Что такое трассировка лучей?

Что такое трассировка лучей и насколько она важна в играх?

Проще говоря, трассировка лучей — это имитация взаимодействия света с виртуальными объектами в реальном времени, как если бы это было в реальном мире.

При эффективном выполнении она улучшает качество детализации визуализируемой графики на очень высоком уровне, делая игровой процесс еще более реалистичным, чем когда-либо прежде.

Но, как многие уже знают, концепция векторов света в реальном времени — это гораздо больше, чем просто улучшение внешнего вида.

Как работает трассировка лучей?

Трассировка лучей пытается имитировать взаимодействие естественного света с математически определенными путями вдоль воображаемого глаза и виртуальной среды, которую он «видит».

Каждый пиксель, отображаемый на экране, является результатом смоделированного луча света, который вычисляет, где он должен отражаться от места, куда смотрит глаз (или любая среда просмотра).

Как и ожидалось, цветовые свойства поверхностей, затронутых этим процессом, могут динамически меняться, просто переключая углы обзора или перемещая объекты.

Так же, как объекты в реальном мире меняют свои свойства теней или яркость при приближении или удалении от источника света.

Почему трассировка лучей так важна?

Трассировка лучей важна, потому что она теоретически пропускает ручной труд предустановленного или основанного на движке графического освещения и вместо этого использует эти вычисления для динамических световых эффектов в реальном времени.

Поскольку вычисления лучей света оптимизируют взаимодействие этих векторов в каждой доступной точке поверхности, это также создает гораздо более реалистичные отражения и цветовые тона.

Это отличается от традиционных методов освещения в графическом дизайне, где каждое изменение пикселя должно быть тщательно изменено вручную.

Эффекты освещения на обычных графических ресурсах будут работать только для заранее заданного количества изменений, внесенных его дизайнером.

Даже при использовании современных графических движков существует предельное ограничение того, как программное обеспечение для рендеринга может «предполагать» взаимодействие света, оставляя то, что должно быть идеально отражающими поверхностями в играх, в виде обобщенных зеркальных фонов.

Растеризация против трассировки лучей

Растеризация — это метод преобразования набора точек и кривых в серию пикселей с различимыми изображениями (и глубиной, если они трехмерные) с помощью вычислений.

Проще говоря, это ручной способ по умолчанию для графического оборудования для рендеринга изображений на экране. Она включает ручное смещение цвета пикселей при моделировании освещения.

Поскольку растеризация предопределена, расчеты относительно просты, при условии, что видеокарта имеет достаточную мощность, чтобы обработать все необходимые числа за кратчайшее время.

Трассировка лучей, хотя теоретически она должна выглядеть лучше (или более естественно), представляет собой гораздо более сложный уровень аппаратной обработки.

Во-первых, она должна динамически вычислять все изменения свойств цвета поверхности, используя смоделированные световые лучи. Лучи света также требуют дополнительной вычислительной мощности, поскольку их пути также необходимо рассчитать.

Кроме того, видеокарте по-прежнему необходимо использовать хороший кусок растеризации для задач трассировки лучей.

В конце концов, она по-прежнему должен учитывать объекты внутри игры, а также общее графическое качество окружающей среды (текстуры материалов, тесселяция поверхностей и т. д.).

Даже на нашем текущем уровне внедрения трассировка лучей сокращает значительное количество визуализируемых кадров.

Без использования технологий масштабирования, таких как DLSS, FSR и XeSS, для преодоления провалов частоты кадров требуется большее количество выделенных ядер и более высокая производительность чистой растеризации.

Трассировка лучей на графических процессорах Nvidia

Nvidia, хотя и не запустила эту концепцию, но компания возглавила аппаратную разработку поддержки трассировки лучей с введением линейки графических процессоров RTX.

RTX (Ray Tracing Texel eXtreme) началась с 20-й серии (Turing), эволюционировав от традиционной линейки видеокарт GTX (Giga Texel Shader eXtreme), которая закончилась 10-й серией GTX (Pascal).

Ядра трассировки лучей первого поколения 20-й серии едва ли впечатляли. Но, по крайней мере, с DLSS Nvidia смогла продемонстрировать многообещающее будущее полностью детализированных сред с трассировкой лучей, не сделав игру полностью неиграбельной.



