Hva er ray tracing, og er det virkelig fremtiden til spill?

(Bildekreditt: Nvidia)

Hvis du har vært i og rundt spillindustrien de siste par årene, har du hørt om ray-tracing. Det har vært mye løst snakk om hvordan ray tracing representerer fremtiden for spill, og fremtidig maskinvare vil helt sikkert trenge å inkludere dedikerte ressurser for å håndtere det. Men hva er ray tracing, og er den massive hypeboblen som sakte utvider seg rundt den rettferdiggjort?

En bekreftende indikasjon er kunngjøringen av Mark Cerny i en Kablet funksjon at Sonys neste konsoll vil støtte ray tracing ved hjelp av sin egendefinerte AMD Navi GPU. Han introduserte til og med en interessant rynke - konsollen vil kunne utnytte strålesporing ikke bare for visuelle effekter, men også for å simulere posisjonslyd.

En verden av lys og skygge

Som enhver ny forbrukerorientert teknologi, er ray tracing delvis tilslørt av alle markedsføringsord som kommer fra folk med en egeninteresse i å selge den. Sannheten er at ray tracing faktisk ikke er nytt i det hele tatt, det er en teknikk filmstudioer har brukt i mange år i spesialeffekter og animasjon for å belyse scener og muliggjøre riktige refleksjoner av digitale objekter. Husker du å se de eksploderende utenomjordiske krigsskipene omslynget i røyk og ild reflektert i Iron Mans hjelm i The Avengers? Det er strålesporing på jobb. Det som er nytt er løftet om å gjøre denne typen gjengivelse i sanntid. Det gjør det mulig for videospill å oppnå det som kreves av Hollywood render farms dager eller til og med uker å oppnå, og lener seg på enormt kostbar maskinvare for å beregne ray tracing for komplekse scener med millioner av individuelle fotonstråler.

Strålesporing fungerer ved å simulere lysstråler og måtene de samhandler med objekter og overflater. Den modellerer hvordan belysning påvirker farge eller okklusjon på per stråle-basis. Tidligere ble belysning håndtert under rasterisering, prosessen med å oversette 3D-polygonale modeller til et 2D-bilde bygget ut av piksler. Lyseffekter var stort sett 'falsket', med en motor som avgjorde hvordan lyskilder i en scene teoretisk ville påvirke overflater basert på plassering og skyggelegging/fargelegging av pikslene på den overflaten. Den er beregningseffektiv, så den krever ikke den typen latterlig kraftig, dedikert maskinvare som ray tracing tradisjonelt har, men den kommer med en rekke begrensninger.

Beste grafikkort for PC-spilling

Vår oppsummering av beste grafikkort for PC-spilling, for å drive moderne trippel-A-titler, til de beste prisene du kan finne hvor som helst.

Med strålesporing kan utviklere simulere måten lys fungerer på i den virkelige verden, noe som er umulig i rasterbaserte løsninger. Dette betyr at scener fremstår mer naturlig opplyste og realistiske, og det betyr også at lyskilder eller reflekterende objekter som ikke er i rammen fortsatt kan reflekteres nøyaktig i den synlige scenen. Eksplosjonen av en granat utenfor skjermen kan fortsatt sees reflektert i det skinnende metallskroget til en Abrams-tank som ruller mot karakteren din, for eksempel, og skygger kastet av andre soldater som for øyeblikket ikke er i rammen, kan gjengis mer nøyaktig.

Strålesporing fungerer ved å følge en lysstråle fra en piksel på skjermen tilbake til 3D-scenen og spore hvor eller om den samhandler med objekter før den når lyskilden. Hvis det treffer et objekt, eller hvis det reflekteres mellom flere objekter, eller til og med brytes ved å passere gjennom glass eller vann, er disse dataene representert i pikselen når det gjelder lys og farge.

Det er også mulig å bruke ray tracing i lyddesign som Mark Cerny foreslår, spesielt hvis du leter etter en raskere og renere løsning enn mer tradisjonelle metoder gir. Hvis du behandler lydbølger som mye mindre stråler, kan du modellere dem omtrent slik strålesporingsmodeller lyser, trekke dem fra kilden til sluttbrukeren og bedømme hvor de samhandler med objekter i miljøet. Vanskeligheten er at lydbølger generelt er mye større enn lysbølger, og når opptil ti meter eller større, mens lysets bølgelengde måles i nanometer, så modellering av dem som stråler vil uunngåelig forårsake unøyaktigheter. Det er imidlertid absolutt mulig, og ville være beregningsmessig mer effektivt enn de fleste alternative løsninger.

