Ray Tracing: kas tas ir un kā tas darbojas

Videospēles nepārtraukti attīstās, vienmēr meklējot jaunus veidus, kā iegremdēt spēlētāju arvien reālistiskākā un ieskaujošākā pieredzē. Viens no jaunākajiem jauninājumiem, kas satricinājis nozari, ir Ray Tracing vai staru izsekošana, renderēšanas tehnika, kas sola pacelt grafisko reālismu pilnīgi jaunā līmenī.

Iedomājieties, ka ieejat spēlē, kur ēnas tiek metamas dabiski, atspīdumi uz virsmām, piemēram, ūdens vai stikla, ir pārsteidzoši detalizēti, un apgaismojums darbojas tik autentiski, ka jūs gandrīz varat sajust virtuālās saules siltumu uz savas ādas. Tas ir tieši tas, ko Staru izsekošana cenšas sasniegt, un tā ietekme uz spēļu pieredzi ir vienkārši pārsteidzoša.

Ray Tracing noslēpumi

Bet kā tieši šī tehnoloģija darbojas? Būtībā, Staru izsekošana ir algoritms, kas simulē gaismas uzvedību virtuālajā vidē. Atšķirībā no tradicionālajām apgaismojuma metodēm videospēlēs, kas parasti ir tuvinājumi un vizuāli triki, staru izsekošana rūpīgi aprēķina, kā katrs gaismas stars mijiedarbojas ar objektiem ainā.

Iedomājieties virtuālās gaismas staru, kas sākas no spēles kameras un ceļo pa digitālo vidi. Kad šis stars sastopas ar objektu, algoritms Staru izsekošana nosaka, kā tas tiek atstarots, lauzts vai absorbēts, pamatojoties uz materiāla īpašībām. Pēc tam šie stari turpina savu ceļu, lēkājot no objekta uz objektu, radot neticami reālistisku apgaismojuma simulāciju.

Dažādi staru izsekošanas veidi

Ir vairāki staru izsekošanas veidi, un katram ir atšķirīgs sarežģītības līmenis un jaudas prasības. Daži no visizplatītākajiem ir:

• Slēpto virsmu noteikšana: Šis pamatprocess animācijā neietver ēnu vai gaismas efektus, bet palīdz noteikt, kuri objekti ir redzami no kameras perspektīvas.
• Ēnu simulācija: Tas izmanto tiešus gaismas avotus un cietas ēnas, bet neaprēķina atstarošanas efektus. Šis staru izsekošanas veids ainām piešķir dziļumu un reālismu.
• Rekursīvā staru izsekošana: Papildus tiešiem gaismas avotiem un cietajām ēnām šī metode izmanto staru izsekošanu spoguļa atspoguļošanai ar caurspīdīgiem vai atstarojošiem objektiem, radot sarežģītākus vizuālos efektus.
• Izkliedētā staru izsekošana: Šis staru izsekošanas veids papildus tiešajam apgaismojumam un refrakcijai atveido umbra/pusumbra malas un mīkstas ēnas, tādējādi radot dabiskāku un reālistiskāku apgaismojumu.
• Ceļa staru izsekošana: Vismodernākais apgaismojuma modelis, kas ietver un reģistrē redzamus un neredzamus gaismas avotus, atstarojumus un refrakcijas caur apgaismotiem objektiem, radot ļoti reālistiskas ēnu simulācijas atbilstoši gaismas spēlei.

Ray Tracing vizuālā ietekme videospēlēs

Visa šī sarežģītā aprēķina rezultāts ir bezprecedenta vizuālā reālisma līmenis. Ar Staru izsekošana, ēnas kļūst maigākas un precīzākas, lieliski pielāgojoties to objektu formai, kas tās projicē. Atspīdumi uz spīdīgām virsmām, piemēram, pulēta metāla vai ūdens peļķēm, satriecoši skaidri parāda apkārtējo vidi. Un globālais apgaismojums, kas simulē, kā gaisma atlec un izplatās pa skatuvi, rada dziļuma un atmosfēras sajūtu, kas iepriekš bija iespējama tikai animācijas filmās.

