Что такое трассировка лучей?

Если есть одна вещь, которой игровые компании хотят, чтобы вы были в восторге в эти дни, это трассировка лучей. Nvidia отказалась от GTX в пользу RTX, чтобы подчеркнуть ее важность, AMD и Intel добавили трассировку лучей в свои видеокарты, и она даже доступна на последних версиях Playstation и Xbox. Если вы спросите их, трассировка лучей — это будущее, и вам обязательно стоит купить лучший графический процессор если вы не хотите пропустить.

С другой стороны, мы уже слышали эту песню и танец раньше. Sega раскрутила «взрывную обработку», которая не использовалась ни в одной игре Sega Genesis, а Xbox расхвалила датчик движения Kinect, прежде чем отказаться от него. За последние несколько лет было бесчисленное множество технологических причуд, и трассировка лучей чем-то отличается? Вот что вам нужно знать о трассировке лучей и о том, является ли это еще одним дешевым трюком или будущим игровой графики.

Трассировка лучей: способ создать более реалистичное освещение

Проще говоря, трассировка лучей — это способ точного рендеринга освещения в 3D и считается лучшим методом для создания реалистичных световых эффектов, таких как тени и отражения. Вы можете подумать: «Ну и что?» при сравнении трассировки лучей с 4K, VR или AI, особенно когда хорошее освещение уже может быть достигнуто с помощью традиционных методов 3D-рендеринга, таких как растеризация. Тем не менее, трассировка лучей — это способ сделать 3D-графику еще более реалистичной, и в этом смысле она работает в том же духе, что и что-то вроде 4K.

Простое объяснение трассировки лучей заключается в том, что она рассчитывает реалистичное освещение, делая это так же, как работают наши глаза, но наоборот. Для людей световые волны от солнца или лампочек либо попадают прямо в глаза, либо отражаются от других объектов, пока не попадут в глаза, а затем мозг обрабатывает всю эту информацию. Для трассировки лучей камера испускает лучи, и когда они сталкиваются с чем-либо, они направляются к соответствующим источникам света. Если луч попадает на другой объект, идя к источнику света, это создаст тень.

Трассировка лучей вошла в коллективное сознание игрового сообщества в 2018 году, когда Nvidia впервые анонсировала свою серию RTX 20, которые были первыми игровыми графическими процессорами, поддерживающими эту функцию. Тем не менее, Nvidia не изобрела трассировку лучей или даже возможности видеокарты для этого. Трассировка лучей существует уже несколько десятилетий; фильмы как Дом монстров и Легковые автомобили были визуализированы с помощью трассировки лучей. Чего добилась Nvidia, так это создания аппаратного обеспечения, которое настолько хорошо справлялось с трассировкой лучей, что оно могло не только отображать намного быстрее, чем когда-либо прежде, но могла делать это в режиме реального времени, достижение, которое Nvidia назвала «Святым Граалем графика."

Чего ожидать от трассировки лучей в играх

Хотя трассировка лучей используется не только в играх, это важная функция для новейших графических процессоров, поэтому я в основном сосредоточусь на том, как трассировка лучей влияет на игровой процесс. Поскольку всем нам нравится играть в игры с частотой кадров не менее 30 кадров в секунду, трассировка лучей никогда не использовалась до серии RTX 20, и одними из первых игр, получивших поддержку трассировки лучей, были такие игры, как Тень расхитительницы гробниц и Поле битвы V в 2018 году. Не во всех играх реализованы все возможные функции трассировки лучей, а в некоторых, например, используются только тени с трассировкой лучей или глобальное освещение.

На сегодняшний день единственными настольными графическими процессорами с аппаратным ускорением трассировки лучей являются серии Nvidia RTX 20, 30 и 40, серии AMD RX 6000 и 7000 и серия Intel Arc Alchemist. Хотя качество изображения у всех этих поставщиков одинаковое, производительность — нет. В то время как RTX 4080 и RX 7900 XTX работают примерно одинаково в растровых сценах без трассировки лучей, 4080, как правило, быстрее, когда она включена. Карты AMD обычно слабее для трассировки лучей, чем карты Nvidia или Intel. Кроме того, трассировка лучей выигрывает от более мощного оборудования, поэтому карты более высокого класса могут иметь более высокую частоту кадров, чем карты более низкого уровня. Есть некоторые чипсеты для смартфонов, которые также поддерживают его. Руках следующее поколение графических процессоров Immortalis улучшая его также.

Единственное, что действительно мешает трассировке лучей стать краеугольным камнем видеоигр, — это отсутствие поддержки.

Одна существенная проблема трассировки лучей заключается в том, что это гораздо более медленный метод рендеринга даже с аппаратным ускорением. В последних играх высочайший уровень трассировки лучей легко снижает частоту кадров вдвое. И вот кикер: только игры частично сцены с трассировкой лучей. Вот насколько медленная и интенсивная трассировка лучей. Nvidia продвигает DLSS как технология, которая делает трассировку лучей воспроизводимой с частотой кадров более приемлемой, чем 30 кадров в секунду, но нельзя обойти тот факт, что трассировка лучей убивает производительность.

Другая проблема в том, что не так много игр, которые его поддерживают. Согласно PCGamingWiki, есть 170 игр с трассировкой лучей, но в списке, который он предоставляет, указано только около 90. Некоторые из этих игр имеют такие названия, как Шахтерское ремесло и Землетрясение 2, которые, безусловно, являются отличными играми, но не настолько богатыми по графической точности по сравнению с современными играми AAA. Трассировку лучей уже сложно реализовать в играх, а если учесть только DX12 и Vulkan поддержка трассировки лучей в первую очередь, становится легко увидеть, что у нас есть только несколько поддерживаемых игр. сейчас.

Трассировка лучей — уловка или действительно полезная функция?

С тех пор, как вышла серия RTX 20 от Nvidia, люди спорят о полезности трассировки лучей. С одной стороны, это, несомненно, самый реалистичный метод рендеринга света, и это отличный способ использовать высокопроизводительную установку с топовым графическим процессором и Процессор. Но, с другой стороны, это убийца частоты кадров, и каждый год выходит около 20 игр с трассировкой лучей, по крайней мере, сейчас.

Единственное, что действительно мешает трассировке лучей стать краеугольным камнем видеоигр, — это, в конечном счете, отсутствие поддержки, которая уже много лет является хронической проблемой. Когда Nvidia впервые анонсировала свои первые графические процессоры RTX и программное обеспечение RTX в 2018 году, она также пообещала, что трассировка лучей появится в 21 существующей и будущей игре. Из этих 21 он в той или иной форме добрался только до 9 из этих названий. Трассировка лучей даже не в Атомное сердце, которую Nvidia активно продвигала с 2018 года.

В настоящее время, даже если у вас есть графический процессор, поддерживающий трассировку лучей с аппаратным ускорением, производительность может быть недостаточно высокой, чтобы гарантировать его включение. Это не значит, что у технологии нет будущего, но здесь и сейчас трассировка лучей — это нишевая функция, нечто среднее между уловкой и следующей большой вещью. Мы знаем, что это может сделать 3D-сцены великолепными, судя по последним фильмам, но для этого требуется, чтобы трассировка лучей была в большем количестве игр, и наличие более быстрых видеокарт тоже было бы хорошо.