Ray Tracing: คืออะไรและทำงานอย่างไร

วิดีโอเกมมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง โดยมองหาวิธีใหม่ๆ อยู่เสมอเพื่อให้ผู้เล่นดื่มด่ำกับประสบการณ์ที่สมจริงและดื่มด่ำมากขึ้น หนึ่งในนวัตกรรมใหม่ล่าสุดที่สั่นสะเทือนวงการอุตสาหกรรมก็คือ Ray Tracing หรือ Ray Tracingซึ่งเป็นเทคนิคการเรนเดอร์ที่สัญญาว่าจะยกระดับความสมจริงของกราฟิกขึ้นไปอีกระดับ

ลองนึกภาพการเข้าสู่เกมที่มีเงาเกิดขึ้นตามธรรมชาติ การสะท้อนบนพื้นผิวเช่นน้ำหรือกระจกมีรายละเอียดที่น่าประหลาดใจ และแสงมีพฤติกรรมที่สมจริงจนคุณแทบจะสัมผัสได้ถึงความอบอุ่นของดวงอาทิตย์เสมือนจริงบนผิวหนังของคุณ นี่คือสิ่งที่ เรย์ติดตาม พยายามที่จะบรรลุเป้าหมาย และผลกระทบต่อประสบการณ์การเล่นเกมก็น่าทึ่งมาก

ความลับเบื้องหลัง Ray Tracing

แต่เทคโนโลยีนี้ทำงานอย่างไรกันแน่? โดยพื้นฐานแล้ว เรย์ติดตาม เป็นอัลกอริธึมที่จำลองพฤติกรรมของแสงในสภาพแวดล้อมเสมือนจริง แตกต่างจากเทคนิคการจัดแสงแบบดั้งเดิมในวิดีโอเกม ซึ่งมักจะเป็นการประมาณค่าและเทคนิคการมองเห็น การติดตามรังสีจะคำนวณอย่างพิถีพิถันว่ารังสีแต่ละดวงมีปฏิสัมพันธ์กับวัตถุในฉากอย่างไร

ลองจินตนาการถึงลำแสงเสมือนจริงที่เริ่มต้นจากกล้องเกมและเดินทางผ่านสภาพแวดล้อมดิจิทัล เมื่อรังสีนี้ไปพบกับวัตถุอัลกอริธึม เรย์ติดตาม กำหนดวิธีการสะท้อน หักเห หรือดูดซับโดยพิจารณาจากคุณสมบัติของวัสดุ จากนั้นรังสีเหล่านี้จะดำเนินต่อไปในเส้นทางของมัน โดยสะท้อนจากวัตถุหนึ่งไปอีกวัตถุหนึ่ง ทำให้เกิดการจำลองแสงที่สมจริงอย่างเหลือเชื่อ

Ray Tracing ประเภทต่างๆ

การติดตามรังสีมีหลายประเภท แต่ละประเภทมีระดับความซับซ้อนและความต้องการพลังงานที่แตกต่างกัน บางส่วนที่พบบ่อยที่สุดคือ:

• การกำหนดพื้นผิวที่ซ่อนอยู่: กระบวนการพื้นฐานนี้ไม่รวมถึงเอฟเฟกต์เงาหรือแสงในภาพเคลื่อนไหว แต่ช่วยกำหนดว่าวัตถุใดที่มองเห็นได้จากมุมมองของกล้อง
• การจำลองเงา: ใช้แหล่งกำเนิดแสงโดยตรงและเงาแข็ง แต่ไม่ได้คำนวณเอฟเฟกต์การสะท้อน การติดตามรังสีชนิดนี้จะเพิ่มความลึกและความสมจริงให้กับฉากต่างๆ
• การติดตามรังสีแบบเรียกซ้ำ: นอกเหนือจากแหล่งกำเนิดแสงโดยตรงและเงาแข็งแล้ว วิธีการนี้ยังใช้การติดตามรังสีสำหรับการสะท้อนของกระจกด้วยวัตถุโปร่งแสงหรือสะท้อนแสง ทำให้เกิดเอฟเฟ็กต์ภาพที่มีความซับซ้อนมากขึ้น
• การติดตามรังสีแบบกระจาย: การติดตามรังสีประเภทนี้แสดงขอบร่มเงา/เงามัวและเงาที่นุ่มนวล นอกเหนือจากการส่องสว่างโดยตรงและการหักเหของแสง ส่งผลให้ได้แสงที่เป็นธรรมชาติและสมจริงมากขึ้น
• การติดตามเส้นทางรังสี: โมเดลการจัดแสงที่ทันสมัยที่สุด ซึ่งรวมถึงและบันทึกแหล่งกำเนิดแสงที่มองเห็นและมองไม่เห็น การสะท้อน และการหักเหของแสงผ่านวัตถุที่มีแสงสว่าง สร้างการจำลองเงาที่สมจริงอย่างมากตามการเล่นของแสง

