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什麼是光線追踪?

什麼是光線追踪?

Geoffrey Carr

最近,虛幻遊戲引擎製造商Epic的一個演示,為它的照片般逼真的燈光效果引起了人們的注意。該技術是射線追踪的重要一步。但是,這是什麼意思?

Ray Tracing的功能

簡而言之,光線跟踪是圖形引擎用於計算虛擬光源如何影響其環境中的項目的方法。該計劃字面上痕跡陽光光,使用由研究真光行為方式的物理學家開發的計算。

Unreal或Unity等圖形引擎使用光線跟踪來渲染逼真的光照效果 - 陰影,反射和遮擋 - 無需將它們渲染為各自的對象。雖然從處理的角度來看它是相當密集的,但是使用它來渲染相機(即播放器)在任何給定時刻需要看到的東西意味著它比在虛擬環境中模擬真實光的其他舊方法更有效。特定的照明效果在觀察者的視角下在單個二維平面上呈現,而不是在整個環境中始終呈現。

這一切都是通過一些非常複雜的數學計算實現的,無論是在實際確定虛擬光的行為方式還是在任何給定時間觀察者或玩家可以看到多少這些效果。開發人員可以使用相同技術的不太複雜的版本來解釋功能較弱的硬件或更快節奏,更流暢的遊戲玩法。

光線跟踪是圖形的一般方法,而不是任何特定的技術,儘管它經常被改進和改進。它可用於預渲染圖形,如好萊塢電影中的特效,或實時引擎,如在PC遊戲中玩遊戲中看到的圖形。

光線跟踪有什麼新功能?

最近獲得光線追踪新聞的演示是下面視頻中的一個,簡短 星球大戰 草圖涉及一些時間非常糟糕的衝鋒隊。它在上週的遊戲開發者大會上展出。它是由Epic Games(無處不在的虛幻引擎的製造商)與NVIDIA和微軟合作創建的,以展示新的光線追踪技術。

脫離背景,這只是一個愚蠢的視頻。但重要的一點是,它像電子遊戲一樣實時渲染,而不是像皮克斯電影那樣。下面的視頻顯示了演示者使用實時控件在場景中縮放攝像機,這是預渲染圖形無法實現的。

從理論上講,如果你的遊戲PC足夠強大,它可以在即將推出的虛幻演示版本中使用新的光線追踪燈光效果生成任何遊戲中的圖形。

該技術真的很閃亮(得到它?),因為這個特定的演示包括許多具有不規則幾何形狀的反射和鏡面表面。查看Caps Pharsma鍍鉻裝甲弧形面板中環境的反映方式。同樣重要的是,請注意它是如何在正常的衝鋒隊員的白色盔甲上更加黯淡和瀰漫地反射出來的。這是現實遊戲中無法提供的逼真照明水平。

它會讓我的遊戲看起來很棒嗎?

嗯,是的 - 在非常具體的情況下。這種先進的光線追踪水平將使視頻遊戲更容易呈現更令人印象深刻的燈光效果,但它實際上並沒有使圖形的多邊形結構更加細緻。它不會提高紋理的分辨率,也不會增強動畫的流暢性。簡而言之,它將使照明看起來更逼真,就是這樣。

上面的演示特別引人注目,因為開發人員選擇的角色和環境幾乎每個表面都要發光或反射光線。如果你使用相同的技術來渲染,比如,主角那巫師系列騎著他的馬穿過鄉村,除了他的劍,也許還有一些水,你不會看到任何重要的反射表面。至關重要的是,射線追踪技術對於增強皮膚,馬毛皮,衣服皮革等的渲染效果不大。

來自這個演示的頭條新聞聲稱它會導致“轟動一時的電影圖形”有點誇張 - 如果你在一個鏡子大廳裡玩一個關卡,那可能就是真的,但事實就是如此。

我什麼時候才能在我的遊戲中看到這個東西?

GDC演示是一個名為RTX的專有光線跟踪技術的例子,現在由NVIDIA開發。它將在下一系列高端GeForce顯卡中首次亮相,目前有傳聞稱今年晚些時候將推出20XX型號。與其他專有圖形技術一樣,例如NVIDIA的PhysX,使用其他製造商的顯卡的玩家可能無法使用它。

話雖如此,RTX還使用DirectX API系統的新功能專門用於光線跟踪(稱為微軟的光線跟踪)。因此,雖然上面的具體演示是Epic和NVIDIA之間的合作,但是沒有什麼能阻止像AMD和英特爾這樣的競爭廠商創建具有類似結果的類似系統。

簡而言之,您將看到高端PC遊戲在2018年底和2019年初開始使用這些技術。在這段時間內投資新顯卡的遊戲玩家將獲得最大的收益,但如果您已經擁有高端遊戲系統,則可以在當前硬件上使用DirectX兼容遊戲中的某些效果。

由於較長的開發時間和靜態硬件目標,控制台播放器將在幾年內發布下一輪遊戲機之前不會看到這些高級圖形。

圖片來源:NVIDIA,Epic / YouTube,Guru3D / YouTube

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