaismojumu

Vienkārši sakot, staru izsekošana ir veids, kā precīzi atveidot apgaismojumu 3D formātā, un tiek uzskatīts par labāko metodi reālistisku apgaismojuma efektu, piemēram, ēnu un atspulgu, radīšanai. Jūs varētu domāt "un ko?" ja salīdzina staru izsekošanu ar 4K, VR vai AI, it īpaši, ja labu apgaismojumu jau var panākt ar tradicionālajām 3D renderēšanas metodēm, piemēram, rasterizāciju. Tomēr staru izsekošana ir līdzeklis, kas 3D grafikā piešķir vēl lielāku reālismu, un šajā ziņā tā ir tāda pati kā 4K.

Vienkāršs staru izsekošanas skaidrojums ir tāds, ka tā aprēķina reālistisku apgaismojumu, veicot to tāpat kā mūsu acis, bet pretēji. Cilvēkiem saules vai spuldžu gaismas viļņi vai nu tieši skar mūsu acis, vai atlec no citiem objektiem, līdz tie skar mūsu acis, un tad smadzenes apstrādā visu šo informāciju. Staru izsekošanas nolūkos kamera izsūta starus, un, kad tie kaut kam trāpa, tie pārvietojas uz jebkuru atbilstošu gaismas avotu. Ja stars saskaras ar citu objektu, dodoties uz gaismas avotu, tas radīs ēnu.

Staru izsekošana spēļu kopienas kolektīvajā apziņā ienāca 2018. gadā, kad Nvidia pirmo reizi paziņoja par savu RTX 20 sēriju, kas bija pirmie spēļu GPU, kas atbalsta šo funkciju. Tomēr Nvidia neizgudroja staru izsekošanu vai pat grafiskās kartes spēju to paveikt. Staru izsekošana pastāv jau vairākus gadu desmitus; tādas filmas kā Monstru māja un Automašīnas tika atveidoti ar staru izsekošanu. Tas, ko Nvidia paveica, bija aparatūras izveide, kas bija tik laba staru izsekošanas jomā, ka varēja to ne tikai atveidot. daudz ātrāk nekā jebkad agrāk, bet varēja to izdarīt reāllaikā, Nvidia sasniegumu sauca par "svēto grālu grafika."

Ko sagaidīt ar staru izsekošanu spēlēs

Lai gan staru izsekošana netiek izmantota tikai spēlēm, tā ir vērtīga funkcija jaunākajiem GPU, tāpēc es galvenokārt koncentrēšos uz to, kā staru izsekošana ietekmē spēļu pieredzi. Tā kā mums visiem patīk spēlēt spēles ar kadru nomaiņas ātrumu vismaz 30 kadri sekundē, staru izsekošana nekad nebija aktuāla pirms RTX 20 sērijas, un dažas no pirmajām spēlēm, kas saņēma staru izsekošanas atbalstu, bija tādas spēles kā Tomb Raider ēna un Kaujas lauks V 2018. gadā. Ne visās spēlēs ir ieviestas visas iespējamās staru izsekošanas funkcijas, piemēram, dažās spēlēs ir tikai staru izsekošanas ēnas vai globālais apgaismojums.

Līdz šim vienīgie galddatoru GPU ar aparatūras paātrinātu staru izsekošanu ir Nvidia RTX 20, 30 un 40 sērija, AMD RX 6000 un 7000 sērija un Intel Arc Alchemist sērija. Lai gan attēla kvalitāte starp visiem šiem pārdevējiem ir vienāda, veiktspēja nav tāda. Lai gan RTX 4080 un RX 7900 XTX darbojas aptuveni vienādi rastrizētās ainās bez staru izsekošanas, 4080 parasti ir ātrāks, ja tas ir iespējots. AMD kartes parasti ir vājākas staru izsekošanas jomā nekā Nvidia vai Intel kartes. Turklāt staru izsekošanas priekšrocības ir efektīvāka aparatūra, tāpēc augstākās klases kartes var iegūt lielāku kadru nomaiņas ātrumu nekā zemākas klases kartes. Ir daži viedtālruņu mikroshēmojumi, kas to atbalsta arī ar Arms nākamās paaudzes Immortalis GPU uzlabojot arī to.

