śledzenie promieni, do gier dodatkowy realizm poziom, który przynosi jest techniką oświetleniową. Naśladując sposób, w jaki światło odbija się i załamuje w prawdziwym świecie, zapewnia bardziej wiarygodne środowisko niż te widziane przy użyciu statycznego oświetlenia w bardziej tradycyjnych grach. Czym właściwie jest śledzenie promieni? I co ważniejsze, jak to działa? Dobra karta graficzna może wykorzystywać śledzenie promieni w celu zwiększenia immersji, ale nie wszystkie procesory graficzne radzą sobie z tą techniką. Czytaj dalej, aby zdecydować, czy śledzenie promieni jest niezbędne dla Twoich wrażeń z gry i czy uzasadnia wydawanie setek dolarów na ulepszony procesor graficzny.
Śledzenie promieni – wirtualne fotony
Aby zrozumieć, jak działa rewolucyjny system oświetlenia ray tracingu, musimy cofnąć się o krok i zrozumieć, w jaki sposób gry renderowały wcześniej światło i co należy emulować, aby uzyskać fotorealistyczne wrażenia. Gry bez śledzenia promieni opierają się na statycznym „wypalanym” oświetleniu. Twórcy umieszczają źródła światła w środowisku, które emituje światło równomiernie w każdym widoku. Co więcej, modele wirtualne, takie jak NPC i obiekty, nie zawierają informacji o żadnym innym modelu i wymagają od procesora graficznego obliczenia zachowania oświetlenia podczas renderowania. Tekstury powierzchni mogą odbijać światło imitując połysk, ale mogą odbijać jedynie światło emitowane ze źródła statycznego. Jako przykład weź porównanie odbić w GTA V poniżej.
Ogólnie rzecz biorąc, ewolucja procesora graficznego sprawiła, że na przestrzeni lat proces ten wyglądał bardziej realistycznie, ale gry nadal nie są fotorealistyczne pod względem odbić, załamań światła i ogólnego oświetlenia w świecie rzeczywistym. Aby to osiągnąć, procesor graficzny musi być w stanie podążać za wirtualnymi promieniami świetlnymi.
W świecie rzeczywistym światło widzialne stanowi niewielką część rodziny promieniowania elektromagnetycznego odbieranego przez ludzkie oko. Zawiera fotony, które zachowują się zarówno jak cząstki, jak i fale. Fotony nie mają rzeczywistego rozmiaru ani kształtu – można je jedynie tworzyć lub niszczyć.
Światło można jednak opisać jako strumień fotonów. Im więcej fotonów, tym jaśniejsze jest postrzegane światło. Odbicie ma miejsce, gdy fotony odbijają się od powierzchni. Załamanie ma miejsce, gdy fotony poruszające się po linii prostej przechodzą przez przezroczysty materiał, a linia zostaje przekierowana lub „wygięta”. Zniszczone fotony można wykryć jako „wchłonięte”.
Ray tracing w grach próbuje naśladować działanie światła w prawdziwym świecie. Śledzi ścieżkę symulowanego światła, śledząc miliony wirtualnych fotonów. Im jaśniejsze światło, tym więcej wirtualnych fotonów musi obliczyć procesor graficzny i tym więcej powierzchni światło odbija, załamuje i rozprasza.
Proces ten nie jest niczym nowym. CGI korzysta ze śledzenia promieni od dziesięcioleci, ale na początku renderowanie całego filmu wymagało całych farm komputerów, ponieważ renderowanie pojedynczej klatki mogło trwać godzinami, a nawet dniami. Komputery domowe mogą teraz emulować grafikę wykorzystującą śledzenie promieni w czasie rzeczywistym, wykorzystując akcelerację sprzętową i sprytne sztuczki oświetleniowe, aby ograniczyć liczbę promieni do rozsądnej liczby.
Oto informacja, która naprawdę otwiera oczy: jak w przypadku każdego filmu lub programu telewizyjnego, sceny w animacji CGI są często „kręcone” pod różnymi kątami. Dla każdej klatki możesz przesunąć kamerę, aby uchwycić akcję, powiększyć, pomniejszyć lub przesunąć cały obszar. Podobnie jak w przypadku animacji, musisz manipulować wszystkim klatka po klatce, aby naśladować ruch. Kiedy połączysz wszystkie obrazy, otrzymasz płynną historię.