Pero el Staru izsekošana Tas ne tikai uzlabo spēļu vizuālo kvalitāti, bet arī paver jaunas radošas iespējas izstrādātājiem. Izmantojot šo tehnoloģiju, mākslinieki un dizaineri var izveidot sarežģītāku un detalizētāku vidi ar apgaismojuma efektiem, kurus iepriekš nebija iespējams sasniegt reāllaikā. No mirgojošas sveces blāvas gaismas līdz žilbinošajiem saules stariem, kas filtrējas cauri meža lapotnēm, Staru izsekošana pieļauj nepieredzētu radošo brīvību.

Ray Tracing mobilajās ierīcēs

Staru izsekošana neaprobežojas tikai ar augstākās klases konsolēm un personālajiem datoriem. Jaunākie sasniegumi mobilo tehnoloģiju jomā ir ļāvuši arī viedtālruņiem un planšetdatoriem izmantot priekšrocības Staru izsekošana. Mikroshēmas, piemēram Samsung Exynos 2200, viņš Qualcomm Snapdragon 8 (2. paaudze) un MediaTek Dimensity 9200 jau ir saderīgas ar šo tehnoloģiju, kas nozīmē, ka mobilās spēles gatavojas veikt lielu lēcienu grafiskās kvalitātes ziņā.

Šajās jaudīgajās mobilajās mikroshēmās ir īpaši izstrādāti GPU, lai apstrādātu reāllaika staru izsekošanu, piemēram, Xclipse GPU uz Exynos 2200 vai Immortalis-G715 uz Dimensity 9200. Izmantojot šo iespēju, mobilo spēļu izstrādātāji var radīt iespaidīgāku un reālistiskāku vizuālo pieredzi, paaugstinot mobilo spēļu grafisko kvalitāti līdz šim nepieredzētā līmenī.

Daži viedtālruņi, kuriem jau ir staru izsekošanas iespējas, ir:

• Samsung Galaxy S22, S22+ un S22 Ultra (Exynos 2200)
• Samsung Galaxy S23, S23+ un S23 Ultra (Snapdragon 8 Gen 2)
• Vivo X90 Pro un iQOO 11 (Snapdragon 8 Gen 2)
• Xiaomi 13 un Motorola Moto X40 (Snapdragon 8 Gen 2)
• OnePlus Nord 5 un Vivo X90 Lite (9200 izmērs)

Tā kā arvien vairāk mobilo ierīču pieņem mikroshēmojumus, kas ir saderīgi ar Staru izsekošana, spēlētāji varēs baudīt satriecošu grafiku un reālistiskus gaismas efektus plaukstā.

Cīņa par Ray Tracing: AMD pret Nvidia

Datoru grafisko karšu pasaulē par staru izsekošanas kroni pretendē divi tehnoloģiju giganti: AMD y Nvidia. Abi uzņēmumi ir izstrādājuši savas Ray Tracing paātrināšanas tehnoloģijas, cenšoties piedāvāt vislabāko veiktspēju un saderību ar jaunākajām spēlēm.

Nvidia bija pirmā, kas ar savām sērijām izlaida grafiskās kartes ar staru izsekošanas iespējām GeForce RTX 2018. gadā. Šīs kartes izmanto īpašus RT kodolus, lai paātrinātu apgaismojuma un ēnu aprēķinus reāllaikā. Turklāt Nvidia ir izstrādājusi tehnoloģiju, ko sauc DLSS (dziļās mācīšanās superizlase), kas izmanto mākslīgo intelektu, lai uzlabotu veiktspēju un attēla kvalitāti spēlēs, kas atbalsta Ray Tracing.

