Ha még a legkisebb pillantást vet a játék- és grafikai hírekre az utóbbi időben, akkor hallotta a legfrissebb és legfrissebb szóbeszédet: a sugárkövetést. Lehetséges, hogy hallott egy hasonló hangzást is, amelyet útvonal-követésnek hívtak. És teljes bocsánatot kaphat azért, ha nem érti teljesen az egyik folyamatot.
Egyszerű magyarázat az, hogy mind a pályakövetés, mind a sugárkövetés olyan grafikus technikák, amelyek reálisabb megjelenésű képeket eredményeznek, jelentősen több számítási teljesítmény. Van egy aMinecraft videó a YouTube-on, amely világosan szemlélteti a sugárkeresés sajátos aspektusait, de bemutatja a rendszer által okozott stresszt is.
Ha ez az egyetlen magyarázat, amire szükséged van, nagyszerű! De ha szeretne mélyre ásni, és megtudja, hogyan működik az egyes technikák, és hogy a GPU hardvergyártók miért töltenek kis pénzt a sugárkövetésre képes kártyákért, olvassa el tovább.
Raszteresítés és számítógépes grafika
A számítógép képernyőjén megjelenített bármely kép nem lett ilyen képként elindítva. Raszterként vagy vektorképként kezdődik. A raszteres kép az árnyékolt képpontok gyűjteményéből áll.
A vektorkép matematikai képleteken alapul, vagyis a kép méretét szinte határozatlan ideig lehet növelni. A vektorképek hátránya, hogy a pontosabb részleteket nehéz elérni. A vektoros képeket akkor lehet a legjobban használni, ha csak néhány színre van szükség.
A raszteresés fő erőssége a gyorsaság, különösen olyan technikákhoz képest, mint a sugárkövetés. A GPU, vagy a grafikus feldolgozó egység megmondja a játéknak, hogy 3D-s képet hozzon létre kicsi alakzatokból, leggyakrabban háromszögekből. Ezeket a háromszögeket különálló képpontokká alakítják, majd egy árnyékolón átengedik, hogy létrehozzák a képernyőn látható képet.
A raszterizálás már régóta a videojáték-grafikák egyik legfontosabb lehetősége, mivel gyorsan feldolgozhatóak, ám mivel a jelenlegi technológia a korlátainak elkezdenek hanyatlani, fejlettebb technikákra van szükség, hogy áttörjünk a következőre szint. Itt jön be a sugárkeresés.
A sugárkövetés sokkal reálisabbnak tűnik, mint a sztereszterizáció, ahogy az alábbi kép szemlélteti. Nézze meg a thetea edény és a kanál tükröződéseit.
Mi a Ray Tracing?
A felület szintjén a sugárkövetés egy vékony kifejezés, amely mindent jelent a fény és a tárgy egyetlen metszéspontjától a teljes fotorealisztikáig. A manapság alkalmazott leggyakoribb kontextusban azonban a sugárkövetés olyan renderelési technikára utal, amely követi a fénysugarat (pixelekben) egy beállított ponttól, és szimulálja, hogyan reagál, amikor objektumokat talál.
nézd meg a beépített szoba falát. Van-e fényforrás a falon, vagy a falon a fény tükröződik-e egy másik forrásból? A sugaratokkal ábrázolt grafika a szeménél kezdődik, és kövesse a látóvonalát a falhoz, majd kövesse a fény útjáta fal vissza a fényforráshoz.
A fenti ábra szemlélteti, hogy thisworks. A szimulált „szem” (a kamera ebben a diagramon) oka a GPU terhelésének csökkentése.
Miért? Nos, a sugárkövetés nem vadonatúj. Valójában már jó ideje ott van. A Pixar sugárkövetési technikákat alkalmaz számos film készítéséhez, de a nagy felbontású, képkockánkénti grafika a Pixar által elért felbontásokkal időt vesz igénybe.
sokaz idő. A Monsters Universitynéhány képkocka 29 órát vett igénybe. A Toy Story 3képkockánként átlagosan 7 órát vett igénybe, néhány képkockának 39 órája volt a Wired 2010-es története szerint.
