Ce este ray tracing și este cu adevărat viitorul jocurilor?

(Credit imagine: Nvidia)

Dacă ați fost în și în jurul industriei jocurilor de noroc în ultimii doi ani, veți fi auzit despre ray-tracing. S-a vorbit mult despre modul în care ray tracing reprezintă viitorul jocurilor, iar hardware-ul viitor va trebui, cu siguranță, să încorporeze resurse dedicate pentru a le gestiona. Dar ce este ray tracing și este justificată bula masivă de hype care se extinde încet în jurul ei?

Un indiciu afirmativ este anunțul lui Mark Cerny în a Caracteristica cu fir că următoarea consolă a Sony va suporta ray tracing prin intermediul GPU-ului său personalizat AMD Navi. El a introdus chiar și o încrețitură interesantă - consola va putea folosi ray tracing nu doar pentru efecte vizuale, ci și pentru a simula audio pozițional.

O lume de lumină și umbre

Ca orice tehnologie nouă orientată spre consumator, ray tracing-ul este parțial obstrucționat de toate cuvintele la modă de marketing care emană de la oameni care au un interes personal să-l vândă. Adevărul este că ray-tracing-ul nu este deloc nou, este o tehnică pe care studiourile de film o folosesc de ani de zile în efecte speciale și animație pentru a ilumina scene și a permite reflectarea adecvată a obiectelor digitale. Îți amintești că ai văzut acele nave de război extraterestre care explodau înconjurate de fum și foc reflectate în casca lui Iron Man în Răzbunătorii? Asta e ray tracing la serviciu. Ceea ce este nou este promisiunea de a face acest tip de randare în timp real. Permite jocurilor video să realizeze din mers ceea ce este nevoie de fermele de randare de la Hollywood zile sau chiar săptămâni pentru a realiza, bazându-se pe un hardware extrem de costisitor pentru a calcula trasarea razelor pentru scene complexe cu milioane de fascicule de fotoni individuale.

Trasarea razelor funcționează prin simularea razelor de lumină și a modului în care acestea interacționează cu obiectele și suprafețele. Modelează modul în care iluminarea afectează culoarea sau ocluzia pe bază de rază. Anterior, iluminarea era gestionată în timpul rasterizării, procesul de traducere a modelelor poligonale 3D într-o imagine 2D construită din pixeli. Efectele de lumină au fost în mare parte „falsificate”, un motor determinând modul în care sursele de lumină dintr-o scenă ar afecta teoretic suprafețele pe baza plasării și umbririi/colorării pixelilor acelei suprafețe în consecință. Este eficient din punct de vedere computațional, deci nu necesită acel tip de hardware dedicat ridicol de puternic pe care îl are în mod tradițional ray tracing, dar vine cu o serie de limitări.

Cele mai bune plăci grafice pentru jocuri pe computer

Rezumatul nostru al cele mai bune plăci grafice pentru jocuri pe computer, pentru a alimenta titlurile moderne triple-A, la cele mai bune prețuri pe care le puteți găsi oriunde.

Cu ray tracing, dezvoltatorii pot simula modul în care funcționează lumina în lumea reală, ceva care este imposibil în soluțiile bazate pe raster. Aceasta înseamnă că scenele par mai iluminate natural și mai realiste și, de asemenea, înseamnă că sursele de lumină sau obiectele reflectorizante care nu sunt în cadru pot fi în continuare reflectate cu acuratețe în scena vizibilă. Explozia unei grenade în afara ecranului poate fi încă văzută reflectată în carcasa metalică strălucitoare a unui tanc Abrams care se rostogolește spre personajul tău, de exemplu, iar umbrele aruncate de alți soldați care nu sunt în cadru în prezent pot fi redate mai precis.

Ray tracing funcționează urmărind un fascicul de lumină de la un pixel de pe ecran înapoi la scena 3D și urmărind unde sau dacă interacționează cu obiectele înainte de a ajunge la sursa de lumină. Dacă lovește un obiect, sau dacă este reflectat între mai multe obiecte, sau chiar refractat prin trecerea prin sticlă sau apă, acele date sunt reprezentate în pixel în termeni de lumină și culoare.

De asemenea, este posibil să utilizați ray tracing în designul sunetului, așa cum sugerează Mark Cerny, mai ales dacă căutați o soluție mai rapidă și mai curată decât o oferă metodele mai tradiționale. Dacă tratați undele sonore ca fiind raze mult mai mici, le puteți modela la fel cum modelează ray tracing lumina, atragându-le de la sursă la utilizatorul final și judecând unde interacționează cu obiectele din mediu. Dificultatea este că undele sonore sunt în general mult mai mari decât undele de lumină, ajungând până la zece metri sau mai mari, în timp ce lungimea de undă a luminii este măsurată în nanometri, astfel încât modelarea lor ca raze va cauza inevitabil inexactități. Cu siguranță este posibil, totuși, și ar fi mai eficient din punct de vedere computațional decât majoritatea soluțiilor alternative.

