Annabelle Stephenson
Videomängude graafikamaailm on teinud suure arengu. Alates traditsioonilisest rasteriseerimistehnikast kuni kiirjälgimise esilekerkimiseni ning nüüd veelgi edasijõudnum teejälgimiseni püüavad arendajad pidevalt pakkuda realistlikumaid visuaale. Selles artiklis uurime peamisi erinevusi rasteriseerimise, kiirjälgimise ja teejälgimise vahel ning heidame valgust teejälgimise eelistele mängugraafikas.
Põhitõed: rasteriseerimine
Traditsiooniliselt kasutasid arendajad videomängude graafika renderdamiseks tehnikat nimega rasteriseerimine. Rasteriseerimine hõlmab matemaatiliste vektorkujutiste muutmist piksliteks, võimaldades neid kuvada arvutimonitoridel või pikslipõhistel ekraanidel. Kuigi rasteriseerimine oli efektiivne valguse käitumise ligikaudseks hinnanguks mängudes, kasutades eelrendereeritud valgustust staatiliste valgusallikatega, muutusid selle piirangud märgatavaks, kui nõuded fotorealistlikele graafikatele kasvasid.
Kiirjälgimise teke
Kiirjälgimine, erinevalt rasteriseerimisest, püüab igas mängu või rakenduse kaadris simuleerida valguse käitumist tegelikkuses. Kuna valgus interakteerub erinevate objektidega, võib see peegelduda, murduda või neelduda. Kiirjälgimine arvutab sama käitumist igale individuaalsele pikslile, tulemuseks on miljoneid simulatsioonilisi kiiri iga kaadri kohta. See arvutiressurssi nõudvam tehnikas sai kasutajatele ligipääsetavaks tänu tehnoloogia arengule.
Kiirjälgimine iseenesest pole uus kontseptsioon, vaid on olnud filmistuudiote poolt kasutusel juba 1970. aastatest alates. Siiski on reaalajas kiirjälgimine mängudes hoopis teine väljakutse. See nõuab keeruliste arvutuste tegemist dünaamiliselt muutuvas keskkonnas iga kaadri kohta. Arvutiressursi koormuse vähendamiseks ühendavad enamik kiirjälgimisega mänge sellega rasteriseerimise, kasutades selle riistvara kiirendust teatud elementide, nagu peegeldused ja varjud, jaoks.
Teejälgimise sissejuhatus
Nüüd sukeldume teejälgimisse. Olemuslikult on teejälgimine muudetud versioon kiirjälgimisest. Selle asemel et jälitada iga üksiku valguskiire teekonda, kas primaarset või sekundaarset, arvutab teejälgimine ainult tõenäolisima tee, mida valgus läbiks stseeni läbimisel. 1980. aastate alguses välja töötatud teejälgimine hõlmab keerukamaid matemaatilisi arvutusi, mis hõlmavad mitut kiirt piksli kohta, kuid lõppkokkuvõttes tähendab väiksemat riistvarakoormust, st sinu graafikakaarti.
Teejälgimine on kiirjälgimise ligikaudne variant, kasutades Monte Carlo simuleerimist – tõenäosusmudeleid, mis aitavad ennustada kõige tõenäolisemaid tulemusi olukordades, kus täpne ennustamine on võimatu. See toodab mängudes realistlikumat valgust, proovides rohkem andmepunkte. Erinevalt kiirjälgimisest, mis saadab iga piksli jaoks mitu valguskiirt, proovib teejälgimine saavutada lõppkokkuvõttes sama tulemuse jaoks vaid etteantud valguskiirte alamhulka. Seda algoritmi abistab Nvidia DLSS summutamine, mis võimaldab paremini määratletud varje, peegeldusi ja globaalset valgustust.
Teejälgimise eelised
Niisiis, kui teejälgimine on vaid kiirjälgimise ligikaudne variant, miks peetakse seda paremaks? Kas tulemus ei peaks olema halvem kui kiirjälgimine?
Sugugi mitte. Teejälgimise vs kiirjälgimise arutelu on nüansirikkam. Teejälgimine, mida mõnikord nimetatakse ka täisjälgimiseks, tegelikult toodab realistlikumat valgust mängudes. Hiljutised teosed nagu “Cyberpunk 2077” ja “Alan Wake 2” on näidanud, mida täisjälgimise kiirjälgimise abil on võimalik saavutada.
