Kas yra spindulių sekimas ir ar tai tikrai žaidimų ateitis?

(Vaizdo kreditas: Nvidia)

Jei per pastaruosius porą metų buvote žaidimų pramonėje, esate girdėję apie spindulių sekimą. Buvo daug laisvų kalbų apie tai, kaip spindulių sekimas atspindi žaidimų ateitį, o būsima aparatinė įranga tikrai turės įtraukti tam skirtus išteklius. Bet kas yra spindulių sekimas ir ar aplink jį lėtai besiplečiantis didžiulis ažiotažas yra pagrįstas?

Vienas iš teigiamų požymių yra Marko Cerny pranešimas a Laidinė funkcija kad kita „Sony“ konsolė palaikys spindulių sekimą naudojant savo pritaikytą AMD Navi GPU. Jis netgi pristatė įdomią raukšlę – konsolė galės panaudoti spindulių sekimą ne tik vaizdo efektams, bet ir poziciniam garsui imituoti.

Šviesos ir šešėlių pasaulis

Kaip ir bet kurią naują į vartotoją orientuotą technologiją, spindulių sekimą iš dalies užtemdo visi rinkodaros madingi žodžiai, kylantys iš žmonių, kurie yra suinteresuoti ją parduoti. Tiesa ta, kad spindulių sekimas iš tikrųjų nėra visiškai naujas, tai technika, kurią kino studijos jau daugelį metų taiko specialiuosiuose efektuose ir animacijoje, kad apšviestų scenas ir įgalintų tinkamai atspindėti skaitmeninius objektus. Prisimenate, kaip matėte tuos sprogstančius ateivių karo laivus, apipintus dūmais ir ugnimi, atsispindėjusius Geležinio žmogaus šalme filme „Keršytojai“? Tai yra spindulių sekimas darbe. Nauja yra pažadas atlikti tokį atvaizdavimą realiuoju laiku. Tai leidžia vaizdo žaidimams greitai pasiekti tai, ko reikia Holivudo atvaizdavimo fermoms per kelias dienas ar net savaites, naudojant labai brangią aparatinę įrangą, kad būtų galima apskaičiuoti spindulių sekimą sudėtingose ​​scenose su milijonais atskirų fotonų pluoštų.

Spindulių sekimas veikia imituodamas šviesos spindulius ir būdus, kaip jie sąveikauja su objektais ir paviršiais. Jis modeliuoja, kaip apšvietimas veikia spalvą ar okliuziją pagal kiekvieną spindulią. Anksčiau apšvietimas buvo tvarkomas rastruojant, ty 3D daugiakampių modelių pavertimo 2D vaizdu, sudarytu iš pikselių, procesas. Apšvietimo efektai dažniausiai buvo „suklastoti“, o variklis nustatydavo, kaip šviesos šaltiniai scenoje teoriškai paveiks paviršius pagal vietą ir atitinkamai užtemdydami / spalvindami to paviršiaus pikselius. Skaičiavimo požiūriu jis yra efektyvus, todėl jam nereikia tokios juokingai galingos specialios aparatinės įrangos, kokią tradiciškai turi spindulių sekimas, tačiau ji turi tam tikrų apribojimų.

Geriausios vaizdo plokštės, skirtos žaidimams kompiuteriu

Mūsų apžvalga apie geriausios vaizdo plokštės kompiuteriniams žaidimams, šiuolaikiniams trigubų A pavadinimų žaidimams geriausiomis kainomis, kurias galite rasti bet kur.

Naudodami spindulių sekimą, kūrėjai gali imituoti šviesos veikimą realiame pasaulyje, o tai neįmanoma naudojant rastrinius sprendimus. Tai reiškia, kad scenos atrodo natūraliau apšviestos ir tikroviškesnės, be to, tai reiškia, kad šviesos šaltiniai arba atspindintys objektai, kurių nėra kadre, vis tiek gali būti tiksliai atspindėti matomoje scenoje. Pavyzdžiui, už ekrano esančios granatos sprogimas vis dar atsispindi blizgančiame metaliniame tanko „Abrams“ korpuse, riedančiame link jūsų veikėjo, o kitų kareivių, šiuo metu neįtrauktų į kadrą, šešėliai gali būti atvaizduojami tiksliau.

Spindulių sekimas veikia sekant šviesos spindulį iš ekrano pikselio atgal į 3D sceną ir stebint, kur ir ar jis sąveikauja su objektais prieš pasiekdamas šviesos šaltinį. Jei jis atsitrenkia į objektą arba atsispindi tarp kelių objektų ar net lūžta, praleidžiant stiklą ar vandenį, tie duomenys pikselyje pateikiami šviesos ir spalvos požiūriu.

Taip pat galima naudoti spindulių sekimą kuriant garso dizainą, kaip siūlo Markas Cerny, ypač jei ieškote greitesnio ir švaresnio sprendimo, nei siūlo tradiciniai metodai. Jei garso bangas traktuojate kaip daug mažesnius spindulius, galite jas modeliuoti taip, kaip spindulių sekimo modeliai modeliuoja šviesą, nubrėždami jas nuo šaltinio iki galutinio vartotojo ir nuspręsdami, kur jos sąveikauja su aplinkos objektais. Sunkumas yra tas, kad garso bangos paprastai yra daug didesnės nei šviesos bangos, siekiančios iki dešimties metrų ar daugiau, o šviesos bangos ilgis matuojamas nanometrais, todėl modeliuojant jas kaip spindulius, neišvengiamai atsiras netikslumų. Tačiau tai tikrai įmanoma ir būtų efektyviau skaičiavimo požiūriu nei daugelis alternatyvių sprendimų.