Narațiunea hardware

Ray tracing în Metro Exodus; activat în imaginea potrivită, este cel mai evident în reflexiile pe zăpadă și apă

Este probabil să fi auzit prima dată de ray tracing (în ciuda faptului că l-ai văzut pe ecran în filme de ani de zile) când Nvidia a început să promoveze capacitățile de ray tracing ale seriei de carduri RTX 20. Nvidia a făcut o cantitate enormă de zgomot cu privire la modul în care nucleele sale RT ar permite următoarei generații de GPU-uri să aducă pentru prima dată în jocuri video un ray tracing incredibil în timp real. În mare parte, a fost un stratagem pentru a justifica prețurile extrem de mari ale noilor carduri, dar nu a fost tot hype de marketing - a reprezentat o realizare tehnică incredibilă, destul de uimitoare, care permite PC-uri pentru jocuri pentru a face în timp real ceea ce a luat acele studiouri de la Hollywood cu câteva ordine de mărime mai mult.

Recepția acestor carduri din seria 20 a fost amestecată, iar vânzările au fost calde, dar poate mai important, dominația Nvidia asupra narațiunii „ray tracing în jocuri” a început să scadă. Au existat o serie de blocaje, primul și cel mai important dintre acestea fiind cât de puține jocuri acceptă în prezent ray tracing și cum, chiar și în acele titluri care o fac, nu are un impact flagrant, imediat vizibil asupra graficii și prezentării. Acest lucru nu este o surpriză uriașă, desigur - majoritatea tehnologiilor grafice noi, cum ar fi recenta renaștere HDR, durează ceva timp pentru a fi implementate și implementate în mod corespunzător, dar se pare că Nvidia a fost puțin prea înaintea curbă și a început să-și piardă preeminența de urmărire a razelor între timp.

Mai întâi a fost știrea că cardurile RTX nu erau necesare pentru ray tracing, așa cum a demonstrat a Demo CryEngine . Apoi, Nvidia însăși a anunțat că va extinde linia GTX cu tehnologia Turing, dar fără hardware dedicat pentru ray tracing și, în cele din urmă, că aduce suport ray tracing pentru cardurile GTX printr-o actualizare a driverului. Și acum, circulă pe scară largă zvonuri că AMD va începe în curând să-și lanseze propriile carduri suport dedicat ray tracing care ar putea egala sau depăși linia RTX în ceea ce privește performanța. Având în vedere că AMD lucrează atât cu Sony, cât și cu Microsoft la următoarea generație de console (care oferă probabil versiuni discrete, personalizate ale arhitecturii lor Navi), cuvântul că cipurile AMD vor împacheta în curând hardware dedicat pentru a suporta ray tracing înseamnă că și următoarea generație de console va sări în trenul RT.

Iluminând calea de urmat

Ray tracing în motorul Northlight al lui Remedy

Toate acestea nu sunt vești grozave pentru Nvidia, cel puțin pe termen scurt, ci vești grozave pentru pasionații de ray tracing. Suport hardware mai larg înseamnă că a face munca pentru a construi tehnologia ray tracing în jocuri va părea mult mai atrăgător pentru dezvoltatori, deoarece va exista un public capabil să aprecieze rezultatele. Și chiar și pentru Nvidia, pe măsură ce ray tracing-ul devine tot mai omniprezent, la fel și vânzările hardware-ului său RTX, mai ales dacă compania este capabilă să comprime prețurile pentru a accelera vânzările principale.

De asemenea, este o veste bună pentru jucătorii în general. Este posibil ca ray tracingul să nu facă valuri uriașe în sens practic acum, în mare parte pentru că suportul actual se simte puțin grăbit sau împodobit, dar pe măsură ce vedem jocurile construite din salt cu suportul pentru ray tracing în minte, produsele finale vor începe să arate mult mai impresionant. În nenumărate demonstrații, mai întâi de la Nvidia și acum de la CryEngine și Unity (motorul de jocuri care a încorporat recent instrumente de ray tracing), am văzut potențialul ray tracing și, implementat corespunzător, este la fel de uimitor pe cât v-ar face să credeți marketingul.

Rezultatul este că ray tracing este mai HDR decât 3D. Nu este o tehnologie trucată, flash-in-the-pan, care nu va reuși să câștige un punct de sprijin și să iasă din conversație în mai puțin de un an. Este într-adevăr o parte importantă a viitorului jocurilor, pentru a ne asigura că următoarea generație de jocuri arată mai aproape de realitate decât oricând înainte, iar posibilitatea de a o livra în timp real este cu adevărat o inovație uimitoare. Este o inevitabilitate, iar întrebarea principală cu privire la ray tracing este mai puțin „dacă” decât „când”.