تتبع الأشعة: ما هو وكيف يعمل

تتطور ألعاب الفيديو باستمرار، وتبحث دائمًا عن طرق جديدة لغمر اللاعب في تجارب واقعية وغامرة بشكل متزايد. واحدة من أحدث الابتكارات التي هزت الصناعة هي تتبع الأشعة أو تتبع الأشعة، وهي تقنية عرض تعد بالارتقاء بالواقعية الرسومية إلى مستوى جديد تمامًا.

تخيل أنك تدخل لعبة يتم فيها إلقاء الظلال بشكل طبيعي، وتكون الانعكاسات على الأسطح مثل الماء أو الزجاج مفصلة بشكل مدهش، وتتصرف الإضاءة بشكل أصيل بحيث يمكنك أن تشعر تقريبًا بدفء الشمس الافتراضية على بشرتك. وهذا بالضبط ما تتبع الأشعة تسعى إلى تحقيقها، وتأثيرها على تجربة الألعاب مذهل بكل بساطة.

الأسرار وراء تتبع الأشعة

ولكن كيف تعمل هذه التكنولوجيا بالضبط؟ في جوهر الأمر، تتبع الأشعة هي خوارزمية تحاكي سلوك الضوء في بيئة افتراضية. على عكس تقنيات الإضاءة التقليدية في ألعاب الفيديو، والتي تميل إلى أن تكون تقريبًا وخدعًا بصرية، فإن تتبع الشعاع يحسب بدقة كيفية تفاعل كل شعاع من الضوء مع الأشياء الموجودة في المشهد.

تخيل شعاعًا من الضوء الافتراضي يبدأ من كاميرا اللعبة وينتقل عبر البيئة الرقمية. عندما يواجه هذا الشعاع كائنًا، يتم استخدام الخوارزمية تتبع الأشعة يحدد كيفية انعكاسه أو انكساره أو امتصاصه بناءً على خصائص المادة. ثم تستمر هذه الأشعة في طريقها، وترتد من جسم إلى آخر، مما يخلق محاكاة واقعية بشكل لا يصدق للإضاءة.

أنواع مختلفة من تتبع الأشعة

هناك عدة أنواع من تتبع الشعاع، لكل منها مستويات مختلفة من التعقيد ومتطلبات الطاقة. بعض من الأكثر شيوعا هي:

• تحديد الأسطح المخفية: لا تتضمن هذه العملية الأساسية تأثيرات الظل أو الضوء في الرسوم المتحركة، ولكنها تساعد في تحديد الكائنات التي تكون مرئية من منظور الكاميرا.
• محاكاة الظل: ويستخدم مصادر الضوء المباشرة والظلال الصلبة، لكنه لا يحسب تأثيرات الانعكاس. يضيف هذا النوع من تتبع الشعاع العمق والواقعية إلى المشاهد.
• تتبع الأشعة العودية: بالإضافة إلى مصادر الضوء المباشرة والظلال الصلبة، تستخدم هذه الطريقة تتبع الأشعة لانعكاس المرآة مع الأجسام الشفافة أو العاكسة، مما يؤدي إلى إنشاء تأثيرات بصرية أكثر تعقيدًا.
• تتبع الشعاع المنتشر: هذا النوع من تتبع الشعاع يعرض حواف الظل والظلال الناعمة، بالإضافة إلى الإضاءة المباشرة والانكسار، مما يؤدي إلى إضاءة أكثر طبيعية وواقعية.
• تتبع مسار الشعاع: نموذج الإضاءة الأكثر تقدمًا، والذي يتضمن ويسجل مصادر الضوء المرئية وغير المرئية والانعكاسات والانكسارات من خلال الأجسام المضيئة، مما يؤدي إلى إنشاء محاكاة ظل واقعية للغاية وفقًا للعبة الضوء.

