A sugárkövetés a számítógépes grafika fejlett formája, amely szimulálja a fény működését a valós életben. Készíthet olyan számítógépes grafikákat, amelyek valóban fotorealisztikusnak tűnnek.
A múltban a sugárkövetés hatalmas számítógépes grafikai projektekre korlátozódott, mint például a Hollywood CG filmek. Most megtalálható a PC-s játékokban és hamarosan a következő generációs játékkonzolokban is.
Annak megértése érdekében, hogy miért izgatott ez oly sok ember, összehasonlítanunk kell a sugárkövetéssel ellátott grafikákat a mainstream grafikus megjelenítési módszerrel, amelyet eddig alkalmaztak. : raszterizáció.
Raszterizálás vs sugarakódás
A modern valós idejű számítógépes grafika csodálatosnak tűnik! Nehéz elképzelni, hogy ennek bármi köze van az alapvető 3D-s grafikákhoz húsz vagy harminc évvel ezelőtt. Az igazság az, hogy egy olyan konzol, mint a Playstation 1, és a jelenlegi PlayStation 4 ugyanazt az alapvető módszert használja, hogy 3D grafikát jelenítsen meg, majd a 2D képernyőre tegye.
Ezt nevezik raszterizációs. A „raszter” egy pixelrácsként ábrázolt kép, pontosan ez az, amit a képernyő jelenít meg. A Raszterizálása 3D-s jelenet képernyõn megjelenõ 2D-képgé konvertálásának folyamata.
Ezt meg kell tenni, mert a 3D-s jelenet jó, 3D-s. Mélységgel rendelkezik, így a virtuális objektumok elmozdulhatnak egymás mellett, és bármilyen szempontból megnézhetők. A raszteresítés során a számítógépnek kitalálnia kell, hogy nézne ki ez a jelenet, ha a képernyő alapvetően ablaka lenne a 3D világnak.
A való életben a jelenet textúrájú és világítás, valamint alak, mélység és méret. Mivel a fény szimulálása hagyományosan több számítógépes energiát igényelt, mint amennyire bármely otthoni számítógép képes, a programozók trükköket és hivatkozásokat készítettek, hogy valami olyat hozzanak létre, amely a valódi fényhez, színhez és textúrához hasonlít ezen raszteresítési eljárás segítségével.
Ray a nyomon követés egy szempontból sokkal egyszerűbb. Ahelyett, hogy a trükkök hosszú listáját próbálná használni a valódi ight illúziójának megteremtésére, a valódi fényt szimulálja. Most, amikor a számítógépnek kitalálnia kell, hogy a jelenet hogyan nézhet ki a képernyő „ablakon” keresztül, csak futtatja a sugárkövetési szimulációt, és mindez működik.
A való világban a a szemébe belépő fénysugarak visszatértek minden mástól, amelyet csak néztek, mielőtt elérnék a retinát. A sugárkövetés ugyanazt az eredményt érinti hatékonyabban. Ezt úgy csinálja, hogy leképezi a „fényképezőgépből” szimulált „fénysugarakat”, és hagyja, hogy a virtuális jelenet körül visszapattanjon, és az úton felveszi a színekkel és a fényerővel kapcsolatos információkat. A képernyőn megjelenik a virtuális szem, tehát valóban valósághű virtuális világot lát.
A sugárkövetés segítségével egyetlen technika létrehozza a jelenet valósághű tárgyakat, reflexiókat, árnyékokat és egyéb elemeket. Ez a realizmus természetesen a szimuláció eredményeként valósul meg, nincs szükség trükkökre vagy hivatkozásokra!
Hol lehet megtapasztalni a sugárkövetést
Ha látni szeretné a sugárkövetést? a cselekvés során csak annyit kell tennie, hogy minden olyan modern filmet megnéz, amely számítógépes grafikát használ. Ha olyan CG-filmet néz, mint például Toy Story 4, akkor minden, amit lát, a sugárkeresés eredménye.
Ha interaktív sugárkövetéssel rendelkező világot szeretne felfedezni, jelenleg csak egy játék található a városban. A Nvidia GPU RTX sorozat, valamint a videojátékok és az alkalmazások, amelyek támogatják ezt a technológiát. Futtathat néhány sugárkövetési alkalmazást nem RTX hardverrel, de nem fog jó teljesítményt elérni. Ne felejtse el megnézni a a legjobb játékok, amelyek megmutatják az RTX hardvert című cikkünket.
