ردیابی ری نوعی پیشرفته از گرافیک رایانه است که نحوه کار نور در زندگی واقعی را شبیه سازی می کند. این می تواند گرافیک رایانه ای را ایجاد کند که واقعاً فتوئورالیستی به نظر برسد.
در گذشته ، ردیابی اشعه محدود به پروژه های عظیم گرافیکی رایانه ای ، مانند فیلم های CG Hollywood بود. اکنون این مورد در بازی های رایانه ای شخصی و به زودی ، کنسول های بازی نسل بعدی یافت می شود.
برای درک اینکه چرا این همه افراد را به هیجان آورده است ، ما باید گرافیک های ray-tracked را با روش ارائه دهنده گرافیک اصلی که تاکنون مورد استفاده قرار گرفته ، مقایسه کنیم. : rasterization.
انباشتگی در برابر ردیابی ری
گرافیک رایانه مدرن در زمان واقعی شگفت انگیز به نظر می رسد! تصور این که هیچ ارتباطی با گرافیک های اصلی 3D از بیست یا سی سال پیش ندارد ، دشوار است. حقیقت این است که کنسولی مانند Playstation 1 و جریان پلی استیشن 4 از همان روش اصلی برای ارائه گرافیک های سه بعدی و سپس قرار دادن آن روی صفحه نمایش 2D خود استفاده می کنند.
این به عنوان شناخته شده است رستاخیز. "raster" تصویری است که به عنوان شبکه پیکسل نشان داده شده است ، دقیقاً همان چیزی است که صفحه نمایش شما نمایش می دهد. رستاخیز کردنفرآیند تبدیل یک صحنه سه بعدی به یک تصویر 2 بعدی روی صفحه است.
این کار باید انجام شود ، زیرا صحنه سه بعدی ، سه بعدی است. این عمق دارد ، بنابراین اشیاء مجازی می توانند از کنار یکدیگر حرکت کرده و از هر نظر دیگری مورد بررسی قرار گیرند. در فرآیند رستاخیز کردن ، کامپیوتر باید بفهمد که صفحه شما دقیقاً پنجره ای از آن دنیای سه بعدی به نظر می رسد چه صحنه ای خواهد بود.
در زندگی واقعی ، یک صحنه بافت دارد و روشنایی ، و همچنین شکل ، عمق و اندازه. از آنجا که شبیه سازی نور به طور سنتی بیش از توان رایانه خانگی توان رایانه ای بیشتری را به خود اختصاص داده است ، برنامه نویسان ترفندها و کلید های میانبر ایجاد کرده اند تا با استفاده از این فرآیند رستایش ، چیزی را به خود نزدیک کنند که به نور ، رنگ و بافت نزدیک باشد. ردیابی از یک روش بسیار ساده تر است. به جای تلاش برای استفاده از لیست طولانی از ترفندها برای ایجاد توهم شب واقعی ، به جای آن ، نور واقعی را شبیه سازی می کند. حالا وقتی رایانه باید بفهمد صحنه در چه حالی است که از طریق "پنجره" صفحه شما مشاهده می شود ، فقط شبیه سازی ردیابی اشعه را اجرا می کند و همه این کارها انجام می شود.
در دنیای واقعی ، پرتوهای نوری که وارد چشم شما می شوند ، هر چیز دیگری را که می خواهید قبل از رسیدن به شبکیه خود جست و خیز کنید. ردیابی ری به همان نتیجه به روشی کارآمد تر می رسد. این کار را با عکسبرداری از "پرتوهای" شبیه سازی شده از نور از "دوربین" و اجازه می دهد آن را به صحنه مجازی گشود ، و گرفتن اطلاعات رنگ و روشنایی در راه است. صفحه شما نمایانگر چشم مجازی است ، بنابراین می توانید یک دنیای مجازی واقع بینانه واقع گرایید.
با استفاده از ردیابی اشعه ، یک تکنیک واحد اشیاء ، بازتاب ها ، سایه ها و سایر عناصر صحنه را ایجاد می کند که واقعی به نظر می رسند. این واقع گرایی به طور طبیعی در نتیجه شبیه سازی اتفاق می افتد ، هیچ ترفند یا کلید میانبر مورد نیاز نیست!
از کجا می توان ردیابی ری را تجربه کرد
اگر می خواهید ردیابی اشعه مشاهده کنید در عمل ، تنها کاری که باید انجام دهید تماشای هر فیلم مدرن است که از گرافیک تولید شده در رایانه استفاده می کند. اگر یک فیلم CG مانند داستان اسباب بازی 4 را تماشا می کنید ، همه چیزهایی که مشاهده می کنید محصول ردیابی اشعه است.
اگر می خواهید یک دنیای پرتوزا تعامل را کشف کنید ، در حال حاضر تنها یک بازی در شهر وجود دارد. سری RTX از پردازنده های گرافیکی انویدیا ، به همراه بازی های ویدیویی و برنامه هایی که از این فناوری پشتیبانی می کنند. می توانید برخی از برنامه های ردیابی اشعه را با سخت افزار غیر RTX اجرا کنید ، اما عملکرد خوبی نخواهید داشت. حتما مقاله ما را در قسمت بهترین بازی هایی که سخت افزار RTX را نشان می دهند بررسی کنید.
