Ray Tracing: Vad det är och hur det fungerar

Videospel utvecklas ständigt och letar alltid efter nya sätt att fördjupa spelaren i allt mer realistiska och uppslukande upplevelser. En av de senaste innovationerna som har skakat branschen är Ray Tracing eller ray tracing, en renderingsteknik som lovar att ta grafisk realism till en helt ny nivå.

Föreställ dig att gå in i ett spel där skuggor kastas naturligt, reflektioner på ytor som vatten eller glas är förvånansvärt detaljerade och belysningen beter sig så autentiskt att du nästan kan känna värmen från den virtuella solen på din hud. Detta är precis vad Ray-spårning försöker uppnå, och dess inverkan på spelupplevelsen är helt enkelt häpnadsväckande.

Hemligheterna bakom Ray Tracing

Men exakt hur fungerar denna teknik? I huvudsak Ray-spårning är en algoritm som simulerar ljusets beteende i en virtuell miljö. Till skillnad från traditionella ljustekniker i videospel, som tenderar att vara approximationer och visuella trick, beräknar strålspårning noggrant hur varje ljusstråle interagerar med objekt i scenen.

Föreställ dig en stråle av virtuellt ljus som börjar från spelkameran och färdas genom den digitala miljön. När denna stråle möter ett objekt, algoritmen Ray-spårning bestämmer hur det reflekteras, bryts eller absorberas baserat på materialets egenskaper. Dessa strålar fortsätter sedan på sin väg, studsar från objekt till objekt, vilket skapar en otroligt realistisk simulering av belysning.

Olika typer av Ray Tracing

Det finns flera typer av strålspårning, var och en med olika nivåer av komplexitet och effektkrav. Några av de vanligaste är:

• Bestämning av dolda ytor: Denna grundläggande process inkluderar inte skugg- eller ljuseffekter i animeringen, men hjälper till att avgöra vilka objekt som är synliga från kamerans perspektiv.
• Skuggsimulering: Den använder direkta ljuskällor och hårda skuggor, men beräknar inte reflektionseffekter. Denna typ av strålspårning tillför djup och realism till scenerna.
• Rekursiv strålspårning: Förutom direkta ljuskällor och hårda skuggor använder den här metoden strålspårning för spegelreflektion med genomskinliga eller reflekterande föremål, vilket skapar mer sofistikerade visuella effekter.
• Spårning av diffusa strålar: Denna typ av strålspårning återger umbra/penumbra-kanter och mjuka skuggor, förutom direkt belysning och brytning, vilket resulterar i mer naturlig och realistisk belysning.
• Vägstrålningsspårning: Den mest avancerade belysningsmodellen, som inkluderar och registrerar synliga och osynliga ljuskällor, reflektioner och brytningar genom upplysta objekt, vilket skapar mycket realistiska skuggsimuleringar enligt ljusets spel.

Den visuella effekten av Ray Tracing i videospel

Resultatet av alla dessa komplexa beräkningar är en oöverträffad nivå av visuell realism. Med Ray-spårning, skuggorna blir mjukare och mer exakta och anpassar sig perfekt till formen på objekten som projicerar dem. Reflektioner på blanka ytor, som polerad metall eller vattenpölar, visar den omgivande miljön med enastående klarhet. Och global belysning, som simulerar hur ljuset studsar och sprider sig över scenen, skapar en känsla av djup och atmosfär som tidigare bara var möjlig i animerade filmer.

Men Ray-spårning Det förbättrar inte bara den visuella kvaliteten på spel, utan öppnar också för nya kreativa möjligheter för utvecklare. Med denna teknik kan konstnärer och designers skapa mer komplexa och detaljerade miljöer, med ljuseffekter som tidigare var omöjliga att uppnå i realtid. Från det svaga ljuset från ett flimrande ljus till de bländande solljusstrålarna som filtrerar genom lövverket i en skog, Ray-spårning ger oöverträffad kreativ frihet.

Ray Tracing på mobila enheter

Strålspårning är inte bara begränsad till avancerade konsoler och datorer. De senaste framstegen inom mobilteknik har gjort det möjligt för smartphones och surfplattor att också dra nytta av fördelarna med Ray-spårning. Chipset som Samsung Exynos 2200, The Qualcomm Snapdragon 8 Gen2 och MediaTek Dimension 9200 är redan kompatibla med denna teknik, vilket gör att mobilspel är på väg att ta ett stort steg vad gäller grafisk kvalitet.

