התפתחות גרפיקה במשחקים: רסטרזציה, Ray Tracing ו־Path Tracing

עולם הגרפיקה במשחקי מחשב עבר דרך תהליך ארגזתי מסורתי ועד הפיתוח של טכניקת העקיפה, וכעת את טכניקת העקיפת נתיב המתקדמת יותר. המפתחים מתאמצים לספק עדכונים ויזואליים ריאליסטיים יותר. במאמר זה, אנו חוקרים את ההבדלים העיקריים בין העקיפת ארגזתית, העקיפת נתיב והערקת היתרון של עקיפת נתיב בגרפיקה של משחקים.

יסודות: ארגזתיות

כאשר מפתחים שימשו טכניקת ארגזתיות להצגת גרפיקה במשחקים. ארגזתיות משתמשת בשינוי צורות מתמטי של וקטור על מנת להציג אותם כפיקסלים, מאפשרת להם להופיע על מסכי מחשב או תצוגות מבוססות פיקסלים. על אף יעילותה של ארגזתיות בהערכת התנהגות האור במשחקים באמצעות תאורת דמוי קדם ומקורות אור סטטיים, הגבילויות שלה גלויות עם הגדילה בדרישה לגרפיקה פוטוריאליסטית.

התפשטות הערקת הנתיב

ערקת הנתיב, להבדיל מהארגזתית, מטרתה לחקות את התנהגות האור במציאות עבור כל אבוץ של המשחק או היישום. בעוד שאור מתקשר עם אובייקטים שונים, הוא יכול להשתקף, להשתקף שוב או להיספג. בערקת נתיב מחושבת אותה התנהגות עבור כל פיקסל בנפרד, תוצאתם משנה במיליוני אבוזי סימולציה לכל פריים. שיטה זו, הדורשת יכולת מחשובית, הייתה זמינה לגיימרים בעקבות התקדמות בטכנולוגיה.

ערקת האור אף היא לא רעיון חדש אלא כבר הוכחה על ידי סטודיות קולנוע מאז שנות ה-70. עם זאת, ערקת נתיב בזמן אמת במשחקים היא אתגר שונה לחלוטין. היא מחייבת ביצועים של חישובים מורכבים אלה בסביבה דינמית בשינויים לכל פריים יחידי. להפחתת העומס החישובי, רוב המשחקים עם ערקת תמוגו חברו אותו עם ארגזתיות, נושאת אצלה האצמה של חומרה עבור אלמנטים מסוימים כמו השתקפויות וצללים.

מבוא לערקת הנתיב

עכשיו, בואו נתעמק בערקת נתיב. במובנה, ערקת נתיב היא גרסה משופרת של ערקת אור. במקום לעקוף את הנתיב של כל בוץ אור אינדיבידואלי, סוגי ראשוני או משני, ערקת נתיב מחשבת את הנתיב הכי סביר שאור ייקח בעודו מתוחזק בסצנה. פותחה בשנות ה-1980, ערקת נתיב משלבת מתמטיקה מורכבת יותר שכוללת מספר קרני אור לכל פיקסל, אך בסופו של דבר חייבת להוריד את העומס של חומרת המחשב, כלומר הכרטיס הגרפי שלך.

ערקת נתיב היא השערה של ערקת אור באמצעות סימולציות מונטה קרלו – מודלי סתימה שעוזרים לחזות את תוצאות הכמיה הכי סבירות במצבים שאי אפשר להנאים חזה מדויק. היא מייצרת אור ריאליסטי יותר במשחקים על ידי דוגמת מספר גדול יותר של נקודות נתונים. להפרשה מערקת נתיב, ששולחת את שם קרני האור לכל פיקסל במרובע, ערקת הנתיב דוגמת בחירת תת-סט מהם להגיע לתוצאה הסופית. אלגוריתם זה, בתמיכה של הפיפות DLSS של Nvidia, מאפשר צללים, השתקפויות והארה גלובלית מוגדרות טוב יותר.

יתרונותיו של פסלד נתיב

אז, אם עקיפת נתיב היא רק השלבת של עקיפת אור, למה מתקפלת כטובה? האם התוצאה לא תהיה גרועה יותר מעקיפת נתיב?

לא, רלוונטיות המחלוקה על פסלד נתיב לאחרית עיניים יותר. עקיפת נתיב, שנקראת לעיתים גם עמודית עקיפה מלאה תמוג, בעצם מייצרת תאורה ריאליסטית יותר במשחקים. כותרים אחרונים כמו Cyberpunk 2077 ו-Alan Wake 2 הביאו לתחום את מה שכולל עקיפת נתיב המלאה, עם עזרתה של עקיפת נתיב.

עקיפת נתיב אף הולכת ומיוצגת במשחקים ישנים כמו Quake 2, Portal, The Elder Scrolls V: Skyrim ו-Half-Life, המעבירים אותם מגרפיקה מיישנת למציאותית.

היכולת של עקיפת נתיב ליצור תאורה ריאליסטית יותר עובה מכמות הנתונים בדוגמה אליה יש להגיע. בניגוד לעקיפת אור, שמזמינה רק תת-סט של קרני אור זמינים, עקיפת נתיב שולחת מספר גדול יותר של קרני אור לכל פיקסל, תוצאתו הם צללים, השתקפויות והארה גלובלית מוגדרות טוב יותר.

מהצד הטכני, מבחינת עומס הכרטיס הגרפי, עקיפת נתיב היא גם יותר קלה לניהול. למרות החישובים המורכבים יותר, הדנויזינג והתרכובות קשורות למוחמדי עקיפת נתיב, נראות מראית עין פחות מתגברות על כרטיס הגרפי שלך.

עתיד תוך כך של גרפיקה במשחקים

משחקים שפותחו מהבסיס תוך שימוש בעקיפת נתיב ייהנו הכי הרבה מהקטנת העומס החומרתי. אבל, המתרגל הזה עדיין נדיר היום. עקיפת נתיב מוכנסת בהדרגות רק למשחקים שונים בצורת עדכונים, לעיתים שנים אחרי שיצאו במקור.

אפילו "משחקים מאובזרים לגמרי בעקיפת אור," כמו אלן וייק 2, שניווידי אקצים, לא משתמשים למדי בעקיפת נתיב. עם זאת, משחקים אלה מציעים עדיין גרפיקה מרשימה, אף על גב פס5.

ניתן להריץ כותרים כאלה בקצבי פריים נגישים, גם עם כרטיסי הגרפיקה הכי יעילים, ממשיך להוות אתגר. סדרת הכרטיסים הקרובה של RTX 40 של Nvidia תצטרך להשתמש ביכולותיו של הבינה המלאכותית כדי להציג את המשחקים האלה ברזולוציות נמוכות יותר ולהתאים אותם לתוצאות שאפשר להקבל בהם.

אבל בעוד כמה שנים, תודות לתקדמות בטכנולוגיית הבינה המלאכותית, יתרום העברת עקיפת נתיב באופן רגיל על כרטיסי הגרפיקה הזמינים לכל השחקנים.

שאלות נפוצות

1. מה ההבדלים העיקריים בין ארגזתיות, ערקת נתיב ועקיפת נתיב?

ארגזתיות היא הטכניקה המסורתית לעיבוד גרפיקה במשחקים, שמתייחסת לשיניים מתמטיות לפיקסלים. ערקת מ

The source of the article is from the blog zaman.co.at