Τι είναι το Ray Tracing;

Πρόσφατα ένα demo από την Epic, κατασκευαστές της μηχανής παιχνιδιών Unreal, έθεσε φρύδια για τα φωτορεαλιστικά εφέ φωτισμού. Η τεχνική είναι ένα μεγάλο βήμα προς τα εμπρός για την ανίχνευση ακτίνων. Αλλά τι σημαίνει αυτό?

Τι κάνει το Ray Tracing

Με απλά λόγια, η ανίχνευση ακτίνων είναι μια μέθοδος που μια μηχανή γραφικών χρησιμοποιεί για να υπολογίσει πώς οι εικονικές πηγές φωτός επηρεάζουν τα στοιχεία μέσα στο περιβάλλον τους. Το πρόγραμμα κυριολεκτικά ίχνη ο ακτίνες του φωτός, χρησιμοποιώντας υπολογισμούς που αναπτύσσονται από φυσικούς που μελετούν τον τρόπο συμπεριφοράς του πραγματικού φωτός.

Οι γραφικές μηχανές όπως το Unreal ή η Unity χρησιμοποιούν την ανίχνευση ακτίνων για να παράγουν ρεαλιστικά εφέ φωτισμού - σκιές, αντανακλάσεις και αποφράξεις - χωρίς να χρειάζεται να τα κάνουν ως τα δικά τους μεμονωμένα αντικείμενα. Αν και είναι αρκετά έντονη από την άποψη της επεξεργασίας, η χρήση του για να καταστήσει μόνο αυτό που η κάμερα (δηλαδή ο παίκτης) χρειάζεται να δει σε οποιαδήποτε δεδομένη στιγμή σημαίνει ότι μπορεί να είναι πιο αποδοτική από άλλες παλαιότερες μεθόδους προσομοίωσης ρεαλιστικού φωτός σε εικονικά περιβάλλοντα. Τα συγκεκριμένα εφέ φωτισμού αποδίδονται σε ένα μόνο δισδιάστατο επίπεδο από την οπτική γωνία του θεατή, όχι συνεχώς σε όλο το περιβάλλον.

Όλα αυτά επιτυγχάνονται με κάποια υπερβολικά πολύπλοκα μαθηματικά, τόσο από την άποψη του προσδιορισμού του τρόπου με τον οποίο συμπεριφέρεται το εικονικό φως όσο και από το πόσο από αυτά τα εφέ είναι ορατά στον θεατή ή τον παίκτη ανά πάσα στιγμή. Οι προγραμματιστές μπορούν να χρησιμοποιούν λιγότερο πολύπλοκες εκδόσεις των ίδιων τεχνικών για να λαμβάνουν υπόψη λιγότερο δυνατό υλικό ή πιο γρήγορο και ομαλό gameplay.

Η ανίχνευση ακτίνων είναι μια γενική προσέγγιση των γραφικών παρά μια συγκεκριμένη τεχνική, αν και έχει βελτιωθεί συνεχώς και βελτιωθεί. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε προκαθορισμένα γραφικά, όπως τα ειδικά εφέ που εμφανίζονται στις ταινίες του Χόλιγουντ ή σε κινητήρες σε πραγματικό χρόνο, όπως τα γραφικά που βλέπετε στη μέση του παιχνιδιού κατά τη διάρκεια ενός παιχνιδιού υπολογιστή.

Τι νέο υπάρχει στο Ray Tracing?

Το demo που έχει πάρει ray ακούγοντας στις ειδήσεις πρόσφατα είναι αυτό στο παρακάτω βίντεο, ένα σύντομο Πόλεμος των άστρων σκίτσο που περιλαμβάνει μερικούς πυροβολητές με πραγματικά κακό χρονοδιάγραμμα. Παρουσιάστηκε στο συνέδριο του Developer's Game την περασμένη εβδομάδα. Δημιουργήθηκε από τους Epic Games (κατασκευαστές του πανταχού παρόντος Unreal Engine) σε συνεργασία με τη NVIDIA και τη Microsoft για να δείξει νέες τεχνικές ανίχνευσης ακτίνων.

Από το πλαίσιο, είναι απλώς ένα κακό βίντεο. Αλλά το σημαντικό κομμάτι είναι ότι αποδίδεται σε πραγματικό χρόνο, όπως ένα βιντεοπαιχνίδι, όχι ως μια ταινία Pixar. Το βίντεο που ακολουθεί δείχνει ότι ο παρουσιαστής ζουμίζει την κάμερα μέσω της σκηνής με στοιχεία ελέγχου σε πραγματικό χρόνο, κάτι που δεν είναι δυνατό με προπαρασκευασμένα γραφικά.

Θεωρητικά, εάν ο υπολογιστής σας παιχνιδιών είναι αρκετά ισχυρός, μπορεί να δημιουργήσει γραφικά όπως αυτό σε οποιοδήποτε παιχνίδι χρησιμοποιώντας τα νέα εφέ φωτισμού εντοπισμού ακτίνων στην επερχόμενη έκδοση του demo Unreal.

