Čo je sledovanie lúčov?

Ak je jedna vec, ktorú chcú herné spoločnosti v dnešnej dobe nadchnúť, je to sledovanie lúčov. Nvidia upustila od GTX pre RTX len preto, aby zdôraznila jej dôležitosť, AMD a Intel pridali ray tracing do svojich grafických kariet a je dokonca k dispozícii na najnovších Playstation a Xbox. Ak sa ich spýtate, ray tracing je budúcnosť a určite by ste si ho mali kúpiť najlepší možný GPU pokiaľ nechcete zmeškať.

Na druhej strane, túto pieseň a tanec sme už počuli. Sega propagovala „výbuchové spracovanie“, ktoré nebolo použité v jednom titule Sega Genesis, a Xbox propagoval pohybový senzor Kinect predtým, ako ho zrušil. Za posledných pár rokov sa objavilo nespočetné množstvo technologických výstrelkov a líši sa v niečom sledovanie lúčov? Tu je to, čo potrebujete vedieť o sledovaní lúčov a či ide o ďalší lacný trik alebo o budúcnosť hernej grafiky.

Ray tracing: spôsob, ako vytvoriť realistickejšie osvetlenie

Jednoducho povedané, sledovanie lúčov je spôsob, ako presne vykresliť osvetlenie v 3D, a považuje sa za najlepšiu metódu na vytváranie realistických svetelných efektov, ako sú tiene a odrazy. Možno si pomyslíte "no a čo?" pri porovnaní sledovania lúčov s rozlíšením 4K, VR alebo AI, najmä ak dobré osvetlenie už možno dosiahnuť pomocou tradičných techník 3D vykresľovania, ako je rasterizácia. Napriek tomu je sledovanie lúčov prostriedkom na vnesenie ešte väčšieho realizmu do 3D grafiky a v tomto zmysle sa nesie v rovnakom duchu ako niečo ako 4K.

Jednoduché vysvetlenie pre sledovanie lúčov je, že vypočítava realistické osvetlenie tak, že to robí rovnakým spôsobom, ako fungujú naše oči, ale naopak. Pre ľudí svetelné vlny zo slnka alebo žiaroviek buď zasiahnu oči priamo, alebo sa odrážajú od iných predmetov, až kým nezasiahnu naše oči, a potom mozog spracuje všetky tieto informácie. Pri sledovaní lúčov kamera vysiela lúče a keď do niečoho zasiahnu, putujú k akýmkoľvek relevantným zdrojom svetla. Ak lúč zasiahne iný objekt pri prechode k zdroju svetla, vytvorí sa tieň.

Ray tracing vstúpil do kolektívneho povedomia hernej komunity v roku 2018, keď Nvidia prvýkrát oznámila svoju sériu RTX 20, čo boli prvé herné GPU podporujúce túto funkciu. Nvidia však nevynašla sledovanie lúčov alebo dokonca schopnosť grafickej karty to dosiahnuť. Sledovanie lúčov existuje už desaťročia; filmy ako Monster House a Autá boli vykreslené pomocou sledovania lúčov. Nvidia dokázala vytvoriť hardvér, ktorý bol taký dobrý v sledovaní lúčov, že ho dokázal nielen vykresliť oveľa rýchlejšie ako kedykoľvek predtým, ale dokázal to urobiť v reálnom čase, úspech Nvidia nazývaný „svätým grálom grafika."

Čo môžete očakávať od sledovania lúčov v hrách

Aj keď sa sledovanie lúčov nevyužíva iba v hrách, je to funkcia, ktorá využíva najnovšie GPU, takže sa zameriam najmä na to, ako sledovanie lúčov ovplyvňuje herný zážitok. Pretože všetci radi hráme hry so snímkovou frekvenciou aspoň 30 FPS, ray tracing nebol nikdy vecou pred sériou RTX 20 a niektoré z prvých hier, ktoré získali podporu ray tracingu, boli hry ako Shadow of the Tomb Raider a Battlefield V v roku 2018. Nie všetky hry implementujú všetky možné funkcie sledovania lúčov, pričom niektoré napríklad obsahujú iba tiene sledovania lúčov alebo globálne osvetlenie.

