Co to jest Ray Tracing?
Niedawno demo z Epic, twórcy silnika gry Unreal, podniosło brwi za fotorealistyczne efekty świetlne. Technika ta stanowi duży krok naprzód w śledzeniu promieni. Ale co to znaczy?
Co robi Ray Tracing
Mówiąc prościej, ray tracing to metoda używana przez silnik graficzny do obliczania, w jaki sposób wirtualne źródła światła wpływają na przedmioty w ich otoczeniu. Program dosłownie ślady promienie światła, korzystając z obliczeń opracowanych przez fizyków, którzy badają sposób zachowania prawdziwego światła.
Silniki graficzne, takie jak Unreal lub Unity, używają śledzenia promieni, aby renderować realistyczne efekty świetlne - cienie, odbicia i okluzje - bez potrzeby renderowania ich jako własnych indywidualnych obiektów. Chociaż jest dość intensywny z punktu widzenia przetwarzania, użycie go do renderowania tylko tego, co kamera (to znaczy odtwarzacz) musi zobaczyć w danym momencie, oznacza, że może być bardziej wydajne niż inne, starsze metody symulowania realistycznego światła w środowiskach wirtualnych. Określone efekty świetlne są renderowane na jednej płaszczyźnie dwuwymiarowej w perspektywie widza, a nie cały czas w całym środowisku.
Wszystko to osiąga się dzięki niesamowicie złożonej matematyce, zarówno pod względem faktycznego określenia sposobu zachowywania się światła wirtualnego, jak i tego, jak wiele z tych efektów jest widocznych dla widza lub gracza w danym momencie. Programiści mogą używać mniej złożonych wersji tych samych technik, aby uwzględnić mniej wydajny sprzęt lub szybszą, płynniejszą rozgrywkę.
Śledzenie Ray to ogólne podejście do grafiki, a nie do jakiejkolwiek konkretnej techniki, mimo że jest stale udoskonalane i ulepszane. Może być stosowany w wstępnie renderowanych grafikach, takich jak efekty specjalne oglądane w filmach z Hollywood lub w silnikach działających w czasie rzeczywistym, takich jak grafika wyświetlana w trakcie gry podczas gry na komputerze.
Co nowego w Ray Tracing?
Demo, które ostatnio znalazło się w wiadomościach, jest tym z poniższego wideo, krótkiego Gwiezdne Wojny szkic z udziałem niektórych szturmowców z naprawdę złym wyczuciem czasu. Pokazano go na konferencji Game Developer's Conference w zeszłym tygodniu. Został stworzony przez Epic Games (twórców wszechobecnego Unreal Engine) we współpracy z NVIDIA i Microsoft, aby zaprezentować nowe techniki ray tracingu.
Bez kontekstu to tylko głupkowaty film. Ważne jest jednak to, że jest renderowany w czasie rzeczywistym, tak jak w przypadku gier wideo, a nie wcześniej jak w filmie Pixar. Poniższy film pokazuje prezentera, który przybliża kamerę do sceny za pomocą elementów sterujących w czasie rzeczywistym, co nie jest możliwe w przypadku wcześniejszej grafiki.
Teoretycznie, jeśli twój komputer do gier jest wystarczająco mocny, może generować grafikę w dowolnej grze przy użyciu nowych efektów oświetlenia ray tracingu w nadchodzącej wersji demo Unreal.
Technologia naprawdę świeci (rozumiesz?), Ponieważ to specyficzne demo zawiera wiele odblaskowych i lustrzanych powierzchni o nieregularnej geometrii. Sprawdź, w jaki sposób otoczenie odbija się w zakrzywionych panelach chromowanego pancerza kapitana Phasma. Co równie ważne, zwróć uwagę, jak odbija się bardziej tępo i rozlanie od białej zbroi zwykłych szturmowców. Jest to poziom realistycznego oświetlenia, który nie jest dostępny w dzisiejszych grach.
Sprawi, że moje gry będą wyglądać świetnie?
Cóż, tak - w bardzo szczególnych okolicznościach. Ten zaawansowany poziom śledzenia promieni ułatwi w grach wideo renderowanie bardziej imponujących efektów świetlnych, ale nie spowoduje to, że struktura wielokątów grafiki będzie bardziej szczegółowa. Nie zwiększa rozdzielczości tekstur ani nie zwiększa płynności animacji. Krótko mówiąc, sprawi, że oświetlenie będzie wyglądało realistycznie, a to wszystko.
Powyższe demo jest szczególnie dramatyczne, ponieważ twórcy wybrali postacie i środowiska, w których prawie każda powierzchnia świeci lub odbija światło. Jeśli używasz tej samej technologii do renderowania, powiedzmy, protagonisty Wiedźmin Serial jedzie swoim koniem po okolicy, nie zobaczysz żadnych silnie odbijających powierzchni, z wyjątkiem jego miecza i może trochę wody. Co najważniejsze, techniki śledzenia promieni nie przyczynią się do poprawy wyglądu skóry, futra konia, skóry jego ubrania itd..
Nagłówki pochodzące z tej demonstracji, które twierdzą, że doprowadziłoby to do tego, że "kinowa grafika filmowa" byłyby trochę przesadzone - może to być prawdą, jeśli grasz na poziomie ustawionym w sali luster, ale to wszystko..
Kiedy zobaczę te rzeczy w moich grach?
Demonstracja GDC była przykładem zastrzeżonej techniki ray tracingu o nazwie RTX, rozwijanej obecnie przez NVIDIA. Zadebiutuje w kolejnej serii wysokiej klasy kart graficznych GeForce, które podobno zadebiutują jeszcze w tym roku z numerami modelu 20XX. Podobnie jak inne zastrzeżone technologie graficzne, takie jak NVIDIA PhysX, prawdopodobnie nie będą dostępne dla graczy używających kart graficznych innych producentów.
Biorąc to pod uwagę, RTX wykorzystuje także nową funkcję systemu DirectX API specjalnie do śledzenia promieni (nazywaną raytracing firmy Microsoft). Tak więc, chociaż powyższe dema stanowią współpracę pomiędzy Epic i NVIDIA, nic nie powstrzymuje konkurencyjnych producentów, takich jak AMD i Intel, od tworzenia podobnych systemów o podobnych wynikach.
Mówiąc prościej, zobaczysz, że zaawansowane gry komputerowe zaczynają używać tych technik pod koniec 2018 r. I na początku 2019 r. Gracze inwestujący w nowe karty graficzne w tym czasie zobaczą najwięcej korzyści, ale jeśli już masz wysokiej klasy system do gier, możesz wykorzystać niektóre z tych efektów w grach zgodnych z DirectX na obecnym sprzęcie.
Ze względu na długi czas rozwoju i statyczne cele sprzętowe gracze konsolowi nie zobaczą tych zaawansowanych grafik, dopóki kolejna runda konsol do gier nie zostanie wydana za kilka lat.
Zdjęcie: NVIDIA, Epic / YouTube, Guru3D / YouTube
