Нравится ли вам игры? Тебе нравится жаргон? Ну, тогда вам понравится окружающая окклюзия, морфологическое сглаживание, адаптивная вертикальная синхронизация и трассировка лучей в реальном времени.
Все вышеперечисленное было когда-то самым последним тупым термином для некоторой сложной технологии, которая была раскрученный как следующий скачок в игровой графике. За исключением теперь, последний может быть действительно революционным. Трассировка лучей получила статус модного на этой неделе на Electronic Entertainment Expo. Объявления об играх, сделанные Microsoft, Nvidia и AMD на большом игровом шоу, были заполнены обещаниями, что их будущие выпуски принесут эту чудесную технологию в наши дома.
«Я думаю, что это смена парадигмы», — говорит AJ Christensen, программист по визуализации в Национальном центре суперкомпьютерных приложений. «Есть много вещей, которые мы ждали, чтобы быть в состоянии сделать. Воображение намного предшествует технологии, и я думаю, что многие люди взволнованы и ждут ее ».
Так что же делает трассировку лучей настолько потенциально — хм — игра меняется? Давайте разберемся с этим.
Содержание статьи
Что такое трассировка лучей?
Проще говоря, трассировка лучей — это метод, который заставляет свет в видеоиграх вести себя так же, как в реальной жизни. Он работает путем имитации реальных световых лучей, используя алгоритм для отслеживания пути, по которому луч света пройдет в физическом мире. Используя эту технику, игровые дизайнеры могут создавать виртуальные лучи света, отражающиеся от объектов, отбрасывать реалистичные тени и создавать реалистичные отражения.
Впервые концептуализированная в 1969 году технология трассировки лучей использовалась годами для симуляции реалистичного освещения. и тени в киноиндустрии. Но даже сегодня технология требует значительных вычислительных мощностей.
«Игра должна работать со скоростью 60 кадров в секунду или 120 кадров в секунду, поэтому она должна вычислять каждый кадр за 16 миллисекунд», — говорит Тони Тамаси, вице-президент по техническому маркетингу в разработчике видеокарт Nvidia. «Принимая во внимание, что типичный кадр фильма предварительно визуализируется, и на рендеринг одного кадра может потребоваться восемь, 12 или 24 часа».
Это новое волнение вокруг трассировки лучей возникает как раз тогда, когда оборудование для домашних игр находится на пороге. способность обрабатывать световые эффекты в режиме реального времени. Графические чипы, которые войдут в игровые ПК следующего поколения и игровые приставки, должны быть достаточно мощными, чтобы обеспечить мощность рендеринга, необходимую для создания сцен с трассировкой лучей на лету. Когда это произойдет, это может привести к тектоническому сдвигу для визуальных эффектов в играх.
Чем он отличается от того, что мы видели раньше?
Если вы посмотрите, как работает свет в видеоиграх теперь может показаться, что все элементы присутствуют: отражения, тени, цветение, блики на объективе. Но все это просто хитрая хитрость. Программисты могут предварительно визуализировать световые эффекты (даже с некоторой трассировкой лучей), но они запекаются на сцене — по сути, просто упакованные анимации, которые всегда воспроизводятся одинаково. Эти эффекты могут выглядеть достаточно убедительно, но они не динамичны.
«Проблема в том, что он полностью статичен», — говорит Тамаси. «Если вы не визуализируете в реальном времени, освещение просто будет неправильным».
Если игрок изменит среду, например, взорвав дыру в стене, свет в сцене не будет изменить поток через эту дыру, если разработчики специально не запланировали такую возможность. При трассировке лучей в реальном времени свет будет регулироваться автоматически.
Как работает трассировка лучей?
В реальной жизни свет приходит к вам. Волны, состоящие из бесчисленных маленьких фотонов, вылетают из источника света, отражаются от различных поверхностей и ударяют вас прямо в глазные яблоки. Затем ваш мозг интерпретирует все эти различные лучи света как одну полную картину.
Трассировка лучей работает почти одинаково, за исключением того, что все обычно движется в противоположном направлении. Внутри программного обеспечения луч с трассировкой лучей начинается у зрителя (по существу от объектива камеры) и движется наружу, прокладывая путь, который отражается от множества объектов, иногда даже принимая их цветовые и отражающие свойства, пока программное обеспечение не определит соответствующий свет источник (источники), который будет влиять на этот конкретный луч. Эта методика имитации зрения назад гораздо более эффективна для компьютера, чем попытка отследить лучи от источника света. В конце концов, единственные световые пути, которые нужно визуализировать, это те, которые вписываются в поле зрения пользователя. Для отображения того, что перед вами, требуется гораздо меньше вычислительной мощности, чем для визуализации лучей, излучаемых всеми источниками света в сцене.
Тем не менее, это не значит, что это легко. «Тысячи миллиардов фотонов попадают в ваш глаз каждую секунду», — говорит Кристенсен из NCSA. «Это намного больше, чем количество вычислений, которые компьютер может выполнить в секунду … поэтому необходимо много оптимизировать, оптимизировать и взломать, чтобы даже заставить что-то выглядеть реалистично».
Вместо постарайтесь отобразить каждый луч света, решение для разработчиков в Nvidia состоит в том, чтобы отследить только определенное количество наиболее важных лучей, а затем использовать алгоритмы машинного обучения, чтобы заполнить пробелы и сгладить все. Это процесс, который называется «шумоподавление».
«Вместо того, чтобы снимать сотни или тысячи лучей на пиксель, мы на самом деле снимаем несколько или, может быть, несколько десятков», — говорит Тамаси. «Таким образом, мы используем разные классы шумоподавителей для сборки окончательного изображения».
Когда это произойдет?
Трассировка лучей в реальном времени уже здесь — вроде как. Если у вас есть компьютер, который может с этим справиться, он доступен в нескольких текущих играх, таких как Battlefield V Metro Exodus и Shadow of the Tomb Raider а также грядущие игры, такие как Cyberpunk 2077 и Wolfenstein: Youngblood .
Nvidia представила возможности трассировки лучей в прошлом году, выпустив линейку видеокарт RTX. Таким образом, вашему компьютеру понадобится один из них, чтобы правильно использовать преимущества этой технологии. Текущие консоли, такие как Xbox One и Playstation 4, не имеют аппаратных средств, чтобы справиться с этим.
Для тех из нас, кто не желает или не может отыграть от 350 до 1500 долларов за видеокарту, трассировка лучей будет также будет поддерживаться игровыми консолями следующего поколения, в частности, Playstation 5 и таинственно названным преемником Microsoft Xbox One Project Scarlett.
Потенциал может быть захватывающим, но пройдет еще несколько лет, прежде чем технология станет стандарт. Трассировка лучей в реальном времени все еще находится в подростковом возрасте и оказалась немного темпераментной. По мере совершенствования аппаратного обеспечения разработчикам и дизайнерам придется идти в ногу.
«Это новый инструмент в наборе инструментов», — говорит Тамаси. «Мы должны научиться правильно использовать этот новый инструмент. Будет целый новый класс техник, которые люди разрабатывают ».
Загрузка...