K dnešnému dňu sú jedinými grafickými procesormi pre stolné počítače s hardvérovo akcelerovaným sledovaním lúčov série Nvidia RTX 20, 30 a 40, série AMD RX 6000 a 7000 a séria Arc Alchemist od Intelu. Aj keď je kvalita obrazu medzi všetkými týmito predajcami rovnaká, výkon nie. Zatiaľ čo RTX 4080 a RX 7900 XTX fungujú približne rovnako v rastrovaných scénach bez sledovania lúčov, 4080 je vo všeobecnosti rýchlejší, keď je povolený. Karty AMD sú zvyčajne slabšie na sledovanie lúčov ako karty Nvidia alebo Intel. Sledovanie lúčov navyše ťaží z kvalitnejšieho hardvéru, takže karty vyššej kategórie môžu získať vyššiu snímkovú frekvenciu ako karty nižšej kategórie. Existuje niekoľko čipových súprav smartfónov, ktoré to tiež podporujú Arm's ďalšia generácia Immortalis GPU sa v tom tiež zlepšovať.

Jediná vec, ktorá skutočne bráni tomu, aby sa sledovanie lúčov stalo základným kameňom videohry, je v konečnom dôsledku jeho nedostatočná podpora.

Jedným z významných problémov sledovania lúčov je, že je to oveľa, oveľa pomalšia metóda vykresľovania aj s hardvérovou akceleráciou. V najnovších tituloch vám najvyššia úroveň sledovania lúčov ľahko zníži framerate na polovicu. A tu je základ: iba hry čiastočne ray-trace scény. Tak je pomalé a intenzívne sledovanie lúčov. Nvidia tlačí DLSS ako technológia, vďaka ktorej je sledovanie lúčov hrateľné pri snímkovej frekvencii príjemnejšej ako 30 FPS, ale nedá sa obísť skutočnosť, že sledovanie lúčov je zabijakom výkonu.

Ďalším problémom je, že nie je veľa hier, ktoré to podporujú. Podľa PCGamingWiki, existuje 170 hier s ray tracingom, ale zoznam, ktorý poskytuje, zobrazuje len asi 90. Niektoré z týchto hier sú tituly ako Minecraft a Quake II, čo sú rozhodne skvelé hry, no nie práve bohaté na grafickú vernosť v porovnaní s modernými, AAA titulmi. Ray tracing je už akosi ťažko implementovateľný do hier a keď vezmete do úvahy iba DX12 a Vulkan podporu ray tracing na prvom mieste, je ľahké vidieť, že máme len niekoľko podporovaných hier správne teraz.

Je sledovanie lúčov trikom alebo skutočne užitočnou funkciou?

Odkedy sa objavila séria RTX 20 od Nvidie, ľudia sa hádali o užitočnosti sledovania lúčov. Na jednej strane je to nepopierateľne najrealistickejšia metóda vykresľovania svetla a je to skvelý spôsob, ako použiť špičkovú súpravu so špičkovým GPU a CPU. Ale na druhej strane je to zabijak framerate a existuje len 20 hier na sledovanie lúčov, ktoré vychádzajú každý rok, aspoň teraz.

Jediná vec, ktorá skutočne bráni tomu, aby sa sledovanie lúčov stalo základným kameňom videohry, je v konečnom dôsledku nedostatok podpory, ktorý je už roky chronickým problémom. Keď Nvidia prvýkrát oznámila svoje prvé RTX GPU a RTX softvér v roku 2018, sľúbila tiež, že sledovanie lúčov bude dostupné pre 21 existujúcich a pripravovaných titulov. Z týchto 21 sa to v tej či onej podobe dostalo len k 9 z týchto titulov. Ray tracing nie je ani in Atómové srdce, ktorý Nvidia výrazne propagovala od roku 2018.

V súčasnosti, aj keď máte GPU, ktorý podporuje hardvérovo akcelerované sledovanie lúčov, výkon nemusí byť dostatočný na to, aby ste ho zapli. To neznamená, že táto technológia nemá budúcnosť, ale tu a teraz je sledovanie lúčov špeciálnou funkciou, niekde medzi trikom a ďalšou veľkou vecou. Vieme, že vďaka tomu môžu 3D scény vyzerať skvele, súdiac podľa najnovších filmov, ale to si vyžaduje sledovanie lúčov vo viacerých hrách a tiež by bolo dobré mať rýchlejšie grafické karty.