Η τεχνολογία λάμπει πραγματικά (να το πάρει;) επειδή αυτό το συγκεκριμένο demo περιλαμβάνει πολλές αντανακλαστικές και αντικατοπτρισμένες επιφάνειες με ακανόνιστη γεωμετρία. Ελέγξτε τον τρόπο με τον οποίο αντανακλάται το περιβάλλον στα καμπύλα πλαίσια των χρωμιωμένων πανοπλιών του Captain Phasma. Εξίσου σημαντικό, παρατηρήστε πώς αντικατοπτρίζεται πιο σφοδρή και διάχυτη από τη λευκή πανοπλία των κανονικών πυροβολητών. Αυτό είναι ένα επίπεδο ρεαλιστικού φωτισμού που δεν είναι διαθέσιμο στα παιχνίδια σήμερα.

Θα κάνει τα παιχνίδια μου να φανεί φοβερό?

Λοιπόν, ναι, σε πολύ συγκεκριμένες περιπτώσεις. Αυτό το προηγμένο επίπεδο ανίχνευσης ακτίνων θα διευκολύνει τα βιντεοπαιχνίδια να αποδίδουν πιο εντυπωσιακά εφέ φωτισμού, αλλά δεν κάνει πιο λεπτομερή την πολυγωνική δομή των γραφικών. Δεν ενισχύει την ανάλυση των υφών ή βελτιώνει τη ρευστότητα των κινούμενων εικόνων. Με λίγα λόγια, πρόκειται να κάνει το φωτισμό να φαίνεται ρεαλιστικό, και αυτό είναι για αυτό.

Το παραπάνω demo είναι ιδιαίτερα δραματικό επειδή οι προγραμματιστές επέλεξαν χαρακτήρες και περιβάλλοντα όπου σχεδόν κάθε επιφάνεια είτε λάμπει είτε αντανακλά το φως. Εάν χρησιμοποιείτε την ίδια τεχνολογία για να αποδώσετε, για παράδειγμα, τον πρωταγωνιστή της Ο Πειραιάς η σειρά που οδηγεί το άλογό του μέσα από την ύπαιθρο, δεν θα δείτε μεγάλες ανακλαστικές επιφάνειες εκτός από το σπαθί του και ίσως λίγο νερό. Βασικά, οι τεχνικές ανίχνευσης ακτίνων δεν θα συμβάλουν πολύ στην ενίσχυση της αποδόμησης του δέρματός του, της γούνας του αλόγου, του δέρματος των ρούχων του και ούτω καθεξής.

Οι τίτλοι που προέκυψαν από αυτή την επίδειξη ισχυριζόμενοι ότι θα είχαν ως αποτέλεσμα "blockbuster κινηματογραφικές γραφικές παραστάσεις" ήταν λίγο υπερβολικό - αυτό θα μπορούσε να ισχύει αν παίζετε ένα επίπεδο σε μια αίθουσα καθρεφτών, αλλά αυτό είναι γι 'αυτό.

Πότε θα δούμε αυτά τα πράγματα στα παιχνίδια μου?

Η επίδειξη GDC ήταν ένα παράδειγμα μιας ιδιόκτητης τεχνικής ανίχνευσης ακτίνων που ονομάζεται RTX, που τώρα αναπτύσσεται από τη NVIDIA. Έχει προγραμματιστεί να κάνει ντεμπούτο στην επόμενη σειρά υψηλής τεχνολογίας GeForce κάρτες γραφικών, που επί του παρόντος φημολογείται για το ντεμπούτο αργότερα φέτος με τους αριθμούς μοντέλων 20XX. Όπως και άλλες ιδιόκτητες γραφικές τεχνολογίες, όπως το PhysX της NVIDIA, πιθανότατα δεν θα είναι διαθέσιμες σε παίκτες που χρησιμοποιούν κάρτες γραφικών από άλλους κατασκευαστές.

Τούτου λεχθέντος, το RTX χρησιμοποιεί επίσης ένα νέο χαρακτηριστικό του συστήματος DirectX API ειδικά για την ανίχνευση ακτίνων (που ονομάζεται raytracing από τη Microsoft). Έτσι, ενώ τα συγκεκριμένα demos είναι μια συνεργασία μεταξύ της Epic και της NVIDIA, τίποτα δεν εμποδίζει ανταγωνιστές κατασκευαστές όπως η AMD και η Intel να δημιουργούν παρόμοια συστήματα με παρόμοια αποτελέσματα.

Για να το πούμε απλά, θα δείτε τα high-end παιχνίδια για PC να αρχίσουν να χρησιμοποιούν αυτές τις τεχνικές προς το τέλος του 2018 και τις αρχές του 2019. Οι παίκτες που επενδύουν σε νέες κάρτες γραφικών εκείνη την εποχή θα δουν το μεγαλύτερο όφελος, αλλά αν έχετε ήδη ένα σύστημα παιχνιδιών υψηλού επιπέδου, ίσως μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ορισμένα από αυτά τα εφέ σε παιχνίδια συμβατά με DirectX στο τρέχον υλικό σας.

Λόγω των μεγάλων χρόνων ανάπτυξης και των στόχων στατικού υλικού, οι κονσόλα παίκτες δεν θα βλέπουν αυτά τα προηγμένα γραφικά έως ότου κυκλοφορήσει ο επόμενος γύρος κονσολών παιχνιδιών σε αρκετά χρόνια.

Πιστοποίηση εικόνας: NVIDIA, Epic / YouTube, Guru3D / YouTube