Apa itu Ray Tracing?

Baru-baru ini demo dari Epic, pembuat enjin permainan Unreal, menaikkan kening untuk kesan pencahayaan foto-realistiknya. Teknik ini merupakan langkah besar untuk mengesan ray. Tetapi apa maksudnya?

Apakah Ray Tracing Does

Secara ringkasnya, pengesanan ray adalah kaedah yang menggunakan enjin grafik untuk mengira bagaimana sumber cahaya maya mempengaruhi item dalam persekitaran mereka. Program ini secara literal jejak yang sinaran cahaya, menggunakan perhitungan yang dibangunkan oleh ahli fizik yang mempelajari cara cahaya sebenar berperilaku.

Enjin grafik seperti Unreal atau Unity menggunakan pengesan sinaran untuk memberikan kesan pencahayaan yang realistik-bayang-bayang, pantulan, dan kesimpulan-tanpa perlu menjadikannya sebagai objek masing-masing. Walaupun ia cukup intensif dari sudut pemprosesan, menggunakannya untuk memberi hanya apa yang diperlukan oleh kamera (iaitu pemain) pada bila-bila masa yang diberikan bermakna ia boleh menjadi lebih cekap berbanding dengan kaedah lain yang lebih lama untuk meniru cahaya realistik dalam persekitaran maya. Kesan pencahayaan khusus diberikan pada satah tunggal dimensi dua dimensi pada perspektif penonton, tidak selalu di seluruh alam sekitar.

Ini semua dicapai dengan beberapa matematik yang sangat kompleks, baik dari segi menentukan cara cahaya maya untuk bertindak dan berapa banyak kesan ini dapat dilihat oleh penonton atau pemain pada bila-bila masa. Pemaju boleh menggunakan versi yang kurang kompleks dengan teknik yang sama untuk mengira perkakasan yang kurang berkuasa atau lebih pantas, permainan yang lancar.

Pengesan ray adalah pendekatan umum untuk grafik dan bukannya teknik khusus, walaupun ia sentiasa diperbaiki dan bertambah baik. Ia boleh digunakan dalam grafik pra-diberikan, seperti kesan khas yang dilihat dalam filem-filem Hollywood, atau dalam enjin masa nyata, seperti grafik yang anda lihat di tengah-tengah permainan semasa permainan PC.

Apa yang baru dalam Ray Tracing?

Demo yang telah mendapat pelacakan sinar dalam berita baru-baru ini adalah yang ada dalam video di bawah ini, pendek Star Wars sketsa yang melibatkan beberapa orang badai dengan masa yang sangat buruk. Ia telah ditunjukkan pada Persidangan Pemaju Permainan minggu lepas. Ia telah dicipta oleh Epic Games (pembuat Enjin Unreal yang mana-mana) dengan kerjasama NVIDIA dan Microsoft untuk menunjukkan teknik pengesan sinar baru.

Dari konteks, ia hanya satu video bodoh. Tetapi yang penting ialah ia diberikan dalam masa nyata, seperti permainan video, tidak seperti sebelumnya filem Pixar. Video di bawah menunjukkan penyampai zoom kamera melalui tempat kejadian dengan kawalan masa nyata, sesuatu yang tidak mungkin dengan grafik prapender.

Secara teorinya, jika PC permainan anda cukup kuat, ia dapat menjana grafik seperti itu dalam mana-mana permainan menggunakan sinar baru yang mengesan kesan pencahayaan dalam versi demo Unreal yang akan datang.

Teknologi ini benar-benar bersinar (dapatkan?) Kerana demo spesifik ini termasuk banyak permukaan reflektif dan cermin dengan geometri yang tidak teratur. Lihat cara persekitaran tercermin dalam panel lengkung khemah berlapis kapten Kapten Phasma. Sama pentingnya, perhatikan bagaimana ia dapat dilihat dari perisai putih dari ribut biasa biasa. Ini adalah tahap pencahayaan yang realistik yang tidak tersedia dalam permainan hari ini.

Ia Akan Membuat Permainan Saya Lihat Awesome?

Ya, dalam keadaan yang sangat khusus. Tahap pencahayaan sinaran lanjutan ini akan memudahkan permainan video untuk memberikan kesan pencahayaan yang lebih menarik, tetapi sebenarnya tidak membuat struktur poligrafi grafik lebih terperinci. Ia tidak meningkatkan resolusi tekstur, atau meningkatkan ketidakstabilan animasi. Singkatnya, ia akan menjadikan pencahayaan kelihatan realistik, dan itu sahaja.

Demo di atas sangat dramatik kerana pemaju memilih aksara dan persekitaran di mana hampir setiap permukaan sama ada bersinar atau mencerminkan cahaya. Jika anda menggunakan teknologi yang sama untuk membuat, katakan, protagonis The Witcher siri menunggang kudanya melalui kawasan luar bandar, anda tidak akan melihat apa-apa permukaan reflektif yang besar kecuali pedangnya dan mungkin beberapa air. Yang penting, teknik pengesan sinar tidak akan banyak dilakukan untuk meningkatkan penampilan kulitnya, bulu kuda, kulit pakaiannya, dan sebagainya..

Tajuk-tajuk utama yang datang dari demonstrasi ini mendakwa ia akan menghasilkan "grafik filem blockbuster" adalah sedikit hiperbola-yang mungkin benar jika anda memainkan tahap yang ditetapkan di dalam dewan cermin, tetapi itu sahaja.

Bilakah Saya Akan Lihat Stuff Ini Dalam Permainan Saya?

Demonstrasi GDC adalah contoh teknik pelacak sinar proprietari yang disebut RTX, yang kini sedang dikembangkan oleh NVIDIA. Ia bersedia untuk debut dalam siri grafik grafik GeForce yang seterusnya, yang kini dikhabarkan untuk debut pada tahun ini dengan nombor model 20XX. Seperti teknologi grafik proprietari lain, seperti PhysX NVIDIA, mungkin tidak akan tersedia kepada pemain yang menggunakan kad grafik dari pengeluar lain.

Bahawa dikatakan, RTX juga menggunakan ciri baru sistem API DirectX khusus untuk mengesan ray (dipanggil raytracing oleh Microsoft). Jadi sementara demo spesifik di atas adalah kerjasama antara Epic dan NVIDIA, tidak ada yang menghentikan pengeluar bersaing seperti AMD dan Intel daripada membuat sistem serupa dengan hasil yang sama.

Untuk meletakkannya dengan mudah, anda akan melihat permainan PC mewah mula menggunakan teknik ini menjelang penghujung 2018 dan awal tahun 2019. Pemain yang melabur dalam kad grafik baru sekitar masa itu akan melihat manfaat yang paling, tetapi jika anda sudah mempunyai sistem permainan mewah, anda mungkin dapat menggunakan beberapa kesan ini dalam permainan serasi DirectX pada perkakasan semasa anda.

Oleh kerana masa pembangunan yang panjang dan sasaran perkakasan statik, pemain konsol tidak akan melihat grafik canggih ini sehingga pusingan seterusnya konsol permainan dikeluarkan dalam beberapa tahun.

Kredit imej: NVIDIA, Epic / YouTube, Guru3D / YouTube