Teejälgimist on rakendatud isegi vanematele mängudele nagu “Quake 2”, “Portal”, “The Elder Scrolls V: Skyrim” ja “Half-Life”, toimetades need ajast ja arust graafikademoedeks.
Teejälgimise võime toota realistlikumat valgust tuleneb suuremast andmete valimi hulgast, millele see saab juurde pääseda. Erinevalt kiirjälgimisest, mis proovib vaid väheseid valguskiiri proovida, saadab teejälgimine igale pikslile mitmeid valguskiiri, tulemuseks paremini määratletud varjud, peegeldused ja globaalne valgustus.
Tehniliselt öeldes on teejälgimine ka graafikakaartidel hõlpsamini hõlmatav. Ehkki kompleksemate arvutuste, summutamise ja seotud tehisintellekti trikkidega, on see teoorias graafikakaardil vähem ressursse nõudev kui kiirjälgimine.
Tulevik videomängude graafikas
Algselt teejälgimisega loodud mängud kasutaksid kõige rohkem vähendatud riistvaramahutust. Kuid praegu on see praktika veel haruldane. Teejälgimist tutvustatakse järk-järgult erinevates mängudes uuendustena, sageli aastaid pärast esialgset väljalaset.
Isegi “täielikult jälgitavad mängud” nagu “Alan Wake 2”, mida Nvidia kiidab, ei kasuta teejälgimist ulatuslikult. Siiski pakuvad need mängud endiselt vapustavaid visuaale isegi PS5-l.
Hetkel jääb nende mängude mängimine mängitavate kaadrisagedustega isegi kõige võimsamate graafikakaartide abil väljakutseks. Nvidia tulevased RTX 40-seeria kaardid peavad kasutama tehisintellekti omadusi, et neid mänge renderdada madalama eraldusvõime juures ja skaalata need vastuvõetavateks tulemusteks.
Kuid paari aasta pärast muutub teejälgimise rakendamine tänu AI tehnoloogia edusammudele märkimisväärselt lihtsamaks kõigile mängijatele kättesaadavatele graafikakaartidele.
Korduma kippuvad küsimused
1. Mis on peamised erinevused rasteriseerimise, kiirjälgimise ja teejälgimise vahel?
Rasteriseerimine on traditsiooniline tehnikat videomängude graafika renderdamiseks, muundades matemaatilised vektorkujutised piksliteks. Kiirjälgimine simuleerib valguse käitumist mängustseenis ja arvutab valgusteekonna iga piksli jaoks. Teejälgimine arvutab kõige tõenäolisema valgusteekonna iga piksli jaoks.
2. Kuidas kiirjälgimine toimib?
Kiirjälgimine arvutab valguskiirte käitumise mängustseenis, arvestades peegeldusi, murdumisi ja valguse neeldumist objektide poolt. See analüüsib iga piksli jaoks iga valguskiirt, nõudes ulatuslikku arvutusvõimsust.
3. Kuidas teejälgimine toimib?
Teejälgimine arvutab kõige tõenäolisema valgusteekonna, mille valgus läbiks stseeni. Selleks kasutatakse mitut valguskiirt iga piksli kohta, kuid proovimine rakendatakse, et vähendada arvutuskoormust.
4. Mis on teejälgimise eelised?
Teejälgimine toodab realistlikumat valgust koos suurema valimiandmetega. See võib pakkuda paremini määratletud varje, peegeldusi ja globaalset valgustust. Tehniliselt öeldes on teejälgimine võrreldes kiirjälgimisega graafikakaardile vähem ressursse nõudev.
5. Kas teejälgimist kasutatakse mängudes?
Teejälgimist tutvustatakse mõnes mängus uuendustena, kuid seda tehakse tavaliselt aastaid pärast esialgset mänguväljalaset. Uuemad mängud nagu “Cyberpunk 2077” ja “Alan Wake 2” kasutavad teejälgimist, et saavutada realistlikum graafika.
Allikad:
– https://www.example.com
The source of the article is from the blog lokale-komercyjne.pl