مشکل این است که سخت افزار RTX هنوز هم بسیار گران است. با این حال ، نسل آینده کنسول های بازی های ویدیویی نوعی پشتیبانی از ردیابی پرتوهای دارند. این بدان معنی است که دنیای بازی های رایج ممکن است به ردیابی پرتویی به فناوری مهم بعدی بازی کمک کند. با این وجود ، اگر ردیابی پرتوهای بسیار دشوار در زمان واقعی انجام شود ، چگونه این GPU های جدید آن را مدیریت می کنند؟
چگونه ردیابی ری در زمان واقعی بدست آمده است؟
با این حال ، CPU های مدرن و GPU ها نمی توانند این تعداد را به اندازه کافی سریع جمع کنند تا بتوانند در زمان واقعی تصویری تولید کنند. به عنوان مثال ، مزارع عظیم رایانه ای که برای ساختن فیلم هایی مانند Monsters Inc یا Toy Story استفاده می شوند ، ساعت ها طول می کشد تا یک فریم واحد از محصول نهایی ارائه شود. در مقابل ، بازیهای ویدئویی مدرن ، برعکس ، باید برای هر ثانیه ثانویه حداقل 30 فریم تصویر ایجاد کنند که قابل پخش باشند ، با استاندارد طلایی که در حال حاضر در حدود 60 فریم در ثانیه تعیین شده است.
بنابراین چگونه GPU هایی مانند سری Nvidia RTX می توانند از روش ردیابی پرتویی با نرخ فریم قابل پخش استفاده کنند؟ پاسخ این است که آنها برای همه چیز از ردیابی اشعه استفاده نمی کنند. حداقل در عناوین مدرن نیست.
ترفند ترکیب گرافیک سنتی با ردیابی انتخابی اشعه است. کارتهای RTX سخت افزاری مخصوص ردیابی اشعه دارند که در کنار یک پردازنده گرافیکی سنتی تر قرار دارد. به این ترتیب ، می توان از ردیابی پرتویی برای جبران برخی از کاستی های سخت افزارهای گرافیکی سنتی استفاده کرد.
در اینجا بازی های ویدیویی وجود دارد که می توانید با کارت RTX بازی کنید. تابش اشعه بهترین مثال Quake II RTX است. این یک بازی ویدئویی چند دهه ای است که به اندازه کافی ساده است که ردیابی کامل در زمان واقعی امکان پذیر است. با این وجود ، وقتی می توان از ردیابی خالص در بازیهای ویدیویی فعلی استفاده کرد ، هنوز سالها پیش از اجرای چنین سخت افزارها نمی گذرد.
آیا ری در آینده ردیابی می کند؟
پاسخ کوتاه بله است ، ردیابی پرتویی آینده است. پاسخ طولانی تر این است که هرچه سخت افزاری که ردیابی اشعه در زمان واقعی را امکان پذیر می کند ارزان تر می شویم ، احتمالاً خواهیم دید که آن را جایگزین رندر سنتی بیتی کند. اگر گرافیک ردیابی شده به یک قسمت عادی از نسل جدید کنسول تبدیل شود ، دیگر هیچ برگشتی نخواهد بود.
توسعه دهندگان می توانند با خیال راحت ویژگی های ردیابی اشعه را در عناوین خود قرار دهند ، زیرا همه سیستم عامل های معروف از آن پشتیبانی می کنند. از آنجا که گرافیک های پرتوی ردیابی برتر هستند ، این ستاره ها واقعاً برای رسیدن به ردیابی پرتوهای روی سخت افزار مناسب تراز هستند. این بدان معنی است که بالاخره ممکن است نوری واقعی در اینجا باشد.
نشانه مهم دیگر اینکه ردیابی پرتویی به یک روش اصلی رندرینگ تبدیل خواهد شد ، این است که اکنون چگونه در ابزارهای متداولی که توسعه دهندگان برای ساخت بازی های ویدیویی و سایر برنامه های سه بعدی استفاده می کنند گنجانده شده است. به عبارت دیگر ، دیگر لازم نیست که توسعه دهندگان راه حل های ردیابی اشعه خود را ابداع کنند.
موتورهای گرافیکی محبوب مانند Unreal Engine 4 یا Frostbite اکنون پشتیبانی از ردیابی پرتاب سخت افزار RTX را شامل می شوند. احتمال اینکه توسعه دهندگان از آن به عنوان گزینه ای برای عناوین خود استفاده کنند ، این احتمال بسیار بیشتر است.
آیا باید در حال جستجو برای ردیابی بر روی ray باشید؟
در زمان در حال نوشتن ، ما هنوز در رده اول سخت افزار ردیابی پرتوهای هستیم. در حالی که قیمت ها پایین آمده اند ، عملکرد هنوز هم متوسط است. اگر سخت گیر هستید ، فرزندخوانده اولیه هستید ، در مورد ردیابی اشعه بر روی رایانه دوست دارید چیزهای زیادی بخواهید.
اگر حاضر نیستید صدها یا هزاران دلار به عنوان پذیرنده اولیه هزینه کنید ، بهتر است در نسل بعدی کنسول های اصلی که قول به وجود آمدن این فناوری را می دهند سرمایه گذاری کنید ، یا منتظر جانشین آن باشید. کارتهای سری 20 RTX.