التأثير البصري لـ Ray Tracing في ألعاب الفيديو

نتيجة كل هذه الحسابات المعقدة هي مستوى غير مسبوق من الواقعية البصرية. مع ال تتبع الأشعة، تصبح الظلال أكثر نعومة ودقة، وتتكيف بشكل مثالي مع شكل الكائنات التي تعرضها. إن الانعكاسات على الأسطح اللامعة، مثل المعدن المصقول أو برك الماء، تظهر البيئة المحيطة بوضوح مذهل. والإضاءة العالمية، التي تحاكي كيفية ارتداد الضوء وانتشاره عبر المسرح، تخلق إحساسًا بالعمق والجو الذي لم يكن ممكنًا في السابق إلا في أفلام الرسوم المتحركة.

لكن تتبع الأشعة فهو لا يعمل على تحسين الجودة المرئية للألعاب فحسب، بل يفتح أيضًا إمكانيات إبداعية جديدة للمطورين. باستخدام هذه التقنية، يمكن للفنانين والمصممين إنشاء بيئات أكثر تعقيدًا وتفصيلاً، مع تأثيرات الإضاءة التي كان من المستحيل في السابق تحقيقها في الوقت الفعلي. من الضوء الخافت للشمعة الخافتة إلى أشعة الشمس المبهرة التي تتسلل عبر أوراق الشجر في الغابة، تتبع الأشعة يسمح بحرية إبداعية غير مسبوقة.

تتبع الأشعة على الأجهزة المحمولة

لا يقتصر تتبع الأشعة على وحدات التحكم وأجهزة الكمبيوتر المتطورة فقط. أتاحت أحدث التطورات في تكنولوجيا الهاتف المحمول للهواتف الذكية والأجهزة اللوحية الاستمتاع أيضًا بفوائدها تتبع الأشعة. شرائح مثل سامسونج إكسينوس 2200، هو كوالكوم سنابدراجون 8 الجيل الثالث و معالج MediaTek Dimensity 9200 متوافقة بالفعل مع هذه التكنولوجيا، مما يعني أن ألعاب الهاتف المحمول على وشك تحقيق قفزة كبيرة من حيث الجودة الرسومية.

تتميز هذه الرقائق المحمولة القوية بوحدات معالجة رسومات مصممة خصيصًا للتعامل مع تتبع الأشعة في الوقت الفعلي، مثل Xclipse GPU على Exynos 2200 أو إيمورتاليس-جي 715 على Dimensity 9200. ومع هذه الإمكانية، يمكن لمطوري ألعاب الهاتف المحمول إنشاء تجارب بصرية أكثر غامرة وواقعية، والارتقاء بالجودة الرسومية لألعاب الهاتف المحمول إلى مستوى لم يسبق له مثيل من قبل.

تتضمن بعض الهواتف الذكية التي تتمتع بالفعل بإمكانيات تتبع الأشعة ما يلي:

• سامسونج جالاكسي S22 وS22+ وS22 Ultra (Exynos 2200)
• Samsung Galaxy S23 وS23+ وS23 Ultra (Snapdragon 8 Gen 2)
• Vivo X90 Pro وiQOO 11 (سنابدراجون 8 الجيل الثاني)
• هاتفي Xiaomi 13 وMotorola Moto X40 (Snapdragon 8 Gen 2)
• ون بلس نورد 5 وفيفو X90 لايت (الأبعاد 9200)

نظرًا لأن المزيد من الأجهزة المحمولة تعتمد شرائح متوافقة مع تتبع الأشعةسيتمكن اللاعبون من الاستمتاع بالرسومات المذهلة وتأثيرات الإضاءة الواقعية في راحة أيديهم.

المعركة من أجل تتبع الأشعة: AMD vs Nvidia

في عالم بطاقات الرسومات الخاصة بالكمبيوتر الشخصي، يتنافس اثنان من عمالقة التكنولوجيا على تاج تتبع الأشعة: AMD y إنفيديا. قامت كلتا الشركتين بتطوير تقنيات تسريع Ray Tracing الخاصة بهما، سعياً لتقديم أفضل أداء وتوافق مع أحدث الألعاب.

كانت Nvidia أول من أطلق بطاقات الرسوميات ذات إمكانيات تتبع الأشعة مع سلسلتها GeForce RTX في عام 2018. تستخدم هذه البطاقات مراكز RT مخصصة لتسريع حسابات الإضاءة والظل في الوقت الفعلي. بالإضافة إلى ذلك، طورت Nvidia تقنية تسمى DLSS (تقنية أخذ العينات الفائقة للتعلم العميق)والتي تستخدم الذكاء الاصطناعي لتحسين الأداء وجودة الصورة في الألعاب التي تدعم Ray Tracing.