К тому времени, когда появилась серия RTX 40 (Lovelace), аппаратная технология трассировки лучей была достаточно улучшена, чтобы игры 1080p были эффективно «освоены» технологией Nvidia.

И даже в разрешении 1440p новейшее оборудование по-прежнему может обеспечивать хорошие функции трассировки лучей с высокими графическими настройками, не слишком полагаясь на DLSS.

Трассировка лучей на графических процессорах AMD

AMD довольно поздно начала заниматься трассировкой лучей, поскольку компания сосредоточила внимание на архитектуре RDNA 2 больше на эффективности растеризации, чем на предоставлении новых технологических функций.

Но, по крайней мере, когда появилась серия RX 6000, AMD смогла предложить базовый уровень производительности трассировки лучей, которым все еще можно умеренно наслаждаться при достаточно хорошей частоте кадров.

Таким образом, владельцам видеокарт ниже Radeon RX 6700 XT не рекомендуется использовать параметры трассировки лучей.

Они по-прежнему могут обеспечивать детализацию на высшем уровне с максимальными стандартными настройками графики для современных игр уровня ААА.

Но с ограниченными ядрами трассировки лучей видеокарт более низкого уровня частота кадров страдает, иногда даже при использовании FSR 2.0.

Трассировка лучей на графических процессорах Intel

Intel удивила мир своим первым выходом на рынок графических процессоров с серией Intel Arc и первой архитектурой Alchemist.

Несмотря на отсутствие каких-либо предложений высшего уровня, Team Blue, по крайней мере, стремилась обеспечить паритет функций, обеспечив впечатляющую производительность на основе вычислений.

У графических процессоров также было множество других предложений, таких как XeSS и собственное (аппаратное) кодирование AV1.

Наиболее впечатляюще то, что возможности трассировки лучей Intel Arc A770 и Arc A750 чаще всего превосходят возможности эквивалентных карт RTX.

Условием, конечно, является то, что рассматриваемая игра уже хорошо работает с графическими процессорами Intel. В противном случае игра с поддержкой трассировки лучей вообще не запускается или работает немного хуже Geforce RTX 3060.

Если вы играете в игру с изначальной поддержкой DX12, включение трассировки лучей определенно понравится обеим видеокартам Intel.

Стоит ли включать трассировку лучей?

Если у вас есть графический процессор высокого класса или среднего уровня со специальными функциями трассировки лучей, то вы, скорее всего, можете включить трассировку лучей и наслаждаться приемлемой частотой кадров. Однако есть несколько предостережений, а именно:

  • Базовые настройки графики имеют более высокий приоритет

Прежде чем включать трассировку лучей, попробуйте выставить другие графические настройки на максимум.

Трассировка лучей улучшает работу с обычной растровой графикой. Все это не было бы таким удивительным если бы ради него были принесены в жертву другие настройки качества графики.

  • Помните, что реализация трассировки лучей сильно различается в зависимости от игры

Например, Cyberpunk 2077 гораздо сильнее влияет на частоту кадров, когда включена трассировка лучей, чем в других играх, таких как Call of Duty: Warzone или Doom Eternal.

Некоторые игры даже требуют, чтобы трассировка лучей была постоянно включена, например, Metro Exodus: Enhanced Edition.

  • Не включайте трассировку лучей, если вы не можете получить достойную частоту кадров при разумных настройках графики.

Radeon RX 6400 теоретически может поддерживать трассировку лучей на своем выделенном оборудовании, но она даже не сможет позволить вам играть с ней в любую игру с поддержкой трассировки лучей с приемлемым FPS.

  • Если игра требует высокоуровневых действий в реальном времени, трассировка лучей может оказаться не столь полезной.

Трассировка лучей более практична для игр, где вы можете оценить визуальные эффекты, не слишком увлекаясь окружающей средой. Что-то вроде No Man’s Sky или даже более медленной игры вроде Resident Evil: Village.

Хотели бы вы использовать трассировку лучей?
Да
50%
Нет
0%
Уже использую
50%
Проголосовало: 4
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (2 оценок, среднее: 5,00 из 5)
Загрузка...
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

четыре × 5 =