Что такое трассировка лучей и как она работает?

Если вы регулярно играете в видеоигры или смотрели какой-либо из анимационных фильмов Pixar или Disney за последние пару лет, вы уже не подозревали, что видели трассировку лучей в действии.

Этот термин вызвал значительную ажиотаж в игровой индустрии в последние два года или около того, и ее рекламируют как будущее графики в играх. Итак, что такое трассировка лучей, как она работает и почему она так важна?

Что такое трассировка лучей?

Трассировка лучей — это метод рендеринга графики, использующий алгоритмы чтобы вычислить, где должны быть свет и тень в видеоиграх.

Вот где наука в начальной школе пригодится: посмотрите на кружку. Когда вы смотрите на кружку, свет отражается от кружки прямо вам в глаз, и ваш мозг понимает, что объект, который находится перед вами, — это кружка. Теперь от кружки переместите глаза, чтобы найти источник света в своей комнате. Это трассировка лучей.

В 3D-видеоиграх, которые у нас есть сейчас, алгоритм трассировки лучей начинается с точки зрения игрока и задается целью «проследить», идентифицировать и отобразить свет, цвета и тени несколько объектов на экране.

В результате графика, созданная с помощью трассировки лучей, становится более гладкой по краям и более реалистичной.

До трассировки лучей

Если вы хотите знать, как выглядели движущиеся изображения до трассировки лучей, просто взгляните на созданные видеоигры в начале 2000-х, и сравните их с существующими сейчас на рынке названиями видеоигр AAA.

В традиционной компьютерной графике используется метод, называемый растеризацией, при котором концепция и изображение трехмерных источников света преобразуются на двухмерную поверхность. Трехмерные полигоны преобразуются в двухмерные пиксели, и это не всегда хорошо, потому что вы, по сути, вынуждаете сложный объект с множеством поверхностей на плоской поверхности.

Вдобавок ко всему, традиционные компьютеры были недостаточно быстрыми, чтобы успевать за интенсивностью видеоигр. Хотя в растеризацию было внесено много улучшений, например, когда дело доходит до представления интенсивного шутера от первого лица, он отстает по сравнению с трассировкой лучей.

Как работает трассировка лучей

Трассировка лучей звучит просто и увлекательно как концепция, но это непростой метод. Итак, как работает трассировка лучей?

Трассировка лучей работает процесс, называемый «шумоподавление», где его алгоритм, начиная с камеры — вашей точки зрения, — отслеживает и определяет наиболее важные оттенки света и теней. Используя машинное обучение, он «заполняет пробелы», чтобы сформировать фотореалистичное изображение.

Итак, чем ярче сцена в видеоигре, тем выше качество графики и чем выше качество, тем она дороже. Это подводит нас к причине позднего появления трассировки лучей в индустрии видеоигр.

Почему так долго избегали трассировки лучей?

Вы должны знать, что трассировка лучей — тоже не новая техника. Голливуд использовал трассировку лучей задолго до того, как эта технология проникла в индустрию видеоигр. Фильм Pixar, 2013 год, Университет монстров, Вашингтон Фактически, это первый анимационный фильм, в котором используется технология трассировки лучей для освещения и затенения. Так почему же трассировка лучей так поздно попала в видеоигры?

Во-первых, с точки зрения механики трассировка лучей сама по себе требует больших вычислений. Применение технологии трассировки лучей к стандартному 90-минутному боевику с 24 кадрами в секунду уже занимает очень много времени. Аниматоры могут потратить дни или недели только на одну сцену, поэтому просто представьте, насколько интенсивнее трассировка лучей выполняется в стандартной видеоигре, которая работает со скоростью 60 кадров в секунду. Это было просто непрактично.

Далее, как упоминалось выше, трассировка лучей обходится дорого. Помимо того, что это требует много времени, дорогостоящий бюджет является причиной того, что всегда только мега кинокомпании в Голливуде могли позволить себе трассировку лучей. Создание Университета монстров Pixar обошлось в 200 миллионов долларов, как и Toy Story 4, выпущенная в 2019 году.

В то время как современные видеокарты с поддержкой трассировки лучей в реальном времени варьируются от 400 до 3000 долларов.

Когда используется трассировка лучей

Трассировка лучей используется практически везде в видеоиграх, но особенно в кат-сценах. Вы когда-нибудь замечали, почему ваш персонаж выглядит более реалистичным и утонченным во время кат-сцен видеоигры? Это трассировка лучей в действии. Хит 2019 года AAA title Control — лучший пример успешной трассировки лучей в видеоигре.

Помимо видеоигр, трассировка лучей также используется во многих отраслях. В архитектуре трассировка лучей встроена в программные приложения для 3D-моделирования здания. Это делает представление архитектора о конструкции здания более реалистичным, чем нарисованные от руки концептуальные эскизы, а пилотный свет более точен.. В технике трассировка лучей также используется для той же цели.

Разработчики игр и трассировка лучей

После приобретения компании RayScale, занимающейся трассировкой лучей, в 2008 году, Nvidia стала первой в отрасли, запустившей трассировку лучей. коммерчески. В 2018 году компания представила потребителям видеокарты серии GeForce RTX. С тех пор известные разработчики игр один за другим присоединились к игре с трассировкой лучей.

В 2019 году Epic Games и Utility Technologies объявили, что их фирменные аппаратные движки теперь предлагают встроенную поддержку трассировки лучей. В 2018 году Microsoft интегрировала трассировку лучей в DirectX 12, свое ключевое программное обеспечение для программирования мультимедиа и игр для Xbox One. В начале 2020 года технический титан представил DirectX 12 Ultimate, обновление до DirectX 12.

Если вы хотите узнать больше о трассировке лучей, посмотрите наше сравнение последних продуктов Nvidia GeForce RTX. Если вы пользователь Linux, посмотрите, как разные графические процессоры от Nvidia и AMD работают в Linux.

Трассировка лучей определит будущее игр

По сути, трассировка лучей обещает высокое качество изображения для максимального удовольствия. Трассировка лучей в видеоиграх все еще находится на начальной стадии, но ее выход на рынок знаменует многообещающее будущее для индустрии с миллиардным оборотом.

.

Оцените статью
cuterful.ru
Добавить комментарий