Kas yra spindulių sekimas ir kaip jis veikia?

Jei reguliariai žaidžiate vaizdo žaidimus arba jei per pastaruosius porą metų žiūrėjote bet kurį iš „Pixar“ ar „Disney“ animacinių filmų, jau matėte spindulių sekimą veikiant nesuprantant.

Per pastaruosius dvejus metus šis terminas žaidimų industrijoje sukėlė nemenką šurmulį ir yra įvardijamas kaip žaidimų grafikos ateitis. Taigi, kas yra spindulių sekimas, kaip jis veikia ir kodėl jis toks svarbus?

Kas yra spindulių sekimas?

Spindulių atsekimas yra grafikos atvaizdavimo metodas, kuris naudoja algoritmus apskaičiuodamas, kur šviesa ir šešėliai turėtų būti vaizdo žaidimuose.

Čia yra naudinga pradinių klasių mokslas: pažvelkite į puodelį. Pažvelgus į puodą, šviesa atsimuša į puodą tiesiai į akis, o smegenys supranta, kad priešais tave sėdintis objektas yra puodelis. Dabar iš puodelio pajudinkite akis, kad rastumėte šviesos šaltinį savo kambaryje. Tai yra spindulių sekimas.

3D vaizdo žaidimuose, kuriuos turime dabar, spindulių sekimo algoritmas prasideda nuo žaidėjo požiūrio ir nustato „atsekti“, atpažinti ir atvaizduoti ekrane kelių objektų šviesą, spalvas ir šešėlius.

Todėl grafika, sukurta naudojant spindulių sekimą, yra tolygesnė kraštuose ir realesnė.

Prieš spindulių atsekimą

Jei norite sužinoti, kaip judantys vaizdai atrodė prieš spindulių sekimą, tiesiog pažvelkite į 2000-ųjų pradžioje sukurtus vaizdo žaidimus ir palyginkite juos su šiuo metu rinkoje esančiais AAA vaizdo žaidimų pavadinimais.

Tradicinėje kompiuterinėje grafikoje naudojamas metodas, vadinamas rasterizacija, kai 3D šviesos šaltinių koncepcija ir braižymas paverčiamas 2D paviršiumi. 3D daugiakampiai verčiami į 2D taškus, ir tai ne visada gerai, nes jūs iš esmės verčiate ant plokščio paviršiaus sudėtingą objektą, kuriame yra daug paviršių.

Be to, tradiciniai kompiuteriai nebuvo pakankamai greiti, kad atitiktų vaizdo žaidimų intensyvumą. Nors rasterizacijos srityje buvo atlikta daug patobulinimų, pavyzdžiui, kai reikia pristatyti intensyvų pirmojo asmens šaudyklės žaidimą, jis nesiekia, palyginti su spindulių sekimu.

Kaip veikia spindulių sekimas

Spindulių sekimas skamba kaip sąvoka paprastai ir įdomiai, tačiau tai nėra lengva technika. Taigi, kaip veikia spindulių sekimas?

Spindulių sekimas atlieka procesą, vadinamą „denoising“, kur jo algoritmas, pradedant nuo fotoaparato - jūsų požiūriu, - atseka ir nurodo svarbiausius šviesos ir šešėlių atspalvius. Naudodamas mašininį mokymąsi, jis „užpildo spragas“, kad susidarytų fotorealistinis vaizdas.

Taigi, kuo ryškesnė vaizdo žaidimo scena, tuo aukštesnė grafikos kokybė ir aukštesnė kokybė, tuo ji brangesnė. Tai veda mus prie vėlyvojo spindulių atsekimo į vaizdo žaidimų pramonę priežasties.

Kodėl taip ilgai buvo išvengta spindulių atsekimo?

Turėtumėte žinoti, kad spindulių sekimas taip pat nėra nauja technika. Holivudas spindulių sekimą naudojo ilgai, kol ši technologija pateko į vaizdo žaidimų pramonę. 2013 m. „Pixar“ filmas „Monstrų universitetas“ iš tikrųjų buvo pirmasis animacinis filmas, kuriame visam apšvietimui ir šešėliavimui buvo naudojama spindulių sekimo technologija. Taigi kodėl spindulių sekimas pavertė jį vaizdo žaidimais taip vėlai?

