Nvidia'nın 2018'de 20 serisi RTX ekran kartlarını duyurmasından bu yana, öldürücü özelliği olan “ışın izleme” video oyun çevrelerinde popüler bir terim oldu. Ancak ışın izlemenin ne olduğunu, nasıl çalıştığını ve neden önceki tekniklerden daha iyi göründüğünü anlamak zor olabilir.
Işın izleme nedir ve nasıl çalışır?
Gerçek dünyada bir şey gördüğünüzde, gördüğünüz şey bir ışık kaynağından gelen bir fotondur. Bu foton size gelirken bir veya daha fazla yüzeyden yansımış olabilir. Her yansıma, gözünüze ulaşan ışığın özelliklerini değiştirir.
Güneş, geniş bir ışık yelpazesi yayar, her yüzey ışığın bir kısmını emer ve diğerlerini yansıtır. Yaprak gibi yeşil bir yüzey olarak gördüğümüz şey, çoğunlukla yeşil ışığı yansıttığı için öyle görünür. Yapraktan yansıyan ışık, beyaz bir duvar gibi başka bir yüzeye çarparsa, o yüzey, üzerinde parlayan saf beyaz bir ışıktan biraz farklı görünecektir. Her yansıma, ışığın etkileşime girdiği gelecekteki her yüzeyi etkiler, yoğunluğunu ve görünür rengini değiştirir.
Işın izleme, aynı ilkeleri izleyen grafiksel bir tekniktir. Işık ışınları yansıtılır, yansıyan ve kırılan ışığın renk gibi özellikleri hesaplanır ve ışın yoluna devam eder.
Gerçek dünyada, ampul veya Güneş gibi her ışık kaynağı, her yöne fotonlar yayar ve bunların büyük çoğunluğu asla gözünüze ulaşmaz. Bunu simüle etmek, çoğunlukla boşa harcanan bir sonuç üreten delice yoğun bir süreç olacaktır. İş yükünü azaltmak için ışın izleme, kameradan gelen ışınları yansıtarak tersten çalışır. Hesaplar yapılmadan ve piksel değeri ayarlanmadan önce her ışının belirli bir mesafeyi yansıtmadan veya belirli sayıda yansıtmadan geçmesine izin verilir.
Örneğin, bir ışın beyaz bir duvara çarptığında izleyicinin perspektifinden bir ışın yayınlanır. yansıyan ışın daha sonra mavi bir cam bölmeden geçer, sonunda yansıyan ışın beyaz bir ışık kaynağına çarpar ve emilir. Mavi cam, duvara mavi bir ışık yayan ve pikselin mavi renkli olmasına neden olan mavi ışık dışındaki her şeyi emer.
Işın İzleme neden çok daha iyi görünüyor?
Sahneleri gerçek zamanlı olarak oluşturmanın standart yöntemi, önceden hesaplanmış ışık haritalarının ve tüm sahne aydınlatmasının kullanılmasını içerir. Bazı oyunlar, hareketli ışık kaynaklarını dahil etmek ve dinamik gölgelere izin vermek için sınırlı hacimsel aydınlatma kullanır, bu teknik oldukça yoğun işlemci olduğu için idareli olarak kullanılır.
Oyun tasarım aşamasında bazı ekstra çalışmalar yapılırsa ışın izleme, fotogerçekçi bir sonuç elde edebilir. Tüm yüzeyler yansıtma, şeffaflık ve ışığın bunların içinden nasıl kırılacağı gibi ayrıntıları içeriyorsa, genel sonuç daha doğal görünebilir. Bu yaklaşım, oyun tasarım aşamasında açıkça daha fazla çalışmayı gerektirse de, sonucun ortaya çıkmasına izin verir. beton, metal, ahşap ve camdan yansıdığında olması gerektiği gibi tepki veren ışıkla fotogerçekçi vesaire.
Işın izleme, işleme sürecinin bir parçası olarak doğru yansımaların ve gölgelerin oluşturulmasına olanak tanır. geleneksel işleme yöntemlerinde, bu etkilerin her ikisi de tamamen isteğe bağlıdır ve önemli performans isabetlerine neden olabilir.
Işın izlemenin kendisi büyük bir performans isabetiyle gelir. Nvidia'nın RTX ekran kartları, ışın izleme için donanım hızlandırmalı duyurulana kadar, bunun düşünüldüğü düşünülüyordu. yazılımda gerçek zamanlı olarak ışın izleme gerçekleştirmek için gerekli işlem gücünün on yıldan fazla olduğunu uzak. Donanım hızlandırmasında bile ışın izleme, çerçeve oluşturmanın en yavaş parçası olduğu için performansta önemli bir düşüşe neden olur.