strålspårning, till spel en extra realism en nivå som ger är en ljusteknik. Genom att efterlikna hur ljus reflekteras och bryts i den verkliga världen, ger det en mer trovärdig miljö än de som ses med statisk belysning i mer traditionella spel. Så vad är ray tracing egentligen? Och ännu viktigare, hur fungerar det? Ett bra grafikkort kan använda ray tracing för att öka nedsänkningen, men inte alla GPU:er kan hantera denna teknik. Läs vidare för att avgöra om ray tracing är avgörande för din spelupplevelse och om det motiverar att spendera hundratals dollar på en uppgraderad GPU.
Ray Tracing – Virtuella fotoner
För att förstå hur ray tracings revolutionerande belysningssystem fungerar måste vi ta ett steg tillbaka och förstå hur spel tidigare har återgett ljus och vad som behöver emuleras för en fotorealistisk upplevelse. Spel utan strålspårning är beroende av statisk "bakad" belysning. Utvecklare placerar ljuskällor i en miljö som avger ljus jämnt i alla vyer. Dessutom innehåller virtuella modeller som NPC:er och objekt inte information om några andra modeller och kräver att GPU:n beräknar ljusbeteendet under renderingen. Ytstrukturer kan reflektera ljus för att efterlikna glans, men kan bara reflektera ljus som emitteras från en statisk källa. Ta jämförelsen av reflektioner i GTA V nedan som ett exempel.
Sammantaget har utvecklingen av GPU:n hjälpt denna process att se mer realistisk ut genom åren, men spel är fortfarande inte fotorealistiska när det gäller verkliga reflektioner, brytningar och övergripande belysning. För att uppnå detta måste GPU:n kunna följa virtuella ljusstrålar.
I den verkliga världen är synligt ljus en liten del av familjen av elektromagnetisk strålning som uppfattas av det mänskliga ögat. Den innehåller fotoner som beter sig både som partiklar och som vågor. Fotoner har ingen verklig storlek eller form – de kan bara skapas eller förstöras.
Ljus kan dock beskrivas som en ström av fotoner. Ju fler fotoner du har, desto starkare uppfattas ljuset. Reflektion uppstår när fotoner studsar från en yta. Brytning uppstår när fotoner som färdas i en rak linje passerar genom ett transparent material och linjen omdirigeras eller "böjs". De förstörda fotonerna kan detekteras som "absorberade".
Strålspårning i spel försöker efterlikna hur ljus fungerar i den verkliga världen. Den spårar det simulerade ljusets väg genom att spåra miljontals virtuella fotoner. Ju starkare ljus, desto fler virtuella fotoner måste GPU:n beräkna, och desto fler ytor reflekterar, bryts och sprider ljuset.
Denna process är inget nytt. CGI har använt ray tracing i decennier, men i början krävde det datorgårdar för att rendera en hel film, eftersom rendering av en enda bildruta kunde ta timmar eller till och med dagar. Hemdatorer kan nu emulera strålspårad grafik i realtid och utnyttja hårdvaruacceleration och smarta belysningsknep för att begränsa antalet strålar till ett hanterbart antal.
Här är en riktig ögonöppnare: Som med alla filmer eller TV-program, "spelas" scener i CGI-animationer ofta med olika vinklar. För varje bildruta kan du flytta en kamera för att fånga händelserna, zooma in, zooma ut eller panorera ett helt område. Och precis som animering måste du manipulera allt bildruta för bildruta för att efterlikna rörelse. När du sätter ihop alla bilder har du en flödande historia.
I spel, särskilt snabba sådana, styr du en enda kamera som alltid rör sig och ständigt ändrar perspektiv. I både CGI och ray-traced spel måste GPU:n inte bara beräkna hur ljus reflekteras och bryts i en given scen, utan också hur det fångas av linsen – beroende på ditt perspektiv. För spel är detta en enorm mängd beräkningsarbete för en enda dator eller konsol.
Tyvärr har vi fortfarande inte datorer på konsumentnivå som verkligen kan hantera strålspårad grafik med höga bildhastigheter. Istället har vi nu hårdvara som effektivt kan fuska.
Ray Tracing – Realistisk grafik
Ray tracing:s grundläggande likhet med det verkliga livet gör det till en extremt realistisk 3D-renderingsteknik, som till och med får blockiga spel som Minecraft att se nästan fotorealistiska ut under de rätta förhållandena. Det finns bara ett problem: det är extremt svårt att simulera. Att återskapa hur ljus fungerar i den verkliga världen är komplext och resurskrävande och kräver stora mängder datorkraft.
Därför är nuvarande strålspårningsalternativ i spel, som Nvidias RTX-fokuserade strålspårning, inte realistiska. Dessa är inte sann strålspårning, där varje ljuspunkt simuleras. Istället "fuskar" GPU:n genom att använda en mängd smarta tillvägagångssätt för att leverera något i närheten av samma visuella effekt, men utan att belasta hårdvaran lika mycket.
De flesta ray tracing-spel använder nu en kombination av traditionella ljustekniker, ofta kallade rasterisering, och ray tracing-tekniker på vissa ytor, såsom reflekterande pölar och metallarbete. Battlefield V är ett bra exempel på detta. Du ser reflektionen av soldater i vattnet, reflektionen av terrängen på flygplan och reflektionen av explosioner på lacken på en bil. Det är möjligt att visa reflektioner i moderna 3D-motorer, men inte på den detaljnivå som visas i spel som Battlefield V när strålspårning är aktiverad.