من جانبها، استجابت AMD بخطها الخاص من بطاقات الرسومات المتسارعة لتتبع الأشعة، وهو Radeon RX 6000. تستخدم هذه البطاقات بنية تسمى الحمض النووي الريبوزي 2، الذي يجمع بين نوى التظليل التقليدية ووحدات تسريع Ray Tracing. بالإضافة إلى ذلك، قامت AMD بتطوير تقنية تسمى دقة فائقة من FidelityFX (FSR)، والذي يستخدم تقنيات فائقة الدقة لتحسين الأداء والجودة المرئية في الألعاب المدعومة.

على الرغم من أن Nvidia كانت لها الريادة المبكرة من حيث دعم الألعاب وأداء Ray Tracing، إلا أن AMD قامت بسد الفجوة بأحدث عروضها. الآن، أصبح لدى اللاعبين خيار الاختيار بين العلامتين التجاريتين بناءً على تفضيلاتهم واحتياجاتهم المحددة.

تحديات ومستقبل Ray Tracing

على الرغم من التقدم المذهل في تكنولوجيا تتبع الأشعة، لا تزال هناك بعض التحديات التي يتعين التغلب عليها. هو تتبع الأشعة إنها تقنية تتطلب الكثير من العمليات الحسابية، وتتطلب قوة معالجة كبيرة لتعمل بسلاسة. وهذا يعني أنه، في الوقت الحالي، للاستمتاع الكامل بفوائد تتبع الأشعة، يجب أن يكون لديك أجهزة متطورة، مثل بطاقات الرسومات. NVIDIA RTX o AMD Radeon RX، أو وحدات التحكم بلاي ستيشن 5 y إكس بوكس ​​سيريس إكس/إس.

ومع ذلك، مع تقدم التكنولوجيا وأصبحت الأجهزة أكثر قوة ويمكن الوصول إليها، فمن المرجح أن نشهد اعتماداً أوسع لهذه التقنية تتبع الأشعة في صناعة ألعاب الفيديو. يستكشف المطورون والاستوديوهات طرقًا إبداعية للاستفادة من هذه التقنية لإنشاء تجارب بصرية أكثر تأثيرًا وغامرة. من ألعاب المغامرات إلى أجهزة المحاكاة الرياضية، يمتلك تتبع الأشعة القدرة على تغيير الطريقة التي ندرك بها ونغمر أنفسنا في العوالم الافتراضية.

الاستعداد لعصر جديد من الواقعية الرسومية

El تتبع الأشعة يمثل علامة فارقة مثيرة في تطور رسومات ألعاب الفيديو. ومع تحسين هذه التكنولوجيا وتسهيل الوصول إليها، يمكننا أن نتوقع رؤية ألعاب بمستوى من الواقعية البصرية لم نكن نحلم به إلا من قبل. تتضافر الظلال الناعمة والمفصلة والانعكاسات المذهلة والإضاءة التي تبدو وكأنها تكتسب حياة خاصة بها لتخلق تجارب غامرة تطمس الخط الفاصل بين الواقعي والافتراضي.

لذا استعد للانغماس في عوالم افتراضية أكثر جاذبية من أي وقت مضى. مع ال تتبع الأشعة كمعيار جديد في رسومات ألعاب الفيديو، نحن على وشك ثورة بصرية تعد بأخذنا إلى أماكن لم نتخيلها من قبل. مستقبل الألعاب مشرق، وتتبع الأشعة هو المفتاح لفتح إمكاناتها الكاملة.

تعجب بالتفاصيل المذهلة ودع نفسك محاطًا بسحر تتبع الأشعة. لن تعود ألعاب الفيديو كما كانت أبدًا، وهذا شيء يجب أن نحتفل به. استعد لعصر جديد من الواقعية الرسومية وانغمس في التجارب التي ستتحدى حواسك وتنقلك إلى عوالم تفوق خيالك.