Aparatinės įrangos pasakojimas

Spindulių sekimas Metro Exodus; įjungtas tinkamame vaizde, tai ryškiausiai atsispindi atspindžiuose ant sniego ir vandens

Tikėtina, kad pirmą kartą apie spindulių sekimą išgirdote (nepaisant to, kad daugelį metų matėte jį ekrane filmuose), kai Nvidia pradėjo reklamuoti savo RTX 20 serijos kortelių spindulių sekimo galimybes. „Nvidia“ sukėlė didžiulį triukšmą dėl to, kaip jos RT branduoliai leis naujos kartos GPU pirmą kartą į vaizdo žaidimus įtraukti neįtikėtiną realiojo laiko spindulių sekimą. Iš esmės tai buvo gudrybė pateisinti itin aukštas naujųjų kortelių kainas, tačiau tai nebuvo tik rinkodaros ažiotažas – tai buvo gana nuostabus neįtikėtinas techninis pasiekimas, leidžiantis moderniems žaidimų kompiuteriai padaryti realiu laiku tai, kas toms Holivudo studijoms užtruko keliais eilėmis ilgiau.

Šių 20 serijų kortelių priėmimas buvo nevienodas, o pardavimas buvo nedidelis, bet galbūt dar svarbiau yra tai, kad „Nvidia“ dominavimas „žaidimų spindulių sekimo“ naratyve pradėjo slysti. Buvo daug kliūčių, iš kurių pirmasis ir svarbiausias yra tai, kiek mažai žaidimų šiuo metu palaiko spindulių sekimą ir net ir tuose pavadinimuose, kurie palaiko, jis nedaro ryškaus, iš karto pastebimo poveikio grafikai ir pateikimui. Žinoma, tai nenuostabu – dauguma naujų grafikos technologijų, pavyzdžiui, neseniai sukurtas HDR renesansas, užtrunka šiek tiek laiko, kol jos bus tinkamai įdiegtos ir įdiegtos, tačiau atrodo, kad „Nvidia“ buvo kiek per daug pranašesnė už kreivė ir ji pradėjo prarasti savo spindulių sekimo pranašumą.

Pirmiausia buvo žinia, kad RTX kortelės nėra būtinos spindulių sekimui, kaip parodė a CryEngine demonstracija . Tada pati Nvidia paskelbė, kad išplečia GTX liniją su Turingo technologija, bet be specialios spindulių sekimo aparatūros, ir galiausiai GTX kortelių spindulių sekimo palaikymas per tvarkyklės atnaujinimą. Ir dabar plačiai sklando gandai, kad AMD netrukus pradės platinti savo korteles specialus spindulių sekimo palaikymas kurios savo našumu gali atitikti arba viršyti RTX liniją. Pranešama, kad AMD bendradarbiauja su „Sony“ ir „Microsoft“ kurdami naujos kartos pultus (tikriausiai pateiks atskiras, pasirinktines „Navi“ architektūros versijas), o tai reiškia, kad netrukus AMD lustai turės specialią aparatinę įrangą, kuri palaikys spindulių sekimą, reiškia, kad naujos kartos konsolės taip pat bus šoktelėti į RT vagoną.

Apšviečia kelią į priekį

Spindulių sekimas Remedy Northlight variklyje

Visa tai nėra puiki naujiena „Nvidia“, bent jau trumpuoju laikotarpiu, bet puiki žinia spindulių sekimo entuziastams. Platesnis techninės įrangos palaikymas reiškia, kad darbas kuriant spindulių sekimo technologiją žaidimuose atrodys daug patrauklesnis kūrėjams, nes bus auditorija, kuri galės įvertinti rezultatus. Ir net „Nvidia“ atveju, kai spindulių sekimas tampa vis labiau paplitęs, taip pat ir jos RTX aparatinės įrangos pardavimas, ypač jei bendrovė sugebės suspausti kainas, kad paspartintų pagrindinius pardavimus.

Tai taip pat gera žinia visiems žaidėjams. Gali būti, kad spindulių sekimas dabar nesukelia didžiulių bangų praktine prasme, daugiausia dėl to, kad dabartinis palaikymas jaučiasi šiek tiek skubotas arba prispaustas, bet kadangi matome žaidimus, sukurtus iš šuolio, turint omenyje spindulių sekimo palaikymą, galutiniai produktai pradės atrodyti. daug įspūdingesnis. Daugybėje demonstracinių versijų, pirmiausia iš „Nvidia“, o dabar iš „CryEngine“ ir „Unity“ (žaidimų variklio, į kurį neseniai buvo įtraukti spindulių sekimo įrankiai), matėme spindulių sekimo potencialą ir, tinkamai įgyvendinus, jis toks stulbinantis, kaip norėtų tikėti rinkodara.

Svarbu tai, kad spindulių sekimas yra labiau HDR nei 3D. Tai nėra triuškinanti, greita technologija, kuriai nepavyks įsitvirtinti ir baigti pokalbį per mažiau nei metus. Tai tikrai svarbi žaidimų ateities dalis, užtikrinanti, kad naujos kartos žaidimai atrodytų arčiau realybės nei bet kada anksčiau, o galimybė juos pristatyti realiuoju laiku yra stulbinanti naujovė. Tai neišvengiamybė, o pagrindinis klausimas apie spindulių sekimą yra ne toks „jei“, nei „kada“.