ผลกระทบด้านภาพของ Ray Tracing ในวิดีโอเกม

ผลลัพธ์ของการคำนวณที่ซับซ้อนทั้งหมดนี้ทำให้ได้ภาพสมจริงในระดับที่ไม่เคยมีมาก่อน กับ เรย์ติดตามเงาจะนุ่มนวลขึ้นและแม่นยำยิ่งขึ้น โดยปรับให้เข้ากับรูปร่างของวัตถุที่ฉายภาพได้อย่างสมบูรณ์แบบ การสะท้อนบนพื้นผิวมันวาว เช่น โลหะขัดเงาหรือแอ่งน้ำ แสดงสภาพแวดล้อมโดยรอบด้วยความชัดเจนอันน่าทึ่ง และการส่องสว่างทั่วโลกซึ่งจำลองการสะท้อนของแสงและกระจายไปทั่วเวที สร้างความรู้สึกถึงความลึกและบรรยากาศที่ก่อนหน้านี้ทำได้ในภาพยนตร์แอนิเมชั่นเท่านั้น

แต่ เรย์ติดตาม ไม่เพียงปรับปรุงคุณภาพภาพของเกมเท่านั้น แต่ยังเปิดโอกาสสร้างสรรค์ใหม่ๆ สำหรับนักพัฒนาอีกด้วย ด้วยเทคโนโลยีนี้ ศิลปินและนักออกแบบสามารถสร้างสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อนและมีรายละเอียดมากขึ้น พร้อมด้วยเอฟเฟกต์แสงที่ก่อนหน้านี้ไม่สามารถทำได้แบบเรียลไทม์ ตั้งแต่แสงเทียนริบหรี่ไปจนถึงแสงตะวันที่ส่องผ่านใบไม้ในป่า เรย์ติดตาม ช่วยให้มีอิสระในการสร้างสรรค์อย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน

Ray Tracing บนอุปกรณ์เคลื่อนที่

Ray Tracing ไม่ได้จำกัดอยู่เพียงคอนโซลและพีซีระดับไฮเอนด์เท่านั้น ความก้าวหน้าล่าสุดในเทคโนโลยีมือถือทำให้สมาร์ทโฟนและแท็บเล็ตได้รับประโยชน์จาก เรย์ติดตาม- ชิปเซ็ตเช่น Samsung Exynos 2200, Qualcomm Snapdragon 8 Gen2 และ y ขนาด MediaTek 9200 เข้ากันได้กับเทคโนโลยีนี้แล้ว ซึ่งหมายความว่าเกมมือถือกำลังจะก้าวกระโดดครั้งใหญ่ในด้านคุณภาพกราฟิก

ชิปเคลื่อนที่อันทรงพลังเหล่านี้มี GPU ที่ออกแบบมาเป็นพิเศษเพื่อรองรับ Ray Tracing แบบเรียลไทม์ เช่น Xclipse GPU บน Exynos 2200 หรือ อมตะ-G715 บน Dimensity 9200 ด้วยความสามารถนี้ นักพัฒนาเกมมือถือสามารถสร้างประสบการณ์ภาพที่สมจริงและสมจริงยิ่งขึ้น โดยยกระดับคุณภาพกราฟิกของเกมมือถือไปสู่ระดับที่ไม่เคยมีมาก่อน

สมาร์ทโฟนบางรุ่นที่มีความสามารถในการติดตามรังสีอยู่แล้ว ได้แก่:

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

เนื่องจากอุปกรณ์เคลื่อนที่จำนวนมากใช้ชิปเซ็ตที่รองรับ เรย์ติดตามผู้เล่นจะสามารถเพลิดเพลินกับกราฟิกที่น่าทึ่งและเอฟเฟกต์แสงที่สมจริงบนฝ่ามือของพวกเขา

การต่อสู้เพื่อ Ray Tracing: AMD กับ Nvidia

ในโลกของกราฟิกการ์ดพีซี สองยักษ์ใหญ่ด้านเทคโนโลยีกำลังแย่งชิงมงกุฎแห่ง Ray Tracing: เอเอ็มดี y Nvidia- ทั้งสองบริษัทได้พัฒนาเทคโนโลยีการเร่งความเร็ว Ray Tracing ของตนเอง โดยพยายามนำเสนอประสิทธิภาพที่ดีที่สุดและความเข้ากันได้กับเกมล่าสุด

Nvidia เป็นเจ้าแรกที่เปิดตัวกราฟิกการ์ดที่มีความสามารถในการติดตามรังสีพร้อมกับซีรีย์นี้ GeForceRTX ในปี 2018 การ์ดเหล่านี้ใช้แกน RT เฉพาะเพื่อเร่งการคำนวณแสงและเงาแบบเรียลไทม์ นอกจากนี้ Nvidia ยังได้พัฒนาเทคโนโลยีที่เรียกว่า DLSS (การสุ่มตัวอย่างขั้นสูงสำหรับการเรียนรู้เชิงลึก)ซึ่งใช้ปัญญาประดิษฐ์เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพและคุณภาพของภาพในเกมที่รองรับ Ray Tracing

