Если вы регулярно играете в видеоигры или смотрели какие-либо мультфильмы Pixar или Disney за последние пару лет, вы уже видели трассировку лучей в действии, даже не осознавая этого.
Этот термин вызвал значительный ажиотаж в игровой индустрии за последние два года или около того, и его рекламируют как будущее графики в играх. Итак, что такое трассировка лучей, как она работает и почему она так важна?
Что такое трассировка лучей?
Трассировка лучей - это метод рендеринга графики, который использует алгоритмы для вычисления того, где должны быть свет и тени в видеоиграх.
Вот где пригодится наука в начальной школе: посмотрите на кружку. Когда вы смотрите на кружку, свет отражается от кружки прямо вам в глаз, и ваш мозг понимает, что объект, который находится перед вами, - это кружка. Теперь от кружки переместите глаза, чтобы найти источник света в своей комнате. Это трассировка лучей.
В 3D-видеоиграх, которые у нас есть сейчас, алгоритм трассировки лучей начинается с точки зрения игрока и намеревается «проследить», идентифицировать и нанести на карту свет, цвета и тени нескольких объектов на экране.
В результате графика, созданная с помощью трассировки лучей, становится более гладкой по краям и более реалистичной.
Перед трассировкой лучей
Если вы хотите знать, как выглядели движущиеся изображения до трассировки лучей, просто взгляните на видеоигры, созданные в начале 2000-х годов, и сравните их с играми AAA, представленными на рынке прямо сейчас.
Традиционная компьютерная графика использует метод, называемый растеризацией, при котором концепция и изображение трехмерных источников света преобразуются на двумерную поверхность. Трехмерные полигоны преобразуются в двухмерные пиксели, и это не всегда хорошо, потому что вы, по сути, вынуждаете сложный объект с множеством поверхностей на плоской поверхности.
Вдобавок ко всему, традиционные компьютеры были недостаточно быстрыми, чтобы успевать за интенсивностью видеоигр. Хотя в растеризацию было внесено много улучшений, например, когда дело доходит до представления интенсивного шутера от первого лица, он отстает по сравнению с трассировкой лучей.
Как работает трассировка лучей
Трассировка лучей звучит просто и увлекательно как концепция, но это непростой метод. Итак, как работает трассировка лучей?
Трассировка лучей выполняет процесс, называемый «шумоподавлением», где его алгоритм, начиная с камеры - вашей точки зрения, - отслеживает и определяет наиболее важные оттенки света и тени. С помощью машинного обучения он «заполняет пробелы», чтобы сформировать фотореалистичное изображение.
Таким образом, чем ярче сцена в видеоигре, тем выше качество графики, а чем выше качество, тем она дороже. Это подводит нас к причине позднего появления технологии трассировки лучей в индустрии видеоигр.
Почему так долго избегали трассировки лучей?
Вы должны знать, что трассировка лучей - тоже не новая техника. Голливуд использовал трассировку лучей задолго до того, как эта технология проникла в индустрию видеоигр. Фильм Pixar 2013 года «Университет монстров» был фактически первым анимационным фильмом, в котором использовалась технология трассировки лучей для всего освещения и затенения. Так почему же трассировка лучей так поздно попала в видеоигры?
Во-первых, с точки зрения механики трассировка лучей сама по себе требует вычислений. Применение технологии трассировки лучей к стандартному 90-минутному боевику с 24 кадрами в секунду уже занимает очень много времени. Аниматоры могут потратить дни или недели только на одну сцену, поэтому просто представьте, насколько интенсивнее трассировка лучей выполняется в стандартной видеоигре, которая работает со скоростью 60 кадров в секунду. Это было просто непрактично.
Далее, как упоминалось выше, трассировка лучей обходится дорого. Помимо того, что это требует много времени, дорогостоящий бюджет является причиной того, что всегда только мега кинокомпании в Голливуде могли позволить себе трассировку лучей. Создание Университета монстров Pixar обошлось в 200 миллионов долларов, как и Toy Story 4, выпущенная в 2019 году.
В то время как современные видеокарты с поддержкой трассировки лучей в реальном времени варьируются от 400 до 3000 долларов.
Когда используется трассировка лучей
Трассировка лучей используется практически везде в видеоиграх, но особенно в кат-сценах. Вы когда-нибудь замечали, почему ваш персонаж выглядит более реалистичным и утонченным во время кат-сцен видеоигры? Это трассировка лучей в действии. Хит 2019 года AAA title Control - лучший пример успешной трассировки лучей в видеоигре.
Помимо видеоигр, трассировка лучей также используется во многих отраслях. В архитектуре трассировка лучей встроена в программные приложения для 3D-моделирования здания. Это делает представление архитектора о конструкции здания более реалистичным, чем нарисованные от руки концептуальные эскизы, а моделирующий свет более точным. В технике трассировка лучей также используется для той же цели.
Разработчики игр и трассировка лучей
После приобретения в 2008 году компании RayScale, занимающейся трассировкой лучей, Nvidia стала первой в отрасли, которая начала коммерческое использование трассировки лучей. В 2018 году компания представила потребителям видеокарты серии GeForce RTX. С тех пор известные разработчики игр один за другим присоединились к игре с трассировкой лучей.
В 2019 году Epic Games и Utility Technologies объявили, что их фирменные аппаратные движки теперь предлагают встроенную поддержку трассировки лучей. В 2018 году Microsoft интегрировала трассировку лучей в DirectX 12, свое ключевое программное обеспечение для программирования мультимедиа и игр для Xbox One. В начале 2020 года технический титан представил DirectX 12 Ultimate, обновление до DirectX 12.
Если вы хотите узнать больше о трассировке лучей, ознакомьтесь с наше сравнение последних продуктов Nvidia GeForce RTX. Если вы пользователь Linux, узнайте, как разные графические процессоры от Nvidia и AMD устанавливаются на Linux.
Гигант графических чипов Nvidia, похоже, собирается доминировать на рынке графических процессоров со своей новой линейкой видеокарт GFX 30-й серии, превосходящей AMD.
Трассировка лучей сформирует будущее игр
По сути, трассировка лучей обещает высокое качество изображения для максимального удовольствия. Трассировка лучей в видеоиграх все еще находится на начальной стадии, но ее выход на рынок знаменует многообещающее будущее для индустрии с миллиардным оборотом.
Бюджетные видеокарты в наши дни очень эффективны. Вот лучшие бюджетные видеокарты, которые позволят вам играть по дешевке.
- Игры
- Объяснение технологии
- Процессор AMD
- Видеокарта
- Nvidia
Джи Йи, в настоящее время проживающая в Мельбурне, Австралия, имеет опыт написания статей об австралийском рынке недвижимости. и технологической сцены Юго-Восточной Азии, а также проведения исследований в области бизнес-аналитики в Азиатско-Тихоокеанском регионе. область, край.
Подписывайтесь на нашу новостную рассылку
Подпишитесь на нашу рассылку, чтобы получать технические советы, обзоры, бесплатные электронные книги и эксклюзивные предложения!
Еще один шаг…!
Пожалуйста, подтвердите свой адрес электронной почты в электронном письме, которое мы вам только что отправили.