Savukārt AMD ir atbildējis ar savu staru izsekošanas paātrināto grafisko karšu līniju, Radeon RX 6000. Šīs kartes izmanto arhitektūru, ko sauc RDNA 2, kas apvieno tradicionālos ēnotāju kodolus ar Ray Tracing paātrinājuma vienībām. Turklāt AMD ir izstrādājis tehnoloģiju, ko sauc FidelityFX Super Resolution (FSR), kurā tiek izmantotas augstas izšķirtspējas metodes, lai uzlabotu veiktspēju un vizuālo kvalitāti atbalstītajās spēlēs.

Lai gan Nvidia bija agrīnā vadībā spēļu atbalsta un Ray Tracing veiktspējas ziņā, AMD ar saviem jaunākajiem piedāvājumiem ir samazinājies. Tagad spēlētājiem ir iespēja izvēlēties starp abiem zīmoliem, pamatojoties uz viņu īpašajām vēlmēm un vajadzībām.

Ray Tracing izaicinājumi un nākotne

Neskatoties uz iespaidīgajiem sasniegumiem staru izsekošanas tehnoloģijā, joprojām ir jāpārvar daži izaicinājumi. Viņš Staru izsekošana Tā ir skaitļošanas ziņā prasīga tehnika, kuras nevainojamai darbībai ir nepieciešama ievērojama apstrādes jauda. Tas nozīmē, ka pagaidām, lai pilnībā izmantotu staru izsekošanas priekšrocības, jums ir nepieciešama vismodernākā aparatūra, piemēram, grafiskās kartes. NVIDIA RTX o AMD Radeon RXvai konsolēm PlayStation 5 y Xbox Series X/S.

Tomēr, attīstoties tehnoloģijām un aparatūrai kļūstot jaudīgākai un pieejamākai, mēs, visticamāk, redzēsim plašāku šīs sistēmas ieviešanu Staru izsekošana videospēļu industrijā. Izstrādātāji un studijas pēta radošus veidus, kā izmantot šo tehniku, lai radītu ietekmīgāku un visaptverošāku vizuālo pieredzi. No piedzīvojumu spēlēm līdz sporta simulatoriem, staru izsekošana var pārveidot veidu, kā mēs uztveram un iegremdējamies virtuālajās pasaulēs.

Sagatavojieties jaunam grafiskā reālisma laikmetam

El Staru izsekošana ir aizraujošs pavērsiens videospēļu grafikas attīstībā. Tā kā šī tehnoloģija tiek pilnveidota un kļūst pieejamāka, mēs varam sagaidīt spēles ar tādu vizuālā reālisma līmeni, par kādu iepriekš varējām tikai sapņot. Mīkstas, detalizētas ēnas, satriecoši atspīdumi un apgaismojums, kas, šķiet, sāk dzīvot savu dzīvi, apvienojas, radot ieskaujošu pieredzi, kas izjauc robežu starp virtuālo un reālo.

Tāpēc sagatavojieties iegremdēties virtuālajās pasaulēs, kas ir valdzinošākas nekā jebkad agrāk. Ar Staru izsekošana Kā jauns videospēļu grafikas standarts mēs esam uz vizuālas revolūcijas sliekšņa, kas sola mūs aizvest uz vietām, kuras mēs nekad iepriekš neesam iedomājušies. Spēļu nākotne ir gaiša, un staru izsekošana ir atslēga, lai pilnībā atraisītu tās potenciālu.

Apbrīnojiet pārsteidzošās detaļas un ļaujiet sevi apņemt burvībai Staru izsekošana. Videospēles nekad nebūs tādas pašas, un tas ir kaut kas, ko mums vajadzētu svinēt. Sagatavojieties jaunai grafiskā reālisma ērai un iegremdējieties pieredzē, kas izaicinās jūsu sajūtas un pārvedīs jūs uz pasaulēm, kas pārsniedz jūsu iztēli.