Viena lieta, kas patiešām neļauj staru izsekojamībai kļūt par videospēļu stūrakmeni, galu galā ir tās atbalsta trūkums.

Viena no būtiskām staru izsekošanas problēmām ir tā, ka tā ir daudz, daudz lēnāka renderēšanas metode pat ar aparatūras paātrinājumu. Jaunākajos nosaukumos augstākais staru izsekošanas līmenis viegli samazinās kadru nomaiņas ātrumu uz pusi. Un šeit ir kicker: tikai spēles daļēji staru izsekošanas ainas. Tieši tik lēna un intensīva ir staru izsekošana. Nvidia spiež DLSS kā tehnoloģija, kas padara staru izsekošanu atskaņojamu ar kadru nomaiņas ātrumu, kas ir patīkamāks par 30 kadri/s, taču nevar apiet faktu, ka staru izsekošana ir veiktspējas slikts.

Otra problēma ir tā, ka nav daudz spēļu, kas to atbalsta. Saskaņā ar PCGamingWiki, ir 170 spēles ar staru izsekošanu, bet tās sniegtajā sarakstā ir redzamas tikai aptuveni 90 spēles. Dažas no šīm spēlēm ir līdzīgas nosaukumiem Minecraft un Zemestrīce II, kas noteikti ir lieliskas spēles, bet ne īpaši bagātas ar grafisko precizitāti salīdzinājumā ar mūsdienu AAA nosaukumiem. Staru izsekošanu jau ir diezgan grūti ieviest spēlēs, un, ņemot vērā tikai DX12 un Vulkan atbalstot staru izsekošanu, kļūst viegli saprast, kā mums ir tikai dažas atbalstītas spēles tagad.

Vai staru izsekošana ir triks vai patiešām noderīga funkcija?

Kopš Nvidia RTX 20 sērijas iznākšanas cilvēki ir strīdējušies par staru izsekošanas lietderību. No vienas puses, tā nenoliedzami ir visreālākā metode gaismas atveidošanai, un tas ir lielisks veids, kā izmantot augstākās klases iekārtu ar augstākās klases GPU un Procesors. Bet, no otras puses, tas ir kadru ātruma slepkava, un ir tikai 20 staru izsekošanas spēles, kas iznāk katru gadu, vismaz šobrīd.

Viena lieta, kas patiešām neļauj staru izsekojamībai kļūt par videospēļu stūrakmeni, galu galā ir tās atbalsta trūkums, kas jau gadiem ilgi ir hroniska problēma. Kad 2018. gadā Nvidia pirmo reizi paziņoja par saviem pirmajiem RTX GPU un RTX programmatūru, tā arī solīja, ka staru izsekošana tiks veikta 21 esošajam un gaidāmajam nosaukumam. No šiem 21 nosaukumiem tas vienā vai otrā veidā ir sasniedzis tikai 9 no šiem nosaukumiem. Staru izsekošana pat nav pieejama Atomiskā sirds, kuru Nvidia aktīvi reklamēja, sākot ar 2018. gadu.

Pat ja jums ir GPU, kas atbalsta aparatūras paātrinātu staru izsekošanu, veiktspēja var nebūt pietiekami laba, lai to ieslēgtu. Tas nenozīmē, ka tehnoloģijai nav nākotnes, taču šeit un tagad staru izsekošana ir nišas funkcija, kaut kur starp triku un nākamo lielo lietu. Mēs zinām, ka, spriežot pēc jaunākajām filmām, 3D ainas var izskatīties lieliski, taču tam ir nepieciešama staru izsekošana vairākās spēlēs, un arī ātrākas grafikas kartes būtu labi.