Maskinvarefortellingen

Strålesporing i Metro Exodus; aktivert i det høyre bildet, er det mest tydelig i refleksjoner på snø og vann

Det er sannsynlig at du først hørte om ray tracing (til tross for at du har sett det på skjermen i filmer i årevis) da Nvidia begynte å presentere ray tracing-funksjonene til RTX 20-serien med kort. Nvidia laget en enorm mengde støy om hvordan RT-kjernene deres ville gjøre det mulig for neste generasjon GPUer å bringe utrolig sanntidsstrålesporing til videospill for første gang. Stort sett var det et knep for å rettferdiggjøre de ekstremt høye prisene på de nye kortene, men det var ikke bare markedsføringshype - det representerte en ganske utrolig utrolig teknisk prestasjon, som tillot moderne spill-PCer å gjøre i sanntid det som tok disse Hollywood-studioene flere størrelsesordener lenger.

Mottakelsen av disse 20-seriekortene har vært blandet, og salget har vært lunkent, men kanskje enda viktigere, Nvidias dominans av 'ray tracing in games'-fortellingen har begynt å glippe. Det har vært en rekke snublesteiner, hvorav den første og viktigste er hvor få spill som for øyeblikket støtter ray-tracing, og hvordan det, selv i de titlene som gjør det, ikke har en iøynefallende, umiddelbart merkbar innvirkning på grafikk og presentasjon. Dette kommer ikke som en stor overraskelse, selvfølgelig - de fleste nye grafikkteknologier, som den nylige HDR-renessansen, tar litt tid å bli ordentlig utrullet og implementert, men det ser ut som om Nvidia var litt for langt foran kurve, og den har begynt å miste sin strålesporing fremtredende i mellomtiden.

Først var det nyheten om at RTX-kort ikke var nødvendige for strålesporing, som demonstrert av en CryEngine-demo . Deretter kunngjorde Nvidia selv at de bulker ut GTX-linjen med Turing-teknologi, men uten dedikert ray tracing-maskinvare, og til slutt at den bringer ray tracing-støtte til GTX-kort gjennom en driveroppdatering. Og nå går det mye rykter om at AMD snart vil begynne å rulle ut sine egne kort med dedikert støtte for strålesporing som kan matche eller overgå RTX-linjen når det gjelder ytelse. Ettersom AMD angivelig jobber med både Sony og Microsoft på neste generasjon konsoller (som sannsynligvis gir diskrete, tilpassede versjoner av deres Navi-arkitektur), betyr ordet om at AMD-brikker snart vil pakke dedikert maskinvare for å støtte ray tracing, at neste generasjon konsoller sannsynligvis også vil hoppe på RT-vognen.

Lyser veien videre

Strålesporing i Remedys Northlight-motor

Alt dette er ikke gode nyheter for Nvidia, i hvert fall på kort sikt, men gode nyheter for ray tracing-entusiaster. Bredere maskinvarestøtte betyr at arbeidet med å bygge ray tracing-teknologi inn i spill vil se mye mer attraktivt ut for utviklere, fordi det vil være et publikum som kan sette pris på resultatene. Og selv for Nvidia, ettersom ray tracing blir mer allestedsnærværende, vil salget av RTX-maskinvaren også gjøre det, spesielt hvis selskapet er i stand til å komprimere prisene for å akselerere mainstream-salget.

Det er også gode nyheter for spillere for øvrig. Strålesporing lager kanskje ikke store bølger i praktisk forstand nå, i stor grad fordi strømstøtten føles litt forhastet eller slått på, men ettersom vi ser spill konstruert fra hoppet med strålesporingsstøtte i tankene, vil de endelige produktene begynne å se ut. mye mer imponerende. I utallige demoer, først fra Nvidia og nå fra CryEngine og Unity (spillmotoren som nylig inkorporerte strålesporingsverktøy), har vi sett potensialet til strålesporing, og riktig implementert er det like fantastisk som markedsføringen vil ha deg til å tro.

Takeaway er at ray tracing er mer HDR enn 3D. Det er ikke en gimmicky, flash-in-the-pan-teknologi som ikke klarer å få fotfeste og avslutte samtalen på under ett år. Det er virkelig en viktig del av fremtiden til spill, å sikre at neste generasjon spill ser nærmere virkeligheten enn noen gang før, og å kunne levere det i sanntid er virkelig en fantastisk innovasjon. Det er uunngåelig, og hovedspørsmålet rundt strålesporing er mindre 'hvis' enn 'når'.