Annabelle Stephenson
Светът на графиките във видео игрите направи голям напредък. От традиционната техника на растеризацията до изчезването на преследването на лъчи и въвеждането на по-развитото преследване на пътеки, разработчиците постоянно се стремят да представят по-реалистични визуални ефекти. В тази статия ще разгледаме основните разлики между растеризацията, преследването на лъчи и преследването на пътеки и ще обясним ползите от преследването на пътеки в графиките на игрите.
Основи: Растеризация
Традиционно разработчиците използваха техника на растеризацията за изобразяване на графиките в игрите. Растеризацията включва преобразуване на математически векторни фигури в пиксели, което им позволява да се показват на компютърни монитори или пикселни дисплеи. Въпреки че растеризацията е била ефективна в приближаването на поведението на светлината в игрите с предварително генерирани осветителни източници, нейните ограничения станаха ясни по време на нарастващото търсене на фотореалистични графики.
Изчезването на преследването на лъчи
Преследването на лъчи, за разлика от растеризацията, има за цел да симулира поведението на светлината в реалността за всеки кадър на играта или приложението. Когато светлината взаимодейства с различни обекти, тя може да се отразява, да се пречупва или да бъде поглъщана. Преследването на лъчи изчислява същото поведение за всеки отделен пиксел, което води до милиони симулирани лъчи на кадър. Тази изчислително екзекутивна техника стана достъпна за геймърите с развитието на технологиите.
Преследването на лъчи само по себе си не е нов концепт, но се използва от филмови студия от 1970-те години насам. Все пак, реално време преследването на лъчи в игрите представлява съвсем различно предизвикателство. То изисква изпълнението на тези сложни изчисления в динамична променяща се среда за всеки кадър. За да се намали изчислителното натоварване, повечето игри с преследване на лъчи го комбинират с растеризация, използвайки неговото хардуерно ускорение за определени елементи като отблясъци и сенки.
Въвеждането на преследването на пътеки
Сега нека се запознаем с преследването на пътеки. В същност, преследването на пътеки е модифицирана версия на преследването на лъчи. Вместо да проследява пътя на всеки отделен светлинен лъч, независимо дали е основен или вторичен, преследването на пътеки изчислява само най-вероятния път, който светлината би взела, когато преминава през сцената. Разработено през 1980-те години, преследването на пътеки включва по-сложни математически изчисления, свързани с множество лъчи за всеки пиксел, но в крайна сметка довежда до по-ниско натоварване на хардуера, т.е. на вашия GPU.
Преследването на пътеки е приближение на преследването на лъчи с използването на монтекарлови симулации – вероятностни модели, които помагат за предвиждането на най-вероятните резултати в ситуации, в които точното предсказване е невъзможно. То произвежда по-реалистично осветление в игрите, като отбират по-голям брой точки от данни. За разлика от преследването на лъчи, което изпраща множество светлинни лъчи за всеки пиксел, преследването на пътеки използва само подмножество от тях, за да постигне окончателния резултат. Този алгоритъм, подпомогнат от Nvidia DLSS премахване на шум, позволява по-добре дефинирани сенки, отблясъци и общо осветление.
Предимствата на преследването на пътеки
Така че, ако преследването на пътеки е просто приближение на преследването на лъчи, защо се смята, че е по-добро? Не би трябвало резултатът да е по-лош от преследването на лъчи?
Никак. Дебатът между преследването на пътеки и преследването на лъчи е по-деликатен. Преследването на пътеки, понякога наричано и пълноправно преследване на лъчи, всъщност произвежда по-реалистично осветление в игрите. Нови заглавия като Cyberpunk 2077 и Alan Wake 2 демонстрират какво може да постигне пълното преследване на лъчи, с помощта на преследването на пътеки.
Преследването на пътеки е дори внедрено в по-стари игри като Quake 2, Portal, The Elder Scrolls V: Skyrim и Half-Life, превръщайки ги от остарели графики в технологични изложби.
Способността на преследването на пътеки да произвежда по-реалистично осветление изтича от повечето достъпни данни за пример. За разлика от преследването на лъчи, което избира само част от наличните светлинни лъчи, преследването на пътеки изпраща множество светлинни лъчи за всеки пиксел, което дава по-добре дефинирани сенки, отблясъци и общо осветление.
Технически гледано, преследването на пътеки е по-лесно за работа на GPU. Въпреки по-сложните изчисления, подобни на деногосване и изкуствен интелект, свързани с преследването на пътеки, то теоретично се оказва по-малко изискващо за GPU.
Бъдещето на графиките в игрите
Игрите, разработени от самото начало с използване на преследването на пътеки, ще се възползват най-много от намаленото натоварване на хардуера. Все пак, практиката все още е рядкост. Преследването на пътеки постепенно се въвежда в различни игри като актуализации, често след години от първоначалното издаване.
Дори „изцяло преследвани игри“ като Alan Wake 2, която Nvidia рекламира, не използват обширно преследването на пътеки. В
The source of the article is from the blog scimag.news