W grach, zwłaszcza tych o szybkiej akcji, sterujesz pojedynczą kamerą, która zawsze się porusza i stale zmienia perspektywę. Zarówno w grach CGI, jak i grach wykorzystujących śledzenie promieni, procesor graficzny musi nie tylko obliczyć, w jaki sposób światło jest odbijane i załamywane w danej scenie, ale także jak jest ono przechwytywane przez obiektyw – w zależności od Twojej perspektywy. W przypadku gier jest to ogromna ilość pracy obliczeniowej dla pojedynczego komputera lub konsoli.
Niestety, wciąż nie mamy komputerów przeznaczonych dla konsumentów, które naprawdę poradziłyby sobie z grafiką wykorzystującą śledzenie promieni przy dużej liczbie klatek na sekundę. Zamiast tego mamy teraz sprzęt, który może skutecznie oszukiwać.
Śledzenie promieni – realistyczna grafika
Podstawowe podobieństwo śledzenia promieni do prawdziwego życia sprawia, że jest to niezwykle realistyczna technika renderowania 3D, dzięki której nawet gry blokowe, takie jak Minecraft, w odpowiednich warunkach wyglądają niemal fotorealistycznie. Jest tylko jeden problem: niezwykle trudno jest to symulować. Odtworzenie sposobu działania światła w świecie rzeczywistym jest złożone i wymaga dużych zasobów oraz dużej mocy obliczeniowej.
Dlatego obecne opcje ray tracingu w grach, takie jak ray tracing Nvidii skupiony na RTX, nie są realistyczne. To nie jest prawdziwy ray tracing, w którym symulowany jest każdy punkt świetlny. Zamiast tego procesor graficzny „oszukuje”, stosując różne sprytne podejścia, aby zapewnić efekt zbliżony do tego samego efektu wizualnego, ale bez tak dużego obciążania sprzętu.
Większość gier wykorzystujących śledzenie promieni wykorzystuje obecnie kombinację tradycyjnych technik oświetleniowych, często nazywanych rasteryzacją, z technikami śledzenia promieni na niektórych powierzchniach, takich jak odblaskowe kałuże i elementy metalowe. Battlefield V jest tego świetnym przykładem. Widzisz odbicie żołnierzy w wodzie, odbicie terenu na samolotach i odbicie eksplozji na lakierze samochodu. Możliwe jest pokazywanie odbić w nowoczesnych silnikach 3D, ale nie na takim poziomie szczegółowości jak w grach takich jak Battlefield V, gdy włączone jest śledzenie promieni.
Śledzenie promieni można również wykorzystać, aby cienie wyglądały bardziej dynamicznie i realistycznie. Zobaczysz, jak zostało to świetnie wykorzystane w Shadow of the Tomb Raider.
Oświetlenie wykorzystujące technologię śledzenia promieni może tworzyć znacznie bardziej realistyczne cienie w ciemnych i jasnych scenach, zapewniając delikatniejsze krawędzie i większą wyrazistość. Osiągnięcie takiego wyglądu bez ray tracingu jest niezwykle trudne. Programiści mogą to naśladować jedynie poprzez ostrożne i kontrolowane używanie gotowych, statycznych źródeł światła. Umieszczenie tych wszystkich „podnóżków” zajmuje dużo czasu i wysiłku – a nawet wtedy wynik nie jest do końca prawidłowy.
Niektóre gry wykorzystują śledzenie promieni do globalnego oświetlenia, skutecznie wykorzystując śledzenie promieni w całej scenie. Jest to jednak opcja najdroższa obliczeniowo i do efektywnego działania wymaga najpotężniejszych nowoczesnych kart graficznych. Metro Exodus wykorzystuje tę technikę, ale jej implementacja nie jest doskonała.
Dlatego popularne są tylko półśrodki, takie jak cienie wykorzystujące śledzenie promieni lub powierzchnie odbijające światło. Inne gry korzystają z technologii Nvidii, takich jak odszumianie i Deep Learning Super Sampling, aby poprawić wydajność i zatuszować niektóre wizualne problemy wynikające z przetwarzania mniejszej liczby promieni, niż jest to konieczne do wyrenderowania prawdziwej sceny ze śledzeniem promieni. Technologie te są nadal zarezerwowane dla wstępnie renderowanych zrzutów ekranu i filmów, w przypadku których serwery o dużej mocy mogą spędzać dni na przetwarzaniu pojedynczej klatki.
Jak działają promienie?
Karty graficzne Nvidii z serii RTX 20 oferowały sprzęt zbudowany specjalnie do ray tracingu, aby obsłużyć nawet te stosunkowo skromne zastosowania ray tracingu.