Dessa kraftfulla mobila chips har specialdesignade GPU:er för att hantera strålspårning i realtid, som t.ex Xclipse GPU på Exynos 2200 eller Immortalis-G715 på Dimensity 9200. Med denna kapacitet kan mobilspelsutvecklare skapa mer uppslukande och realistiska visuella upplevelser och ta den grafiska kvaliteten på mobilspel till en nivå som aldrig tidigare skådats.

Några av de smartphones som redan har strålspårningsfunktioner inkluderar:

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

Allt eftersom fler mobila enheter antar chipsets kompatibla med Ray-spårning, kommer spelare att kunna njuta av fantastisk grafik och realistiska ljuseffekter i sina händer.

Kampen om Ray Tracing: AMD vs Nvidia

I en värld av PC-grafikkort tävlar två teknikjättar om strålspårningskronan: AMD y Nvidia. Båda företagen har utvecklat sina egna Ray Tracing-accelerationsteknologier i syfte att erbjuda bästa prestanda och kompatibilitet med de senaste spelen.

Nvidia var först med att släppa grafikkort med ray tracing-kapacitet, med sin serie GeForce RTX under 2018. Dessa kort använder dedikerade RT-kärnor för att påskynda belysnings- och skuggberäkningar i realtid. Dessutom har Nvidia utvecklat en teknik som kallas DLSS (Deep Learning Super Sampling), som använder artificiell intelligens för att förbättra prestanda och bildkvalitet i spel som stöder Ray Tracing.

AMD har för sin del svarat med sin egen linje av ray-tracing accelererade grafikkort, Radeon RX 6000. Dessa kort använder en arkitektur som kallas RDNA 2, som kombinerar traditionella shader-kärnor med Ray Tracing-accelerationsenheter. Dessutom har AMD utvecklat en teknik som kallas FidelityFX Super Resolution (FSR), som använder superupplösningstekniker för att förbättra prestanda och visuell kvalitet i spel som stöds.

Även om Nvidia hade ett tidigt försprång när det gäller spelstöd och Ray Tracing-prestanda, har AMD minskat gapet med sina senaste erbjudanden. Nu har spelare möjlighet att välja mellan båda varumärkena baserat på deras specifika preferenser och behov.

Utmaningarna och framtiden för Ray Tracing

Trots imponerande framsteg inom strålspårningsteknik finns det fortfarande vissa utmaningar att övervinna. han Ray-spårning Det är en beräkningskrävande teknik som kräver betydande processorkraft för att fungera smidigt. Detta innebär att du för närvarande måste ha avancerad hårdvara, som grafikkort, för att kunna dra full nytta av fördelarna med strålspårning. NVIDIA RTX o AMD Radeon RX, eller konsolerna PlayStation 5 y Xbox Series X / S.

Men när tekniken går framåt och hårdvaran blir mer kraftfull och tillgänglig kommer vi sannolikt att se en bredare användning av Ray-spårning i videospelsindustrin. Utvecklare och studior undersöker kreativa sätt att utnyttja denna teknik för att skapa mer effektfulla och uppslukande visuella upplevelser. Från äventyrsspel till sportsimulatorer, ray tracing har potential att förändra hur vi uppfattar och fördjupar oss i virtuella världar.

Förbered dig på en ny era av grafisk realism

El Ray-spårning representerar en spännande milstolpe i utvecklingen av videospelsgrafik. Eftersom denna teknik förfinas och blir mer tillgänglig kan vi förvänta oss att se spel med en nivå av visuell realism som vi bara kunde drömma om tidigare. Mjuka, detaljerade skuggor, fantastiska reflektioner och belysning som verkar få sitt eget liv kombineras för att skapa uppslukande upplevelser som suddar ut gränsen mellan virtuellt och verkligt.

Så gör dig redo att fördjupa dig i virtuella världar som är mer fängslande än någonsin. Med Ray-spårning Som den nya standarden inom videospelsgrafik står vi på gränsen till en visuell revolution som lovar att ta oss till platser vi aldrig tidigare har föreställt oss. Framtiden för spel är ljus, och ray tracing är nyckeln till att låsa upp dess fulla potential.

Förundras över de fantastiska detaljerna och låt dig omslutas av magin Ray-spårning. TV-spel kommer aldrig att bli detsamma, och det är något vi bör fira. Förbered dig för en ny era av grafisk realism och fördjupa dig i upplevelser som kommer att utmana dina sinnen och föra dig till världar bortom din fantasi.