Ray tracing este o formă avansată de grafică computerizată care simulează modul în care lumina funcționează în viața reală. Poate crea grafică computerizată care să pară cu adevărat fotorealistă.
În trecut, urmărirea razei s-a limitat doar la proiecte masive de grafică computerizată, cum ar fi filmele de la Hollywood CG. Acum se găsește în jocurile pentru PC și în curând, console de jocuri pentru generația următoare. : rasterizare.
Rasterization vs Ray Tracing
Grafica modernă a computerului în timp real arată uimitor! Este greu de imaginat că are vreo legătură cu graficele 3D de bază de acum douăzeci sau treizeci de ani. Adevărul este că o consolă precum Playstation 1 și PlayStation 4 actuale folosesc aceeași metodă de bază pentru a reda grafică 3D și apoi a o pune pe ecranul 2D.
Aceasta este cunoscută ca rasterizarea. Un „raster” este o imagine afișată ca o grilă de pixeli, care este exact ceea ce afișează ecranul tău. Rasterizareeste procesul de transformare a unei scene 3D într-o imagine 2D de pe ecran.
Acest lucru trebuie făcut, deoarece scena 3D este, bine, 3D. Are adâncime, astfel încât obiectele virtuale se pot deplasa una peste alta și pot fi privite din orice punct de vedere. În procesul de rasterizare, computerul trebuie să își dea seama cum ar arăta acea scenă dacă ecranul tău ar fi practic o fereastră către acea lume 3D.
În viața reală, o scenă are textură și iluminatul, precum și forma, adâncimea și dimensiunea. Întrucât simularea luminii a preluat în mod tradițional mai multă putere a calculatorului decât orice computer de origine este capabil, programatorii au creat trucuri și scurtături pentru a crea ceva care să se arate aproape de lumina, culoare și textură reală folosind acest proces de rasterizare.
Ray urmărirea este, într-un fel, mult mai simplă. În loc să încerce să folosească o listă lungă de trucuri pentru a crea iluzia dreptului real, în schimb, simulează lumina reală. Acum, când computerul trebuie să-și dea seama cum ar arăta scena văzută prin „fereastra” ecranului dvs., el rulează doar simularea de urmărire a razei și totul funcționează.
În lumea reală, raze de lumină care îți intră în ochi au răscolit tot ce privești înainte de a-ți atinge retinele. Urmărirea razelor obține același rezultat într-un mod mai eficient. Face acest lucru prin fotografierea „razelor” de lumină simulate de pe „cameră” și lăsând-o să sară în jurul scenei virtuale, ridicând informații despre culoare și luminozitate pe parcurs. Ecranul tău reprezintă ochiul virtual, astfel încât vezi o lume virtuală cu adevărat realistă.
Prin utilizarea racelării, o singură tehnică creează obiecte, reflecții, umbre și alte elemente ale unei scene care arată reale. Acest realism se întâmplă în mod natural ca urmare a simulării, nu sunt necesare trucuri sau comenzi rapide!
Unde să experimentați urmărirea razelor
Dacă doriți să urmăriți raze în acțiune, tot ce trebuie să faci este să vizionezi orice film modern care folosește grafică generată de computer. Dacă vizionați un film CG, cum ar fi Toy Story 4, tot ceea ce vedeți este un produs al urmăririi radiațiilor.
Dacă doriți să explorați o lume interactivă cu raze, în prezent există doar un joc în oraș. Seria RTX de GPU Nvidia, împreună cu jocurile video și aplicațiile care acceptă această tehnologie. Puteți rula unele aplicații de detectare a razei cu hardware care nu este RTX, dar nu veți obține performanțe bune. Asigurați-vă că consultați articolul nostru despre cele mai bune jocuri care prezintă hardware RTX.
Problema este că hardware-ul RTX este încă destul de scump. Cu toate acestea, viitoarea generație de console de jocuri video are o formă de suport ray-tracing. Ceea ce înseamnă că lumea principală a jocurilor poate ajuta la transformarea razei în următoarea tehnologie principală de jocuri. Totuși, dacă este atât de dificil de realizat în timp real, urmărirea cu raze, cum o gestionează aceste noi GPU-uri?
