Mi a sugárkövetés és hogyan működik?

Ha rendszeresen játszik videojátékokat, vagy ha megnézte a Pixar vagy a Disney animációs filmjeit az elmúlt néhány évben, akkor már látta, hogy a sugár nyomában észrevétlenül működik.

Ez a kifejezés az elmúlt két évben jelentős lendületet keltett a játékiparban, és a játékok grafikájának jövőjeként emlegetik. Tehát mi a sugárkövetés, hogyan működik, és miért olyan fontos?

Mi a sugárkövetés?

A sugárkövetés egy grafikus megjelenítési módszer, amely algoritmusok segítségével kiszámítja, hogy a fény és az árnyékok hol vannak a videojátékokban.

Itt jön jól az általános iskolai tudomány: nézz meg egy bögrét. Amikor a bögrére néz, a fény közvetlenül a szemébe pattan le, és agya megérti, hogy az előtted ülő tárgy bögre. Most a bögréből mozgassa a szemét, hogy megtalálja a fényforrást a szobájában. Ez sugárkövetés.

A mostani 3D-s videojátékokban a sugárkövetési algoritmus a játékos nézőpontjával kezdődik és több objektum fényének, színeinek és árnyékainak nyomon követésére, azonosítására és feltérképezésére vállalkozik a képernyőn.

Ennek eredményeként a sugárkövetéssel készített grafika simább és élethűbb.

Ray Tracing előtt

Ha tudni akarja, milyenek voltak a mozgóképek a sugárkövetés előtt, akkor csak nézze meg a 2000-es évek elején készült videojátékokat, és hasonlítsa össze azokat a jelenleg piacon lévő AAA videojátékokkal.

A hagyományos számítógépes grafika a raszterizálásnak nevezett módszert alkalmazza, ahol a 3D fényforrások koncepcióját és ábrázolását 2D felületre alakítják át. A 3D sokszögeket 2D pixelekké alakítják át, és ez nem mindig megy jól, mert lényegében egy sokfelületű, összetett objektumot kényszerít egy sík felületre.

Ráadásul a hagyományos számítógépek nem voltak elég gyorsak ahhoz, hogy lépést tartsanak a videojátékok intenzitásával. Noha számos fejlesztés történt a raszterizálás terén, például egy intenzív első személyű lövöldözős játék bemutatásakor ez elmarad a sugárkövetéshez képest.

Hogyan működik a sugárkövetés

A sugárkövetés koncepcióként egyszerűen és izgalmasan hangzik, de ez nem könnyű technika. Szóval, hogyan működik a sugárkövetés?

A sugárkövetés a „denoising” nevű folyamatot hajtja végre, ahol algoritmusa, a kamerától kezdve - az Ön nézőpontjából - a fény és az árnyék legfontosabb árnyalatait követi és határozza meg. A gépi tanulás segítségével „kitölti a hiányosságokat”, így fotorealisztikus képet alkot.

Tehát, minél fényesebb a jelenet egy videojátékban, annál jobb a grafikus minőség és minél magasabb a minőség, annál drágább. Ezzel eljutottunk a sugárkövetés kései megérkezésének okához a videojáték-iparban.

Miért kerülik a sugárkövetést ilyen sokáig?

Tudnia kell, hogy a sugárkövetés sem új technika. Hollywood már jóval azelőtt használta a sugárkövetést, hogy a technológia eljutott volna a videojáték-iparig. A Pixar 2013-as filmje, a Monsters University valójában az első olyan animációs film volt, amely sugárkövetési technológiát használt minden megvilágításhoz és árnyékoláshoz. Akkor miért tette a sugárkövetés ilyen későn videojátékokká?

Először is, a mechanika szempontjából maga a sugárkövetés számításigényes. A sugárkövetési technológia alkalmazása egy normál 90 perces akciófilmre, másodpercenként 24 képkockával már rendkívül időigényes. Az animátorok napokat vagy heteket tölthetnek el egyetlen jeleneten, ezért képzeld csak el, mennyivel intenzívebb a sugárkövetés egy szabványos videojátékon, amelyet 60 másodpercenként képkocka fut. Egyszerűen gyakorlatias volt.

Ezután, mint fent említettük, a sugárkövetés költséges. Amellett, hogy időigényes, a drága költségvetés ezért mindig csak mega filmgyártó cégek engedhették meg maguknak Hollywoodban a sugárkövetést. A Pixar Monsters University 200 millió dollárba került, és a Toy Story 4 is, amelyet 2019-ben adtak ki.

Míg a valós idejű sugárkövetést támogató modern grafikus kártyák 400 és 3000 dollár között mozognak.

A sugárkövetés használatakor

A sugárkövetést nagyjából mindenhol használják egy videojátékban, de különösen vágott jelenetekben. Észrevetted már, hogy a karaktered miért tűnik élethűbbnek és kifinomultabbnak a videojátékokkal vágott jelenetek során? Ez a sugárkövetés működés közben. A 2019-es sláger AAA Control Control a legjobb példa a sikeres sugárkövetésre egy videojátékban.

A videojátékokon kívül a sugárkövetést is számos iparágban használják. Az építészetben a sugárkövetés beépül az épület 3D-s modellezéséhez szükséges szoftveralkalmazásokba. Ezáltal az építész elképzelése egy épülettervről reálisabb, mint a kézzel rajzolt koncepcióvázlatok, és a modellező fény pontosabb. A gépészetben a sugárkövetést is hasonló célra használják.

Játékfejlesztők és sugárkövetés

A RayScale sugárkövető vállalat 2008-as felvásárlása után az Nvidia az iparágban elsőként indította útjára a sugárkövetést. 2018-ban bemutatta a fogyasztóknak a GeForce RTX sorozatú grafikus kártyáit. Azóta nagy nevű játékfejlesztők egyesével csatlakoztak a sugárkövető játékhoz.

2019-ben az Epic Games and Utility Technologies bejelentette, hogy aláírási hardveres motorjaik natív támogatást nyújtanak a sugárkövetéshez. 2018-ban a Microsoft integrálta a sugárkövetést a DirectX 12-be, az Xbox One legfontosabb multimédiás és játékprogramozó szoftverébe. 2020 elején a technikai titán bemutatta a DirectX 12 Ultimate-t, a DirectX 12-re történő frissítést.

Ha többet szeretne megtudni a sugárkövetésről, nézze meg az Nvidia legújabb GeForce RTX termékeinek összehasonlítása. Ha Linux felhasználó vagy, nézd meg, hogyan az Nvidia és az AMD különböző GPU-i halmozódnak a Linuxon.

Miért jobbak az Nvidia 30-as sorozatú GPU-k, mint az AMD?

Úgy tűnik, hogy az Nvidia grafikus chipóriás uralja a GPU-piacot az új, AMD-t verő 30-as sorozatú GFX kártyákkal.

Ray Tracing fogja alakítani a játék jövőjét

Lényegében az, amit a sugárkövetés ígér, kiváló minőségű vizuális élmény a maximális élvezet érdekében. A videojátékok sugárkövetése még nagyon korai szakaszában van, de a piacra való belépés ígéretes jövőt jelent a milliárdos ipar számára.

A 7 legjobb költségvetési grafikus kártya az olcsó játékokhoz

A költségvetési grafikus kártyák manapság nagyon képesek. Itt vannak a legjobb költségvetési grafikus kártyák, amelyek segítségével olcsón játszhatsz.

A szerzőről