Pirma, kalbant apie mechaniką, pats spindulių sekimas yra sudėtingas. Spindulių sekimo technologijos taikymas standartiniame 90 minučių trukmės veiksmo filme, kuriame yra 24 kadrai per sekundę, jau užima daug laiko. Animatoriai gali praleisti dienas ar savaites tik vienoje scenoje, todėl įsivaizduokite, kiek intensyviau spindulius sekti atliekant standartinį vaizdo žaidimą, kuris veikia 60 kadrų per sekundę. Tai buvo tiesiog nepraktiška.

Be to, kaip minėta pirmiau, spindulių sekimas yra brangus. Be to, kad tai užima daug laiko, brangus biudžetas yra tai, kodėl spindulių atsekimą visada galėjo sau leisti tik Holivudo filmų gamybos kompanijos. „Pixar“ monstrų universitetas kainavo 200 milijonų dolerių, kaip ir „Toy Story 4“, išleistas 2019 m.

Šiuolaikinės vaizdo plokštės, palaikančios realaus laiko spindulių sekimą, svyruoja nuo 400 iki 3000 USD.

Kai naudojamas spindulių sekimas

Spindulių sekimas naudojamas beveik visur vaizdo žaidime, bet ypač pjaustomose scenose. Ar kada pastebėjote, kodėl jūsų personažas vaizdo žaidimų scenose atrodo tikroviškesnis ir rafinuotesnis? Tai yra spindulių sekimas veikiant. 2019 m. „AAA title Control“ yra geriausias sėkmingo spindulių atsekimo vaizdo žaidime pavyzdys.

Ne vaizdo žaidimuose spindulių sekimas taip pat naudojamas daugelyje pramonės šakų. Architektūroje spindulių sekimas yra įterptas į 3D pastato modeliavimo programinę įrangą. Tai daro architekto įsivaizdavimą apie pastato projektą realistiškesnį nei ranka pieštų koncepcijos eskizų, o modeliavimo šviesa yra tikslesnė. Inžinerijoje spindulių sekimas taip pat naudojamas panašiam tikslui.

Žaidimų kūrėjai ir spindulių sekimas

2008 m. Įsigijusi spindulių sekimo bendrovę „RayScale“, „Nvidia“ tapo pirmąja pramonėje, pradėjusia spindulių sekimą komerciškai. 2018 m. Ji pristatė savo „GeForce RTX“ serijos vaizdo plokštes vartotojams. Nuo to laiko didelių vardų žaidimų kūrėjai po vieną prisijungė prie spindulių sekimo žaidimo.

2019 m. „Epic Games and Utility Technologies“ paskelbė, kad jų firminiai aparatinės įrangos varikliai dabar teikia natūralią spindulių sekimo palaikymą. 2018 m. „Microsoft“ integravo spindulių sekimą į „DirectX 12“, savo pagrindinę daugialypės terpės ir žaidimų programavimo programinę įrangą, skirtą „Xbox One“. 2020 m. Pradžioje technikos titanas pristatė „DirectX 12 Ultimate“, atnaujintą į „DirectX 12“.

Jei norite sužinoti daugiau apie spindulių sekimą, patikrinkite mūsų naujausių „Nvidia“ „GeForce RTX“ produktų palyginimas. Jei esate „Linux“ vartotojas, patikrinkite, kaip skirtingi „Nvidia“ ir „AMD“ GPU kaupiasi „Linux“.

Kodėl „Nvidia“ 30 serijų GPU yra geresni nei AMD

Grafinių lustų milžinė „Nvidia“, atrodo, turėtų dominuoti GPU rinkoje su savo naujuoju AMD sumušančių 30 serijos GFX kortelių asortimentu.

Spindulių atsekimas suformuos žaidimų ateitį

Iš esmės tai, ką žada spindulių sekimas, yra aukštos kokybės vizualinė patirtis, užtikrinanti maksimalų malonumą. Vaizdo žaidimų spindulių sekimas vis dar yra ankstyvoje stadijoje, tačiau jo įėjimas į rinką reiškia perspektyvią milijardo dolerių vertės pramonės ateitį.

7 geriausios biudžeto grafikos kortelės, skirtos pigiems žaidimams

Biudžeto grafikos kortelės šiais laikais yra labai pajėgios. Čia pateikiamos geriausios biudžeto grafikos plokštės, kurios leis jums žaisti pigiai.

Apie autorių