Strålspårning kan också användas för att få skuggor att se mer dynamiska och realistiska ut. Du kommer att se detta användas med stor effekt i Shadow of the Tomb Raider.
Strålspårad belysning kan skapa mycket mer realistiska skuggor i mörka och ljusa scener, vilket ger mjukare kanter och bättre definition. Att uppnå detta utseende utan strålspårning är utomordentligt svårt. Utvecklare kan bara emulera detta genom att använda förinställda, statiska ljuskällor på ett försiktigt och kontrollerat sätt. Det tar mycket tid och ansträngning att placera alla dessa "fotljus" – och inte ens då blir resultatet helt rätt.
Vissa spel använder strålspårning för global belysning, vilket effektivt strålspårar hela scenen. Detta är dock det beräkningsmässigt dyraste alternativet och kräver de mest kraftfulla moderna grafikkorten för att fungera effektivt. Metro Exodus använder denna teknik, men implementeringen är inte perfekt.
Det är därför bara halvmått som strålspårande skuggor eller reflekterande ytor är populära. Andra spel drar fördel av Nvidia-tekniker som denoising och Deep Learning Super Sampling för att förbättra prestandan och dölja några av de visuella hicka som kommer från att bearbeta färre strålar än vad som är nödvändigt för att göra en sann strålspårningsscen. Dessa tekniker är fortfarande reserverade för förrenderade skärmdumpar och filmer, där kraftfulla servrar kan tillbringa dagar med att bearbeta en enda bildruta.
Hur fungerar strålar?
Nvidias grafikkort i RTX 20-serien erbjöd hårdvara byggd speciellt för ray-tracing för att hantera även dessa relativt blygsamma tillämpningar av ray-tracing.
Alla RTX-kort stöder nu strålspårning, och det finns ett annat sätt att fuska prestanda på de senaste RTX 40-seriens GPU:er. SER, eller Shader Execution Reordering, är tillgängligt på RTX 4090 och RTX 4080, och Nvidia säger att det kan förbättra prestandan i ray-traced spel med 25 %. Det fungerar genom att ordna om ray tracing-instruktioner när de bearbetas av GPU:n, vilket optimerar uppgiften för den tillgängliga datorkraften.
Medan de första dagarna av strålspårning var svåra, har Nvidias senaste kort presterat mycket bättre. Med den nya generationen SER och DLSS 3 kan vi se strålspårning som inte minskar din bildhastighet. Nvidias nya DLSS 3.5 lovar också att stödja strålspårning med Ray Reconstruction.
Nvidias strålspårningsmetod är dock inte det enda tillgängliga alternativet. Det finns också Reshade "path tracing" efterbehandlingseffekter som erbjuder liknande bilder, även om de inte har samma prestanda.
AMD har nu även alternativ för strålspårning, mer om det senare.
Du behöver fortfarande ett kraftfullt grafikkort för ray tracing oavsett applikation, men när tekniken blir mer utbredd bland spelutvecklare kan vi se ett bredare utbud av stödjande hårdvara till mycket mer överkomliga priser.
Medan ray tracing mestadels har fokuserats på datorer, börjar det också hitta in i andra enheter. Apple meddelade nyligen att iPhone 15:s A17 Bionic-chip har hårdvaruaccelererad strålspårning, inklusive i spel.
Hur man ser strålspårning hemma
För att se ray tracing hemma behöver du ett nytt, dyrt grafikkort. Hårdvaruaccelererad strålspårning är endast tillgänglig på Nvidia RTX GPU eller AMD:s RX 6000-serie GPU. GTX 10-serien och 16-seriens kort stöder ray tracing men saknar RT-kärnorna som skulle göra det bekvämt spelbart.
Om du funderar på att spela med upplösningar över 1080p och bildhastigheter på 60 fps eller högre, är din bästa insats att satsa på ett förstklassigt grafikkort. På 4K är RTX 3080 och RX 6800 XT de enastående korten, men du kan också klara dig med RTX 1440 eller RX 3070 om du är villig att kliva upp till 6800p i vissa spel.
Även om det finns ett begränsat antal spel med strålspårningsfunktioner ökar detta antal gradvis. De bästa exemplen på strålspårning inkluderar tidiga RTX-demos som Battlefield V, Shadow of the Tomb Raider och Metro Exodus. Nyare spel som Control och MechWarrior 5: Mercenaries ser också intressanta ut. Stay in the Light är ett indie-skräckspel skapat med strålspårade skuggor och reflektioner. Quake II, remastrad med RTX ray tracing, är ett annat bra exempel.
Det finns färre ray tracing-spel på marknaden, men branschen växer. När PlayStation 5 och Xbox Series X börjar presentera ray tracing kommer konkurrenterna snart att följa efter. Multiplattformsspelet Watch Dogs 2 skiljer sig från nya Watch Dogs: Legion genom att det nya spelet introducerar ray tracing för att köras på konsoler och datorer.
Prova att använda UL Benchmarks Port Royal-strålspårning för att avgöra om din dator kommer att fungera med strålspårning.
Vad tycker du om detta ämne? Glöm inte att dela dina tankar med oss i kommentarsfältet. För allt vårt innehåll The Gamer Station Allt innehåll
Produkterna som diskuteras här har valts ut oberoende av våra redaktörer. Om du köper något som visas på vår webbplats kan The Gamer Station få en del av intäkterna.
Artiklarnas originalspråk är turkiska. Vi sänder på 18 olika språk. Om du ser en felaktig mening eller ord i innehållet får du gärna meddela oss i kommentarerna!