Vad är Ray Tracing?

Nyligen en demo från Epic, skaparna av Unreal-spelmotorn, lyfte ögonbryn för sina fotorealistiska ljuseffekter. Tekniken är ett stort framsteg för strålning. Men vad betyder det?

Vilken Ray Tracing Does

Enkelt uttryckt, ray tracing är en metod som en grafikmotor använder för att beräkna hur virtuella ljuskällor påverkar objekten i sin miljö. Programmet bokstavligen spår de strålar av ljus, med hjälp av beräkningar som utvecklats av fysiker som studerar hur riktigt ljus beter sig.

Grafiska motorer som Unreal eller Unity använder strålspårning för att göra realistiska ljuseffekter-skuggor, reflektioner och occlusions-utan att behöva göra dem som sina egna enskilda objekt. Även om det är ganska intensivt från en behandlingssynpunkt, använder den bara för att göra vad kameran (det vill säga spelaren) behöver se vid ett visst ögonblick, vilket betyder att det kan vara effektivare än andra äldre metoder för att simulera realistiskt ljus i virtuella miljöer. De specifika ljuseffekterna görs på ett enda tvådimensionellt plan i betraktarens perspektiv, inte hela tiden hela miljön.

Allt detta uppnås med en stupendously komplex matematik, både när det gäller att bestämma hur det virtuella ljuset uppträder och hur mycket av dessa effekter som är synliga för tittaren eller spelaren vid vilken tidpunkt som helst. Utvecklare kan använda mindre komplexa versioner av samma teknik för att ta hänsyn till mindre kraftfull hårdvara eller mer snabb och smidig gameplay.

Ray-spårning är en allmän inställning till grafik snarare än någon specifik teknik, men den har ständigt raffinerats och förbättrats. Den kan användas i pre-rendered grafik, som de specialeffekter som ses i Hollywood-filmer eller i realtidsmotorer, som den grafik du ser i mitten av spel under ett PC-spel.

Vad är nytt i Ray Tracing?

Den demo som har fått raytracing in i nyheten nyligen är den i videon nedan, en kort Stjärnornas krig skiss som involverar några stormtroopers med riktigt dålig timing. Det visades på spelutvecklarens konferens förra veckan. Det har skapats av Epic Games (tillverkare av den allestädes närvarande Unreal Engine) i samarbete med NVIDIA och Microsoft för att visa upp nya raytracingtekniker.

Utan kontext är det bara en goofy video. Men den viktiga delen är att den görs i realtid, som ett videospel, inte i förväg som en Pixar-film. Videon nedan visar presentatören som zoomar kameran genom scenen med realtidsreglage, något som inte är möjligt med prerenderad grafik.

Teoretiskt, om din spel-PC är kraftfull nog kan den generera grafik som det i vilket spel som helst med hjälp av de nya strålningspåverkande ljuseffekterna i den kommande versionen av Unreal demo.

Tekniken lyser verkligen (få det?) Eftersom den här specifika demo innehåller många reflekterande och speglade ytor med oregelbunden geometri. Kolla in hur miljön återspeglas i de krökta panelerna av Captain Phasmas förkromade rustning. Precis lika viktigt, märker hur det reflekteras mer dully och diffusely off av den normala stormtroopers vita rustning. Detta är en nivå av realistisk belysning som inte är tillgänglig i spel idag.

Kommer det att göra mina spel ser fantastiska ut?

Jo, ja, i mycket specifika omständigheter. Denna avancerade nivå av strålningspåverkan gör det lättare för videospel att göra mer imponerande ljuseffekter, men det gör inte den grafiska polygonala strukturen av grafiken mer detaljerad. Det ökar inte upplösningen på texturerna, eller förbättrar animeringarnas flytbarhet. Kort sagt, det kommer att göra belysningen ser realistisk ut, och det handlar om det.

Demon ovan är särskilt dramatisk eftersom utvecklarna valde tecken och miljöer där nästan varje yta skiner eller reflekterar ljus. Om du använder samma teknik för att göra, säg huvudpersonen till The Witcher serier som rider sin häst genom landsbygden, kommer du inte att se några större reflekterande ytor utom hans svärd och kanske lite vatten. Avgörande, ray-tracing teknikerna kommer inte göra mycket för att förbättra hans hud, hästens päls, läder av sina kläder och så vidare.

Rubriken från denna demonstration som hävdar att den skulle resultera i "blockbuster filmgrafik" var lite hyperbole-det kan vara sant om du spelar en nivå i en spegelsal, men det handlar om det.

När kommer jag att se dessa saker i mina spel?

GDC-demonstrationen var ett exempel på en proprietär strålningsteknik som heter RTX, som nu utvecklas av NVIDIA. Det kommer att debuteras i nästa serie avancerade GeForce grafikkort, som för närvarande ryktes till debut senare i år med 20XX-modellnumren. Liksom andra proprietära grafiktekniker, som NVIDIAs PhysX, kommer det förmodligen inte att vara tillgängligt för spelare som använder grafikkort från andra tillverkare.

Med detta sagt använder RTX också en ny funktion i DirectX API-systemet, speciellt för ray-tracing (kallad raytracing av Microsoft). Så medan specifika demoer ovan är ett samarbete mellan Epic och NVIDIA, finns det inget som hindrar konkurrerande tillverkare som AMD och Intel från att skapa liknande system med liknande resultat.

För att uttrycka det enkelt ser du avancerade datorspel börjar använda dessa tekniker mot slutet av 2018 och början av 2019. Spelare som investerar i nya grafikkort runt den tiden kommer att få mest nytta, men om du redan har ett avancerat spel system kan du kanske använda några av dessa effekter i DirectX-kompatibla spel på din nuvarande maskinvara.

På grund av långa utvecklingstider och statiska hårdvaramål ser konsolspelarna inte på den här avancerade grafiken förrän nästa spelkonsol släpps om flera år.

Bildkredit: NVIDIA, Epic / YouTube, Guru3D / YouTube