Ce este Ray Tracing și cum funcționează?

Dacă jucați jocuri video în mod regulat sau dacă ați urmărit oricare dintre filmele animate ale Pixar sau Disney din ultimii doi ani, ați văzut deja ray tracing în acțiune fără să vă dați seama.

Termenul a creat buzz semnificativ în industria jocurilor de noroc în ultimii doi ani sau cam așa, și este susținut ca viitorul graficii în jocuri. Deci, ce este ray tracing, cum funcționează și de ce este atât de important?

Ce este Ray Tracing?

Urmărirea razelor este o metodă de redare grafică care utilizează algoritmi pentru a calcula unde ar trebui să fie lumina și umbrele în jocurile video.

Aici este util știința școlii elementare: uită-te la o cană. Când te uiți la cană, lumina sare de pe cană direct în ochi, iar creierul tău înțelege că obiectul care stă în fața ta este o cană. Acum, din cană, mișcă-ți ochii pentru a găsi sursa de lumină din camera ta. Aceasta este trasarea razelor.

În jocurile video 3D pe care le avem acum, algoritmul de urmărire a razelor începe cu punctul de vedere al jucătorului și își propune să „urmărească”, să identifice și să mapeze lumina, culorile și umbrele mai multor obiecte de pe un ecran.

Ca rezultat, grafica produsă prin urmărirea razelor este mai fină în jurul marginilor și mai realistă.

Înainte de Ray Tracing

Dacă doriți să știți cum arătau imaginile în mișcare înainte de ray tracing, aruncați o privire la jocurile video realizate la începutul anilor 2000 și comparați-le cu titlurile de jocuri video AAA de pe piață chiar acum.

Grafica computerizată tradițională utilizează o metodă numită rasterizare, în care conceptul și trasarea surselor de lumină 3D sunt convertite pe o suprafață 2D. Poligoanele 3D sunt traduse în pixeli 2D, iar acest lucru nu merge întotdeauna bine, deoarece forțați în esență un obiect complex cu multe suprafețe pe o suprafață plană.

În plus, computerele tradiționale nu erau suficient de rapide pentru a ține pasul cu intensitatea jocurilor video. Deși s-au făcut multe îmbunătățiri în ceea ce privește rasterizarea, atunci când vine vorba de prezentarea unui joc de tip shooter intens la prima persoană, de exemplu, acesta este scurt în comparație cu ray tracing.

Cum funcționează Ray Tracing

Trasarea razelor sună simplu și captivant ca concept, dar nu este o tehnică ușoară. Deci, cum funcționează urmărirea razelor?

Urmărirea razelor efectuează un proces numit „denoising”, în care algoritmul său, începând de la cameră - punctul dvs. de vedere - urmărește și identifică cele mai importante nuanțe de lumină și umbre. Folosind învățarea automată, „umple golurile” pentru a forma o imagine fotorealistă.

Deci, cu cât scena este mai luminoasă într-un joc video, cu atât este mai mare calitatea grafică și cu cât este mai mare calitatea, cu atât este mai scumpă. Acest lucru ne aduce la motivul sosirii târzii a ray tracing în industria jocurilor video.

De ce a fost evitată urmărirea razelor atât de mult timp?

Ar trebui să știți că nici trasarea razelor nu este o tehnică nouă. Hollywood a folosit ray tracing cu mult înainte ca tehnologia să-și facă loc în industria jocurilor video. Filmul Pixar din 2013, Monsters University, a fost de fapt primul film animat care a folosit tehnologia de urmărire a razelor pentru toate iluminările și umbririle. Deci, de ce ray tracing-ul a devenit atât de târziu jocuri video?

În primul rând, în ceea ce privește mecanica, trasarea razelor în sine este solicitantă din punct de vedere computerizat. Aplicarea tehnologiei de urmărire a razelor pe un film de acțiune standard de 90 de minute cu 24 de cadre pe secundă este deja extrem de consumatoare de timp. Animatorii pot petrece zile sau săptămâni pe o singură scenă, așa că imaginați-vă cât de intens este ca trasarea razelor să se facă pe un joc video standard care rulează 60 de cadre pe secundă. Pur și simplu nu era practic.

Apoi, după cum sa menționat mai sus, trasarea razelor este costisitoare. Pe lângă faptul că consumă mult timp, bugetul scump este motivul pentru care au fost întotdeauna doar mega companii de producție de filme din Hollywood care și-au putut permite urmărirea razelor. Pixar’s Monsters University a costat 200 de milioane de dolari, la fel ca Toy Story 4, care a fost lansat în 2019.

În timp ce plăcile grafice moderne cu suport pentru urmărirea razelor în timp real variază de la 400 până la 3.000 USD.

Când este folosit Ray Tracing

Urmărirea cu raze este utilizată cam peste tot într-un joc video, dar mai ales în scenele tăiate. Ai observat vreodată de ce personajul tău arată mai realist și mai sofisticat în timpul scenelor tăiate de jocuri video? Aceasta este trasarea razelor în acțiune. Titlul AAA hit 2019 Control este cel mai bun exemplu de urmărire cu succes a razelor într-un joc video.

În afara jocurilor video, ray tracing este, de asemenea, utilizat în multe industrii. În arhitectură, trasarea razelor este încorporată în aplicațiile software pentru modelarea 3D a unei clădiri. Acest lucru face ca imaginația unui arhitect a unui design de clădire să fie mai realistă decât schițele conceptuale desenate manual, iar lumina de modelare este mai precisă. În inginerie, trasarea razelor este, de asemenea, utilizată într-un scop similar.

Dezvoltatori de jocuri și Ray Tracing

După achiziționarea companiei Ray Tracing RayScale în 2008, Nvidia a devenit prima din industrie care a lansat Ray Tracing comercial. În 2018, a prezentat consumatorilor plăcile sale grafice din seria GeForce RTX. De atunci, dezvoltatorii de jocuri de renume s-au alăturat jocului ray tracing, unul câte unul.

În 2019, Epic Games și Utility Technologies au anunțat că motoarele lor hardware semnate oferă acum suport nativ pentru ray tracing. În 2018, Microsoft a integrat ray tracing în DirectX 12, software-ul său cheie multimedia și de programare a jocurilor pentru Xbox One. La începutul anului 2020, titanul tehnologic a prezentat DirectX 12 Ultimate, un upgrade la DirectX 12.

Dacă doriți să aflați mai multe despre urmărirea razelor, verificați comparația noastră cu cele mai recente produse GeForce RTX de la Nvidia. Dacă sunteți utilizator Linux, verificați modul în care diferite GPU-uri de la Nvidia și AMD se acumulează pe Linux.

De ce GPU-urile din seria 30 ale Nvidia sunt mai bune decât AMD

Nvidia, gigantul cu cipuri grafice, pare să domine piața GPU-urilor cu noua sa gamă de carduri GFX din seria 30 care bat AMD.

Ray Tracing va forma viitorul jocurilor

În esență, ceea ce promite ray tracing este o experiență vizuală de înaltă calitate pentru o plăcere maximă. Urmărirea razelor în jocurile video se află încă foarte mult în stadiile incipiente, dar intrarea sa pe piață marchează un viitor promițător pentru industria de miliarde de dolari.

Cele mai bune 7 plăci grafice bugetare pentru jocuri ieftine

Plăcile grafice bugetare sunt foarte capabile în zilele noastre. Iată cele mai bune plăci grafice bugetare care vă vor permite să jucați la prețuri ieftine.

Despre autor