Що таке трасування променів?

Якщо сьогодні ігрові компанії хочуть, щоб ви були в захваті від чогось, так це трасування променів. Nvidia відмовилася від GTX замість RTX, щоб підкреслити її важливість, AMD і Intel додали трасування променів у свої відеокарти, і вона навіть доступна на останніх версіях Playstation і Xbox. Якщо ви запитаєте їх, за трасуванням променів майбутнє, і вам однозначно варто купити найкращий можливий GPU якщо ви не хочете пропустити.

З іншого боку, цю пісню і танець ми вже чули. Sega роздула «вибухову обробку», яка не використовувалася в жодній назві Sega Genesis, а Xbox роздула датчик руху Kinect, перш ніж відмовитися від нього. За останні кілька років було незліченну кількість технологічних примх, і чи трасування променів чимось відрізняється? Ось що вам потрібно знати про трасування променів і чи це ще один дешевий трюк, чи майбутнє ігрової графіки.

Трасування променів: спосіб створити більш реалістичне освітлення

Простіше кажучи, трасування променів — це спосіб точного відтворення освітлення в 3D і вважається найкращим методом для створення реалістичних світлових ефектів, таких як тіні та відображення. Ви можете подумати "і що?" якщо порівнювати трасування променів із 4K, VR чи штучним інтелектом, особливо коли хороше освітлення вже можна досягти за допомогою традиційних методів 3D-рендерінгу, таких як растеризація. Тим не менш, трасування променів є засобом привнесення ще більшого реалізму в 3D-графіку, і в цьому сенсі воно схоже на щось на зразок 4K.

Просте пояснення трасування променів полягає в тому, що воно обчислює реалістичне освітлення, роблячи це так само, як працюють наші очі, але навпаки. Для людей світлові хвилі від сонця або електричних лампочок потрапляють безпосередньо в наші очі або відбиваються від інших об’єктів, доки не потрапляють в очі, а потім мозок обробляє всю цю інформацію. Для трасування променів камера посилає промені, і коли вони стикаються з чимось, вони потрапляють до відповідних джерел світла. Якщо промінь, прямуючи до джерела світла, потрапляє на інший об’єкт, це створює тінь.

Трасування променів увійшло в колективну свідомість ігрової спільноти в 2018 році, коли Nvidia вперше анонсувала свою серію RTX 20, які були першими ігровими графічним процесорами, які підтримували цю функцію. Однак Nvidia не винайшла трасування променів або навіть здатність відеокарти виконувати це. Трасування променів існує десятиліттями; фільми як Будинок монстрів і Автомобілі були відтворені з трасуванням променів. Nvidia створила апаратне забезпечення, яке настільки добре справлялося з трасуванням променів, що могло не лише відтворювати його набагато швидше, ніж будь-коли раніше, але міг робити це в режимі реального часу, досягнення Nvidia назвала «святим Граалем графіка».

Чого очікувати від трасування променів в іграх

Хоча трасування променів використовується не лише в іграх, це важлива функція для найновіших графічних процесорів, тому я здебільшого зосереджуся на тому, як трасування променів впливає на ігровий досвід. Оскільки ми всі любимо грати в ігри з частотою кадрів принаймні 30 FPS, трасування променів ніколи не було до серії RTX 20, і одні з перших ігор, які отримали підтримку трасування променів, були такими як Shadow of the Tomb Raider і Поле битви V у 2018 році. Не в усіх іграх реалізовано всі можливі функції трасування променів, а в деяких, наприклад, лише тіні з трасуванням променів або глобальне освітлення.

На сьогоднішній день єдиними настільними графічними процесорами з апаратним прискоренням трасування променів є серії RTX 20, 30 і 40 від Nvidia, серії RX 6000 і 7000 від AMD і серії Arc Alchemist від Intel. Хоча якість зображення в усіх цих постачальників однакова, продуктивність – не так. У той час як RTX 4080 і RX 7900 XTX працюють приблизно однаково в растеризованих сценах без трасування променів, 4080, як правило, швидше, коли це ввімкнено. Карти AMD зазвичай слабші для трасування променів, ніж Nvidia або Intel. Крім того, трасування променів виграє від потужнішого апаратного забезпечення, тому карти вищого класу можуть отримати вищу частоту кадрів, ніж карти нижчого класу. Є деякі набори мікросхем для смартфонів, які також підтримують це, з рука's нове покоління графічних процесорів Immortalis покращення його також.

Єдине, що справді заважає трасуванню променів стати наріжним каменем відеоігор, це, зрештою, його відсутність підтримки.

Однією з суттєвих проблем трасування променів є те, що це набагато, набагато повільніший метод візуалізації навіть із апаратним прискоренням. В останніх титрах найвищий рівень трасування променів легко скоротить частоту кадрів вдвічі. І ось головне: лише ігри частково сцени трасування променів. Ось така повільна та інтенсивна трасування променів. Nvidia штовхає DLSS як технологія, яка дозволяє відтворювати трасування променів із частотою кадрів, приємнішою за 30 кадрів/с, але неможливо обійти той факт, що трасування променів є вбивцею продуктивності.

Інша проблема полягає в тому, що не так багато ігор підтримують це. Відповідно до PCGamingWiki, є 170 ігор із трасуванням променів, але список, який він надає, показує лише близько 90. Деякі з цих ігор мають назву Minecraft і Quake II, які, безперечно, є чудовими іграми, але не надто високою точністю графіки порівняно з сучасними іграми AAA. Трасування променів вже начебто складно реалізувати в іграх, якщо взяти до уваги лише DX12 і Vulkan перш за все підтримують трасування променів, стає легко зрозуміти, що у нас лише кілька підтримуваних ігор зараз.

Трасування променів – це трюк чи справді корисна функція?

З тих пір, як Nvidia випустила серію RTX 20, люди постійно сперечалися про корисність трасування променів. З одного боку, це, безсумнівно, найреалістичніший метод відтворення світла, і це чудовий спосіб використовувати висококласну установку з топовим графічним процесором і ЦП. Але з іншого боку, це вбивця частоти кадрів, і щороку виходить лише 20 ігор із трасуванням променів, принаймні зараз.

Єдине, що справді заважає трасуванні променів стати наріжним каменем відеоігор, це, зрештою, відсутність підтримки, яка є хронічною проблемою протягом багатьох років. Коли Nvidia вперше анонсувала свої перші графічні процесори RTX і програмне забезпечення RTX у 2018 році, вона також пообіцяла, що трасування променів з’явиться в 21 існуючій і майбутній назві. З цих 21 він дійшов лише до 9 із цих назв у тій чи іншій формі. Трасування променів навіть не включено Атомне серце, який Nvidia активно рекламувала, починаючи з 2018 року.

Зараз, навіть якщо у вас є графічний процесор, який підтримує апаратне прискорення трасування променів, продуктивність може бути недостатньою, щоб виправдати його ввімкнення. Це не означає, що ця технологія не має майбутнього, але тут і зараз трасування променів є нішевою функцією, десь між трюком і наступною великою річчю. Ми знаємо, що це може зробити 3D-сцени чудовими, судячи з останніх фільмів, але для цього потрібно, щоб трасування променів було в більшій кількості ігор, і мати швидші графічні карти також було б добре.