Wszystkie karty RTX obsługują teraz śledzenie promieni, a na najnowszych procesorach graficznych z serii RTX 40 istnieje inny sposób na oszukanie wydajności. SER, czyli Shader Execution Reordering, jest dostępny na RTX 4090 i RTX 4080, a Nvidia twierdzi, że może poprawić wydajność w grach korzystających ze śledzenia promieni o 25%. Działa poprzez zmianę kolejności instrukcji ray tracingu podczas ich przetwarzania przez procesor graficzny, optymalizując zadanie pod kątem dostępnej mocy obliczeniowej.
Chociaż początki ray tracingu były trudne, najnowsze karty Nvidii radziły sobie znacznie lepiej. Dzięki nowej generacji SER i DLSS 3 możemy zobaczyć ray tracing, który nie zmniejsza liczby klatek na sekundę. Nowy DLSS 3.5 firmy Nvidia obiecuje także obsługę ray tracingu z funkcją Ray Reconstruction.
Metoda śledzenia promieni Nvidii nie jest jednak jedyną dostępną opcją. Istnieją również efekty przetwarzania końcowego Reshade „path tracing”, które oferują podobny efekt wizualny, chociaż nie mają tej samej wydajności.
AMD ma teraz także opcje śledzenia promieni, więcej o tym później.
Nadal będziesz potrzebować wydajnej karty graficznej do śledzenia promieni, niezależnie od aplikacji, ale w miarę jak technika ta staje się coraz bardziej powszechna wśród twórców gier, możemy zobaczyć szerszą gamę obsługiwanego sprzętu po znacznie bardziej przystępnych cenach.
Chociaż śledzenie promieni skupiało się głównie na komputerach PC, zaczyna pojawiać się także na innych urządzeniach. Firma Apple ogłosiła niedawno, że chip A15 Bionic w iPhonie 17 obsługuje sprzętowo przyspieszane śledzenie promieni, także w grach.
Jak zobaczyć ray tracing w domu
Aby zobaczyć ray tracing w domu, potrzebujesz nowej, drogiej karty graficznej. Sprzętowo przyspieszane śledzenie promieni jest dostępne tylko na procesorach graficznych Nvidia RTX lub procesorach graficznych AMD z serii RX 6000. Karty GTX z serii 10 i 16 obsługują ray tracing, ale brakuje im rdzeni RT, które zapewniałyby wygodną grę.
Jeśli chcesz grać w rozdzielczości powyżej 1080p i liczbie klatek na sekundę co najmniej 60 klatek na sekundę, najlepszym rozwiązaniem będzie zakup najwyższej klasy karty graficznej. W rozdzielczości 4K wyróżniają się karty RTX 3080 i RX 6800 XT, ale RTX 1440 lub RX 3070 też sobie poradzą, jeśli chcesz zwiększyć rozdzielczość do 6800p w niektórych grach.
Chociaż liczba gier wyposażonych w funkcję ray tracingu jest ograniczona, liczba ta stopniowo rośnie. Najlepszymi przykładami ray tracingu są wczesne dema RTX, takie jak Battlefield V, Shadow of the Tomb Raider i Metro Exodus. Nowsze gry, takie jak Control i MechWarrior 5: Mercenaries, również wyglądają interesująco. Stay in the Light to niezależna gra typu horror stworzona przy użyciu cieni i odbić wykorzystujących śledzenie promieni. Quake II, zremasterowany przy użyciu ray tracingu RTX, to kolejny świetny przykład.
Na rynku jest mniej gier wykorzystujących ray tracing, ale branża się rozwija. Gdy PlayStation 5 i Xbox Series X zaczną reklamować ray tracing, konkurenci wkrótce pójdą ich śladem. Wieloplatformowa gra Watch Dogs 2 różni się od nowej wersji Watch Dogs: Legion tym, że nowa gra wprowadza ray tracing do działania na konsolach i komputerach.
Spróbuj użyć śledzenia promieni Port Royal firmy UL Benchmark, aby sprawdzić, czy Twój komputer będzie współpracował z śledzeniem promieni.
Co sądzisz o tym temacie? Nie zapomnij podzielić się z nami swoimi przemyśleniami w sekcji komentarzy. Dla wszystkich naszych treści Cała zawartość stacji Gamer
Omawiane tutaj produkty zostały niezależnie wybrane przez naszych redaktorów. Jeśli kupisz coś prezentowanego na naszej stronie, Gamer Station może otrzymać część przychodów.
Oryginalnym językiem artykułów jest turecki. Nadajemy w 18 różnych językach. Jeśli widzisz w treści błędne zdanie lub słowo, nie wahaj się i poinformuj nas o tym w komentarzach!