Ray Tracing: όλα όσα πρέπει να γνωρίζετε για αυτήν την τεχνολογία

Αν σας αρέσουν τα παιχνίδια και είστε περίεργοι να μάθετε πώς λειτουργούν, σίγουρα έχετε ακούσει για αυτά Ανίχνευση Ray. Αυτή η τεχνολογία είναι μια τεχνική φωτισμού που φέρνει μια ρεαλιστική εμφάνιση σε εικονικά περιβάλλοντα. Μια ποιοτική κάρτα γραφικών μπορεί να χρησιμοποιήσει το Ανίχνευση Ray για να κάνει ο χρήστης να νιώσει ότι είναι μέσα στο παιχνίδι. Ο ανίχνευση ακτίνων προσπαθεί να εμφανίσει το φως με τον ίδιο τρόπο όπως στον πραγματικό κόσμο.

Κατανοήστε τον τρόπο που Ανίχνευση Ray Works βοηθά την πλατφόρμα παιχνιδιών σας (είτε είναι υπολογιστής είτε μια συγκεκριμένη κονσόλα) να τρέχει παιχνίδια στο υψηλότερο επίπεδο ποιότητας. Σε αυτό το άρθρο θα γνωρίσουμε λίγο πιο βαθιά τι είναι και πώς χρησιμοποιείται αυτή η τεχνική στον κόσμο των γραφικών υπολογιστών και των ηλεκτρονικών παιχνιδιών.

εικονικό φως

Τα γραφικά υπολογιστών μπορεί να φαίνονται πολύπλοκο θέμα για εξήγηση, αλλά, πιστέψτε με, το Ανίχνευση Ray είναι πιο απλό από όσο φαίνεται. Όπως αναφέραμε προηγουμένως, η τεχνολογία προσπαθεί να προσομοιώσει πώς λειτουργεί το φως στον πραγματικό κόσμο. Αντί να δημιουργείτε προ-προγραμματισμένο φως για σκηνές σε παιχνίδια, το Ανίχνευση Ray ιχνογραφεί την προσομοιωμένη διαδρομή φωτός. Ή μάλλον, εκατομμύρια προσομοιωμένα φώτα, ή φωτόνια. Είναι σαν, σε έναν πίνακα, ο καλλιτέχνης να σχεδιάζει κάθε ακτίνα φωτός στη σκηνή ή το τοπίο για να δημιουργήσει το πιο κοντινό εφέ προσομοίωσης στην πραγματικότητα.

Το φως αναπηδά από αντικείμενα καθώς κινείται και αλληλεπιδρά με τις ιδιότητές τους. Για παράδειγμα, εάν αντανακλάται σε μια γυαλιστερή πράσινη επιφάνεια, το χρώμα του μπορεί να αλλάξει. Αυτό είναι ουσιαστικά πώς λειτουργεί το φως στην πραγματική ζωή. Ένα σωματίδιο φωτός ξεκινά από ένα σημείο προέλευσης και ταξιδεύει κατά μήκος της διαδρομής μέχρι να αλληλεπιδράσει με ένα αντικείμενο, όταν η διαδρομή του καθορίζεται από τις ιδιότητες του αντικειμένου. Για παράδειγμα, ένα πυκνό, μαύρο αντικείμενο μπορεί να απορροφήσει το φως ή ένας καθρέφτης μπορεί να το αντανακλά εντελώς.

Η ομοιότητα των ανίχνευση ακτίνων με την πραγματική ζωή καθιστά αυτή μια εξαιρετικά ρεαλιστική τεχνική τρισδιάστατης απόδοσης, κάνοντας ακόμη και παιχνίδια με χαμηλό επίπεδο λεπτομέρειας όπως Minecraft φαίνονται σχεδόν φωτορεαλιστικά υπό ορισμένες συνθήκες. Αλλά υπάρχει μόνο ένα πρόβλημα: η συμπεριφορά του φωτός είναι δύσκολο να προσομοιωθεί. Ακόμη και κονσόλες νέας γενιάς όπως το Xbox Series X και PlayStation 5 θα έχει το υλικό τους να πιεστεί στο όριο για να εγγυηθεί τη μέγιστη απόδοση με την τεχνολογία του Ανίχνευση Ray.

