Mitä säteenseuranta on, ja onko se todella pelaamisen tulevaisuus?

(Kuvan luotto: Nvidia)

Jos olet ollut pelialalla ja sen ympäristössä viimeisten parin vuoden aikana, olet kuullut säteenseurannasta. On puhuttu paljon löyhästi siitä, kuinka säteenseuranta edustaa pelaamisen tulevaisuutta, ja tulevaisuuden laitteiston on varmasti sisällytettävä omistettuja resursseja sen käsittelemiseen. Mutta mitä on säteen jäljitys, ja onko sen ympärillä hitaasti laajeneva massiivinen hype-kupla perusteltua?

Yksi myönteinen osoitus on Mark Cernyn ilmoitus a Langallinen ominaisuus että Sonyn seuraava konsoli tukee säteenseurantaa mukautetun AMD Navi GPU:n avulla. Hän esitteli jopa mielenkiintoisen ryppyn - konsoli pystyy hyödyntämään säteenseurantaa visuaalisten tehosteiden lisäksi myös paikkaäänen simulointiin.

Valon ja varjon maailma

Kuten mikä tahansa uusi kuluttajalähtöinen tekniikka, säteenseuranta on osittain hämärtynyt kaikista markkinoinnin muotisanoista, jotka tulevat ihmisiltä, ​​jotka ovat kiinnostuneita sen myymisestä. Totuus on, että säteenseuranta ei itse asiassa ole ollenkaan uusi, se on tekniikka, jota elokuvastudiot ovat käyttäneet vuosia erikoistehosteissa ja animaatioissa valaistakseen kohtauksia ja mahdollistaakseen digitaalisten kohteiden oikeanlaisen heijastuksen. Muistatko nähneeni ne räjähtävät muukalaissota-alukset savussa ja tulessa heijastuneen Iron Manin kypärässä Avengersissa? Se on säteen jäljitys työssä. Uutta on lupaus tehdä tällainen renderöinti reaaliajassa. Sen avulla videopelit voivat saavuttaa lennossa sen, mitä Hollywoodin renderöintitilojen saavuttamiseen tarvitaan päiviä tai jopa viikkoja. Se nojautuu erittäin kalliisiin laitteistoihin, jotka laskevat säteenseurannan monimutkaisille kohtauksille, joissa on miljoonia yksittäisiä fotonisäteitä.

Säteenseuranta toimii simuloimalla valonsäteitä ja tapoja, joilla ne ovat vuorovaikutuksessa esineiden ja pintojen kanssa. Se mallintaa, kuinka valaistus vaikuttaa väriin tai tukkeutumiseen sädekohtaisesti. Aikaisemmin valaistus käsiteltiin rasteroinnin aikana, prosessissa, jossa 3D-polygonaaliset mallit muunnetaan pikseleistä rakennetuiksi 2D-kuvaksi. Valotehosteet olivat suurelta osin 'väärennettyjä', ja moottori määritti, kuinka valonlähteet kohtauksessa teoriassa vaikuttaisivat pintoihin perustuen sijoitteluun ja varjostamaan/värjäämään pinnan pikseleitä vastaavasti. Se on laskennallisesti tehokas, joten se ei vaadi sellaista naurettavan tehokasta, omistettua laitteistoa kuin säteenseurannassa perinteisesti on, mutta siihen liittyy useita rajoituksia.

Parhaat näytönohjaimet PC-peleihin

Yhteenvetomme aiheesta parhaat näytönohjaimet PC-pelaamiseen, nykyaikaisten triple-A-pelien tehostamiseen parhailla hinnoilla, joita voit löytää mistä tahansa.

Säteenseurannan avulla kehittäjät voivat simuloida tapaa, jolla valo toimii todellisessa maailmassa, mikä on mahdotonta rasteripohjaisissa ratkaisuissa. Tämä tarkoittaa, että kohtaukset näyttävät luonnollisemmin valaistuilta ja realistisemmilta, ja se tarkoittaa myös sitä, että valonlähteet tai heijastavat kohteet, jotka eivät ole kehyksessä, voivat silti heijastua tarkasti näkyvään kohtaukseen. Kuvaruudun ulkopuolisen kranaatin räjähdys näkyy edelleen esimerkiksi hahmoasi kohti vierivän Abrams-panssarin kiiltävässä metallirungossa, ja muiden tällä hetkellä kehyksessä ulkopuolisten sotilaiden luomat varjot voidaan toistaa tarkemmin.

Säteenseuranta toimii seuraamalla valonsädettä näytön pikselistä takaisin 3D-näkymään ja seuraamalla, missä tai jos se on vuorovaikutuksessa esineiden kanssa ennen valonlähteen saavuttamista. Jos se osuu esineeseen tai jos se heijastuu useiden esineiden välillä tai jopa taittuu kulkiessaan lasin tai veden läpi, tiedot esitetään pikselissä valon ja värin suhteen.

Äänisuunnittelussa on myös mahdollista hyödyntää säteenseurantaa, kuten Mark Cerny ehdottaa, varsinkin jos etsit nopeampaa ja puhtaampaa ratkaisua kuin perinteiset menetelmät tarjoavat. Jos käsittelet ääniaaltoja paljon pienempinä säteinä, voit mallintaa niitä paljon samalla tavalla kuin säteenseurantamallit valoa, piirtämällä ne lähteestä loppukäyttäjälle ja arvioimalla, missä ne ovat vuorovaikutuksessa ympäristön esineiden kanssa. Vaikeutena on, että ääniaallot ovat yleensä paljon suurempia kuin valoaallot, jopa kymmenen metriä tai suurempia, kun taas valon aallonpituus mitataan nanometreinä, joten niiden mallintaminen säteiksi aiheuttaa väistämättä epätarkkuuksia. Se on kuitenkin varmasti mahdollista ja olisi laskennallisesti tehokkaampaa kuin useimmat vaihtoehtoiset ratkaisut.

