Hvað er Ray Tracing?

Frá því að Nvidia tilkynnti 2018 um 20-röð RTX skjákortin, hefur drápseiginleikinn þess, „geislarekning“ verið vinsælt hugtak í tölvuleikjahringjum. En það getur verið erfitt að átta sig á því hvað geislaleit er, hvernig það virkar og hvers vegna það lítur betur út en fyrri tækni.

Hvað er geislumekning og hvernig virkar það?

Í hinum raunverulega heimi þegar þú sérð eitthvað, þá er það sem þú sérð ljóseind ​​frá ljósgjafa. Á leiðinni til þín gæti þessi ljóseind ​​hafa endurkastast af einum eða fleiri flötum. Hver spegilmynd breytir eiginleikum ljóssins sem berst til augna þinna.

Sólin gefur frá sér breitt litasvið ljóss, hver flötur gleypir ljós og endurkastar öðru. Það sem við sjáum sem grænt yfirborð, eins og blað, birtist þannig vegna þess að það endurkastar að mestu grænu ljósi. Ef ljósið sem endurkastast af laufblaðinu hittir á annan flöt, eins og hvítan vegg, þá lítur sá flötur aðeins öðruvísi út en ef það væri hreint hvítt ljós sem skín á það. Hver endurspeglun hefur áhrif á hvert framtíðarflöt sem ljósið hefur samskipti við, breytir styrkleika þess og sýnilegan lit.

Ray tracing er grafísk tækni sem fylgir sömu lögmálum. Ljósgeislum er varpað, eiginleikum endurkastaðs og brotna ljóss, eins og litur, er reiknað út og geislinn heldur áfram að ferðast.

Í raunveruleikanum gefur hver ljósgjafi, eins og ljósapera eða sólin, frá sér ljóseindir í allar áttir, langflestar þeirra ná aldrei til augna þinna. Að líkja eftir þessu væri geðveikt ákafur ferli sem skilar að mestu sóun. Til að draga úr vinnuálagi virkar geislarekning öfugt og varpar geislum frá myndavélinni. Hver geisli fær að ferðast ákveðna vegalengd án endurkasts eða endurkastast ákveðinn fjölda skipta áður en útreikningar eru gerðir og pixlagildið er stillt.

Til dæmis er geisli varpað frá sjónarhorni áhorfandans, þegar hann rekst á hvítan vegg myndar reiknirit endurtekið endurkastaðan geisla sem fer síðan í gegnum rúðu úr bláu gleri, loks lendir endurkastaði geislinn á hvítan ljósgjafa og gleypir hann. Bláa glerið gleypir allt nema blátt ljós sem varpar bláu ljósi á vegginn, sem leiðir til þess að pixlinn er blár.

Af hverju lítur Ray Tracing svona miklu betur út?

Staðlaða aðferðin við að túlka senur í rauntíma felur í sér að nota fyrirfram reiknuð ljósakort og lýsingu í heild sinni. Sumir leikir nota takmarkaða rúmmálslýsingu til að innihalda ljósgjafa á hreyfingu og leyfa kraftmikla skugga, þessi tækni er þó notuð sparlega þar sem hún er frekar örgjörvafrek.

Geislarekning getur náð ljósraunhæfri niðurstöðu ef einhver aukavinna er unnin á leikhönnunarstigi. Ef allir fletir innihalda smáatriði eins og endurkastsgetu, gagnsæi og hvernig ljósið brotnar í gegnum þá getur heildarútkoman virst eðlilegri. Þó að þessi nálgun feli augljóslega í sér meiri vinnu á leikhönnunarstigi, gerir hún útkomuna kleift að líta út fyrir að vera ljósraunsæ þar sem ljós bregst eins og það ætti að endurkasta frá steypu, málmi, tré og gleri o.s.frv.

Geislarekning gerir kleift að varpa nákvæmum endurkastum og skuggum sem hluta af flutningsferlinu. í hefðbundnum flutningsaðferðum eru bæði þessi áhrif algjörlega valfrjáls og geta valdið verulegum árangri.

Ray tracing sjálft kemur með gríðarlegu frammistöðusmelli. Þar til RTX skjákort frá Nvidia voru tilkynnt með vélbúnaðarhröðun fyrir geislarekningu var talið að nauðsynlegur vinnslukraftur til að framkvæma geislarekningu í rauntíma í hugbúnaði væri meira en áratug í burtu. Jafnvel með vélbúnaðarhröðuninni veldur geislarekning enn verulegri lækkun á afköstum þar sem það er samt hægasti hluti flutnings ramma.