Mivel a film minden felület fényének visszatükröződését szemlélteti, hogy megteremtse a grafikai stílust, amellyel mindenki megismerkedett és szeretett, a munkaterhelés szinte elképzelhetetlen. Azáltal, hogy a sugárkövetési technikákat csak azokra látja, amelyeket a szem lát, a játékok felhasználhatják a technikát anélkül, hogy a grafikus processzor (szó szerint) összeomlik.
Vessen egy pillantást az alábbi képre.
Ez nem egy fénykép, annak ellenére, hogy milyen valódi. Ez egy sugárnyomott kép. Próbáld meg elképzelni, hogy mekkora energiára van szükség egy ilyen kép létrehozásához. Az egyik sugarat nagy gond nélkül lehet nyomon követni és feldolgozni, de mi van, ha ez a sugarat lepattan egy tárgyról?
Egyetlen sugarat 10 sugaggá alakíthat, a 10 pedig 100-ra, és így tovább. A növekedés exponenciális. Egy pont után visszatükröződik és visszatükröződik a harmadlagos és negyedik kijelzőn, csökkentve a visszatérést. Más szavakkal: számításukhoz és megjelenítésükhöz sokkal több energiát igényelnek, mint amennyit megéri. A kép előállítása érdekében valahol meg kell húzni egy korlátot.
Képzelje el, hogy csinál ezt 30-60-szor üldözték. Ez az a mennyiség, amely a sugárkövetési technikák játékához szükséges. Természetesen lenyűgöző, igaz?
A sugárkövetésre képes grafikus kártyák elérhetősége az idő múlásával növekszik, és végül ez a technika olyan könnyen elérhetővé válik, mint a 3D-s grafika. Jelenleg azonban a sugárkövetést még mindig a számítógépes grafika élvonalának tekintik. Tehát hogyan jön létre a pályakövetés?
Mi az útvonalkövetés?
Az útvonalkövetés a sugárkövetés egyik típusa. Az esernyő alatt esik, de ahol a sugárkövetést eredetileg 1968-ban elmélet tették, a pályakövetés csak 1986-ban jelent meg a helyszínen (és az eredmények nem voltak olyan drámai, mint a mostiek.)
Ne feledje, a sugárzás exponenciális növekedését korábban? A pályakövetés megoldást kínál erre. Ha útvonalkövetést használnak a megjelenítéshez, a sugarak visszafordulásonként csak egy sugarat bocsátanak ki. A sugárzás nem követi a visszapattanónként beállított sort, hanem inkább véletlenszerű irányba lő.
A pályakövetési algoritmus ezután az összes sugarat véletlenszerű mintavételre veszi a végső kép létrehozásához. Ennek eredményeként a világítás különféle típusai sokféle, de különösen a globális megvilágítás.
Érdekes dolog az útvonal-nyomon követésnél, hogy a hatást árnyékolók használatával lehet emulálni. A közelmúltban egy árnyékolója egy Nintendo Switch emulátorhoz került felhasználásra, amely lehetővé tette a játékosok számára, hogy a pálya nyomát követő globális megvilágítást szimulálják olyan címekben, mint a A Zelda legendája: A vad légzésés a Super Mario Odüsszea.a effektusok jól néznek ki, nem annyira teljesek, mint az igaz útvonal-követés.
Az útkövetés csak egy a sugárzás formája. Noha a képek megjelenítésének legjobb módját üdvözölték, az útvonal-követés saját hibáival jár.
De végül mind az útvonal-nyomon követés, mind a sugárkövetés abszolút szép képeket eredményez. Most, hogy a fogyasztói kategóriájú gépek hardvere elérte azt a pontot, hogy a sugárkövetés valós időben lehetséges a videojátékokban, az iparág kész arra, hogy áttörést hozzon, amely szinte ugyanolyan lenyűgöző, mint a 2D-ről a 3D-s grafikára való lépés.
Mégis eltart egy ideig - legalább néhány évvel -, mielőtt a szükséges hardvert megfizethetőnek tekintik. Mostantól kezdve még a szükséges grafikus kártyák is jóval meghaladják az 1000 dollárt.