ในส่วนของ AMD ได้ตอบสนองด้วยกลุ่มผลิตภัณฑ์กราฟิกการ์ดเร่งความเร็วการติดตามรังสีของตัวเอง Radeon RX 6000- การ์ดเหล่านี้ใช้สถาปัตยกรรมที่เรียกว่า RDNA2ซึ่งรวมแกนเชเดอร์แบบดั้งเดิมเข้ากับหน่วยเร่งความเร็ว Ray Tracing นอกจากนี้ AMD ยังได้พัฒนาเทคโนโลยีที่เรียกว่า FidelityFX ความละเอียดสูง (FSR)ซึ่งใช้เทคนิคความละเอียดสูงพิเศษเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพและคุณภาพของภาพในเกมที่รองรับ

แม้ว่า Nvidia จะเป็นผู้นำในช่วงต้นในแง่ของการรองรับการเล่นเกมและประสิทธิภาพของ Ray Tracing แต่ AMD ก็ได้ปิดช่องว่างด้วยข้อเสนอล่าสุด ตอนนี้ผู้เล่นมีตัวเลือกให้เลือกระหว่างทั้งสองแบรนด์ตามความต้องการและความต้องการเฉพาะของพวกเขา

ความท้าทายและอนาคตของ Ray Tracing

แม้จะมีความก้าวหน้าที่น่าประทับใจในเทคโนโลยี Ray Tracing แต่ก็ยังมีความท้าทายบางประการที่ต้องเอาชนะ เขา เรย์ติดตาม เป็นเทคนิคที่ต้องใช้การคำนวณ ซึ่งต้องใช้พลังการประมวลผลจำนวนมากเพื่อให้ทำงานได้อย่างราบรื่น ซึ่งหมายความว่า ในตอนนี้ หากต้องการได้รับประโยชน์จาก Ray Tracing อย่างเต็มที่ คุณจะต้องมีฮาร์ดแวร์ที่ล้ำสมัย เช่น กราฟิกการ์ด NVIDIA RTX o เอเอ็มดี Radeon RXหรือคอนโซล เพลย์สเต 5 y Xbox Series X / S.

อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีและฮาร์ดแวร์มีประสิทธิภาพและเข้าถึงได้มากขึ้น เราจึงมีแนวโน้มที่จะเห็นการนำเทคโนโลยีนี้ไปใช้ในวงกว้างมากขึ้น เรย์ติดตาม ในอุตสาหกรรมวิดีโอเกม นักพัฒนาและสตูดิโอกำลังสำรวจวิธีที่สร้างสรรค์เพื่อใช้ประโยชน์จากเทคนิคนี้เพื่อสร้างประสบการณ์การรับชมภาพที่น่าตื่นตาตื่นใจและน่าประทับใจยิ่งขึ้น ตั้งแต่เกมผจญภัยไปจนถึงเครื่องจำลองกีฬา Ray Tracing มีศักยภาพในการเปลี่ยนแปลงวิธีที่เรารับรู้และดื่มด่ำไปกับโลกเสมือนจริง

เตรียมพร้อมสำหรับยุคใหม่ของกราฟิกสมจริง

El เรย์ติดตาม แสดงถึงเหตุการณ์สำคัญที่น่าตื่นเต้นในวิวัฒนาการของกราฟิกวิดีโอเกม เนื่องจากเทคโนโลยีนี้ได้รับการปรับปรุงและเข้าถึงได้มากขึ้น เราจึงสามารถคาดหวังที่จะได้เห็นเกมที่มีความสมจริงของภาพในระดับที่เราเคยฝันถึงมาก่อน เงาที่นุ่มนวลและมีรายละเอียด การสะท้อนที่น่าทึ่ง และแสงที่ดูเหมือนมีชีวิตในตัวเอง ทั้งหมดนี้รวมกันเพื่อสร้างประสบการณ์ที่ดื่มด่ำซึ่งเบลอเส้นแบ่งระหว่างภาพเสมือนและภาพจริง

เตรียมตัวดำดิ่งสู่โลกเสมือนจริงที่น่าดึงดูดยิ่งกว่าที่เคย กับ เรย์ติดตาม ในฐานะมาตรฐานใหม่ในกราฟิกวิดีโอเกม เรากำลังเข้าใกล้การปฏิวัติด้านภาพที่สัญญาว่าจะพาเราไปยังสถานที่ที่เราไม่เคยจินตนาการมาก่อน อนาคตของการเล่นเกมนั้นสดใส และ Ray Tracing คือกุญแจสำคัญในการปลดล็อกศักยภาพสูงสุด

ตื่นตาไปกับรายละเอียดที่น่าทึ่งและปล่อยให้ตัวเองถูกห่อหุ้มด้วยความมหัศจรรย์ของ เรย์ติดตาม- วิดีโอเกมจะไม่เหมือนเดิมอีกต่อไป และนั่นคือสิ่งที่เราควรเฉลิมฉลอง เตรียมพร้อมสำหรับยุคใหม่ของกราฟิกสมจริงและดื่มด่ำไปกับประสบการณ์ที่จะท้าทายประสาทสัมผัสของคุณ และนำคุณไปสู่โลกเหนือจินตนาการของคุณ