Cum se realizează urmărirea cu raze în timp real?
Orice computer poate reda o scenă 3D folosind urmărirea razei. Oamenii care lucrează cu pachete de redare 3D o fac de ani buni. Orice procesor modern poate efectua calculele reale necesare pentru a urmări calea luminii în jurul scenei.
Cu toate acestea, procesoarele moderne și CPU nu pot crusta aceste numere suficient de rapid pentru a genera o imagine în timp real. De exemplu, fermele masive de calculatoare folosite pentru realizarea de filme precum Monsters Inc sau Toy Story durează ore întregi pentru a reda un singur cadru al produsului final.
Jocurile video moderne, în schimb, trebuie să genereze cel puțin treizeci de cadre de imagini în fiecare secundă pentru a fi considerate jucabile, cu standardul auriu stabilit în prezent în jurul celor 60 de cadre pe secundă.
Deci cum pot reuși GPU-urile, cum ar fi seria Nvidia RTX, să utilizeze metoda de urmărire a razelor la rate de cadru redabile? Răspunsul este că nu folosesc urmărirea razelor pentru tot. Cel puțin nu în titlurile moderne.
Trucul este să combinăm graficele tradiționale cu urmărirea selectivă a razei. Cardurile RTX au un hardware dedicat pentru urmărirea razei, care se află de-a lungul unei GPU mai tradiționale. În acest fel, ray-tracing poate fi utilizat pentru a compensa unele dintre deficiențele hardware-ului grafic tradițional.
Există sunt jocuri video pe care le poți juca cu o placă RTX completă ray-trasate. Cel mai bun exemplu este Quake II RTX. Acesta este un joc video vechi de zeci de ani, care este suficient de simplu încât să fie posibilă urmărirea completă a razei în timp real. Cu toate acestea, atunci când este vorba de aplicarea unei raze de urmărire pură la jocurile video actuale, vor mai fi încă ani până când un astfel de hardware devine curent.
Este urmărirea razei viitorului?
Răspunsul scurt este da, urmărirea razei este viitorul. Răspunsul mai lung este că, pe măsură ce hardware-ul care face posibilă urmărirea radiațiilor în timp real devine mai ieftin, probabil că vom vedea că înlocuiește randarea tradițională bit cu pic. Dacă graficele trasate de raze devin o parte normală a noii generații de consolă, nu se va mai întoarce.
Dezvoltatorii pot include în siguranță funcții de urmărire a razelor în titlurile lor, deoarece toate platformele populare îl vor susține. Deoarece graficele trasate de raze sunt superioare, vedetele se aliniază într-adevăr pentru sosirea radiografiei pe un hardware accesibil. Ceea ce înseamnă că fotorealismul adevărat poate fi în sfârșit aici.
Celălalt semn principal că urmărirea razei va deveni o metodă de redare mainstream este modul în care acum este inclus în instrumentele comune pe care dezvoltatorii le folosesc pentru a face jocuri video și alte aplicații 3D. Cu alte cuvinte, nu mai este necesar ca dezvoltatorii să-și inventeze propriile soluții de detectare a razei.
Motoarele grafice populare, cum ar fi Unreal Engine 4 sau Frostbite, includ acum suport pentru radiografierea accelerată de hardware RTX. A face mult mai probabil ca dezvoltatorii să-l includă ca opțiune pentru titlurile lor.
Ar trebui să cumpărați acum urmărirea razelor?
La momentul scriind, suntem încă la prima generație de hardware de urmărire a razelor. În timp ce prețurile au scăzut, performanța este încă destul de mediocră. Dacă sunteți un hardcore, adoptator timpuriu, atunci există multe opțiuni despre urmărirea razei pe computer.
Dacă nu sunteți dispus să cheltuiți sute sau mii de dolari ca adoptator timpuriu, este mai bine să investiți în următoarea generație de console mainstream care promit să prezinte tehnologia sau să așteptați succesorul la Carduri din seria RTX 20.