A probléma az, hogy az RTX hardver még mindig meglehetősen drága. A videojáték-konzolok következő generációja azonban egyfajta sugárkövetési támogatást nyújt. Ami azt jelenti, hogy a mainstream játékvilág segíthet a sugárkövetést a következő fő játéktechnikává alakítani. Ha azonban a sugárkövetést olyan nehéz valós időben elvégezni, hogyan kezelik ezeket az új GPU-k?
Hogyan valósul meg a valós idejű sugárkövetés?
Bármely számítógép képes 3D jelenet megjelenítésére sugárkövetéssel. Azok az emberek, akik 3D-s renderelési csomagokkal dolgoznak, évek óta csinálják. Bármely modern CPU elvégezheti a tényleges számításokat, amelyek szükségesek a fény körül a jelenet körüli pálya nyomon követéséhez.
Ugyanakkor a modern CPU-k és GPU-k nem képesek elég gyorsan megrontani ezeket a számokat ahhoz, hogy képet valós időben hozzon létre. Például a filmek készítéséhez használt hatalmas számítógépes gazdaságok, mint például a Monsters Inc. vagy a Toy Story, órákig tartanak, hogy a végtermékből egyetlen keretet készítsenek.
Ezzel szemben a modern videojátékoknak másodpercenként legalább harminc képkockát kell generálniuk, hogy lejátszhatónak lehessen tekinteni, az aranyszabályt jelenleg a 60 képkocka másodpercenkénti körül beállítva.
Tehát hogyan tudják a GPU-k, például az Nvidia RTX sorozat használni a sugárkövetési módszert lejátszható képátviteli sebességgel? A válasz az, hogy nem mindent használnak a sugárkövetést. Legalább nem a modern címekben.
A trükk a hagyományos grafika és a szelektív sugárkövetés kombinálása. Az RTX kártyáknak dedikált sugárkövető hardvere van, amely egy hagyományos GPU mentén fekszik. Ilyen módon a sugárkövetés felhasználható a hagyományos grafikus hardver néhány hiányosságának kiegyenlítésére.
vannak olyan videojátékok, amelyeket RTX-kártyával játszhatunk, és teljes mértékben ray-vezethető. A legjobb példa a Quake II RTX. Ez egy évtizedes régi videojáték, amely elég egyszerű, hogy teljes valós idejű sugárkövetés lehetséges. Amikor a tiszta sugárkövetést alkalmazzuk a jelenlegi videojátékokra, még mindig évekkel később lesz az ilyen hardver mainstream.
A Ray nyomon követi a jövőt?
A rövid válasz igen, a sugárkövetés a jövő. A hosszabb válasz az, hogy mivel a valós idejű sugárkövetést lehetővé tevő hardver olcsóbb lesz, valószínűleg látni fogjuk, hogy apránként helyettesíti a hagyományos megjelenítést. Ha a sugárnyomással ábrázolt grafika az új konzolgeneráció normál részévé válik, akkor nem fog visszatérni.
A fejlesztők biztonságosan felvehetik a sugárkövetési funkciókat címeikbe, mert minden népszerű platform támogatja azt. Mivel a sugárnyomással ábrázolt grafika jobb, a csillagok valóban igazodnak ahhoz, hogy a megfigyelhető áron elérhető áron megkapták a sugárkövetést. Ami azt jelenti, hogy végre itt lehet az igaz fotorealismus.
A másik fő jele annak, hogy a sugárkövetés a mainstream megjelenítési módszerré válik, az az, hogy ez hogyan épül be a közös eszközökbe, amelyeket a fejlesztők videojátékok és más 3D alkalmazások készítéséhez használnak. Más szavakkal, a fejlesztőknek már nem szükséges saját sugárkövetési megoldásaikat feltalálni.
Az olyan népszerű grafikus motorok, mint az Unreal Engine 4 vagy a Frostbite, ma már támogatják az RTX hardveresen gyorsított sugárkövetést. Sokkal valószínűbbé válik, hogy a fejlesztők ezt egy opcióként szerepeltetik a címeikben.
Ha most vásárolna a sugárkövetésbe?
a írva, még mindig a sugárkövető hardver első generációján vagyunk. Amíg az árak csökkentek, a teljesítmény továbbra is elég középszerű. Ha kemény, korai alkalmazó vagy, akkor nagyon sok tetszik a sugárkövetésről a számítógépen.
Ha nem hajlandó több száz vagy ezer dollárt költeni korai alkalmazóként, akkor jobb befektetni a mainstream konzolok következő generációjába, amelyek megígérik a technológia bemutatását, vagy várnak a RTX 20 sorozatú kártyák.