Laitteistokertomus

Säteen jäljitys Metro Exoduksessa; otettu käyttöön oikeassa kuvassa, se näkyy selvimmin heijastuksissa lumesta ja vedestä

On todennäköistä, että kuulit ensimmäisen kerran säteenseurannasta (vaikka näit sen elokuvissa vuosia), kun Nvidia alkoi mainostaa RTX 20 -sarjan korttiensa säteenseurantaominaisuuksia. Nvidia teki valtavasti melua siitä, kuinka sen RT-ytimet mahdollistaisivat seuraavan sukupolven GPU:iden tuovan uskomattoman reaaliaikaisen säteenseurannan videopeleihin ensimmäistä kertaa. Se oli suurelta osin temppu oikeuttaa uusien korttien äärimmäisen korkeat hinnat, mutta se ei ollut pelkästään markkinointihyppää, vaan se edusti melko hämmästyttävää uskomatonta teknistä saavutusta, joka mahdollistaa nykyaikaisen peli-PC:t tehdä reaaliajassa se, mikä noilta Hollywood-studioilta kesti useita suuruusluokkaa kauemmin.

Näiden 20-sarjan korttien vastaanotto on ollut vaihtelevaa, ja myynti on ollut haaleaa, mutta mikä ehkä vielä tärkeämpää, Nvidian hallitseva asema 'säteenjäljitys peleissä' -kertomuksessa on alkanut luistaa. On ollut useita kompastuskiviä, joista ensimmäinen ja tärkein on se, kuinka harvat pelit tällä hetkellä tukevat säteenseurantaa ja kuinka se ei edes niissäkään nimikkeissä tee räikeää, välittömästi havaittavaa vaikutusta grafiikkaan ja esitykseen. Tämä ei tietenkään tule suurena yllätyksenä - useimmat uudet grafiikkatekniikat, kuten äskettäinen HDR-renessanssi, vievät jonkin aikaa, ennen kuin ne otetaan käyttöön ja otetaan käyttöön kunnolla, mutta näyttää siltä, ​​​​että Nvidia oli hieman liian kaukana. käyrä ja se on alkanut menettää säteenseurannan etusijaa tällä välin.

Ensin tuli uutinen, että RTX-kortteja ei tarvita säteenseurantaan, kuten a CryEngine demo . Sitten Nvidia itse ilmoitti laajentavansa GTX-sarjaa Turing-tekniikalla, mutta ilman erityistä säteenseurantalaitteistoa, ja lopulta, että se tuo Säteenseurannan tuki GTX-korteille ohjainpäivityksen kautta. Ja nyt leviää laajalti huhuja, että AMD alkaa pian julkaista omia korttejaan omistettu säteenseurantatuki joka voi vastata tai ylittää RTX-linjan suorituskyvyn suhteen. Koska AMD:n kerrotaan työskentelevän sekä Sonyn että Microsoftin kanssa seuraavan sukupolven konsoleissa (todennäköisesti tarjoamalla erilliset, mukautetut versiot Navi-arkkitehtuuristaan), sana, että AMD-sirut pakkaavat pian omistetun laitteiston, joka tukee säteenseurantaa, tarkoittaa, että seuraavan sukupolven konsolit tulevat todennäköisesti myös hypätä RT:n kelkkaan.

Valaisemalla tietä eteenpäin

Säteen jäljitys Remedyn Northlight-moottorissa

Kaikki tämä ei ole hyvä uutinen Nvidialle, ainakaan lyhyellä aikavälillä, mutta loistava uutinen säteenseuranta-harrastajille. Laajempi laitteistotuki tarkoittaa, että säteenseurantatekniikan rakentaminen peleihin näyttää kehittäjille paljon houkuttelevammalta, koska siellä on yleisö, joka voi arvostaa tuloksia. Ja jopa Nvidialle, kun säteenseuranta yleistyy, niin myös sen RTX-laitteistojen myynti lisääntyy, varsinkin jos yritys pystyy tiivistämään hintoja nopeuttaakseen valtavirran myyntiä.

Se on myös hyvä uutinen pelaajille yleensä. Säteenseuranta ei ehkä herätä nyt valtavia aaltoja käytännön mielessä, suurelta osin siksi, että nykyinen tuki tuntuu hieman kiireiseltä tai jämähtäneeltä, mutta koska näemme pelit, jotka on rakennettu hyppystä säteenseurantatuella, lopputuotteet alkavat näyttää. paljon vaikuttavampi. Lukemattomissa demoissa, ensin Nvidiasta ja nyt CryEnginestä ja Unitysta (pelimoottori, joka äskettäin sisälsi säteenseurantatyökalut), olemme nähneet säteenseurannan mahdollisuudet, ja oikein toteutettuina se on niin upea kuin markkinointi antaa uskoa.

Pohjimmiltaan on, että säteenseuranta on enemmän HDR:ää kuin 3D:tä. Se ei ole kikkaileva, nopea tekniikka, joka ei saa jalansijaa ja poistu keskustelusta alle vuodessa. Se on todella tärkeä osa pelien tulevaisuutta, sillä se varmistaa, että seuraavan sukupolven pelit näyttävät lähempänä todellisuutta kuin koskaan ennen, ja sen toimittaminen reaaliajassa on todella upea innovaatio. Se on väistämätöntä, ja pääkysymys säteen jäljittämisestä on vähemmän 'jos' kuin 'milloin'.