Η εκ νέου δημιουργία του τρόπου με τον οποίο λειτουργεί πραγματικά το φως στον κόσμο είναι περίπλοκη και απαιτεί μεγάλη υπολογιστική ισχύ. Τα περισσότερα από τα παιχνίδια που χρησιμοποιούν Ανίχνευση Ray χρησιμοποιήστε έναν συνδυασμό παραδοσιακών τεχνικών φωτισμού (που ονομάζεται ραστεροποίηση) και κρατήστε τη χρήση του Ανίχνευση Ray ισχύει μόνο για συγκεκριμένες επιφάνειες όπως λακκούβες και μέταλλο. Ένα εξαιρετικό παράδειγμα αυτού είναι Battlefield V. Μπορείτε να δείτε την αντανάκλαση των στρατευμάτων στο νερό, το έδαφος στα αεροπλάνα, ακόμη και την αντανάκλαση των εκρήξεων στο χρώμα ενός αυτοκινήτου. Η συντριπτική πλειοψηφία των σύγχρονων μηχανών γραφικών 3D μπορεί να εμφανίσει ποιοτικές αντανακλάσεις, αλλά όχι στο επίπεδο λεπτομέρειας που φαίνεται στο Battlefield V.

Το φως που προσομοιώνεται από Ανίχνευση Ray μπορεί να δημιουργήσει πολύ πιο ρεαλιστικές σκιές σε σκοτεινές ή έντονα φωτισμένες σκηνές. Για το λόγο αυτό, η επίτευξη αυτού του ίδιου αποτελέσματος χωρίς τη χρήση τεχνολογίας είναι εξαιρετικά δύσκολη. Οι προγραμματιστές μπορούν να το «παραποιήσουν» μόνο μέσω της ελεγχόμενης και προσεκτικής χρήσης πηγών φωτός που δημιουργήθηκαν προηγουμένως. Αυτό απαιτεί πολύ χρόνο και προσπάθεια, και ακόμη και τότε, το αποτέλεσμα δεν είναι πάντα ικανοποιητικό.

Ορισμένα παιχνίδια κάνουν πλήρη χρήση του Ανίχνευση Ray στον παγκόσμιο φωτισμό του, εφαρμόζοντας την τεχνική σε ολόκληρη τη σκηνή. Ωστόσο, αυτή είναι η πιο ακριβή υπολογιστικά προσέγγιση και χρειάζεται μια σύγχρονη και ισχυρή κάρτα γραφικών για να λειτουργεί σωστά. Ένα παιχνίδι που το κάνει αυτό είναι Εξόδου από το μετρό, ακόμα κι αν είναι ατελές. Στο παιχνίδι, μπορούμε να δούμε πώς αντιδρά το φως με όπλα, επιφάνειες, ακόμη και κλαδιά δέντρων, σε μια προσομοίωση που πλησιάζει την πραγματικότητα.

Για το λόγο αυτό, χρησιμοποιώντας το Ανίχνευση Ray εν μέρει σε σκιές ή ανακλαστικές επιφάνειες είναι μια τόσο δημοφιλής εναλλακτική λύση. Η νέα τεχνολογία του DLSS (Deep Learning Super Sampling, “Super sampling for deep learning”, στα αγγλικά) από NVIDIA προσπαθεί να γεμίσει τις «τρύπες» που υπάρχουν σε παιχνίδια που χρησιμοποιούν λίγες ακτίνες φωτός για φωτισμό, δημιουργώντας μια σκηνή σχεδόν εξ ολοκλήρου φτιαγμένη από Ανίχνευση Ray. Η τεχνική χρησιμοποιεί δειγματοληψία ακτίνων φωτός (και τον τρόπο που συμπεριφέρονται στις επιφάνειες) και, μέσω λίγων μαθηματικών, δημιουργεί νέες ακτίνες και αντανακλάσεις σε πραγματικό χρόνο χωρίς επιπλέον κόστος για την κάρτα γραφικών.

Το υλικό πίσω από την ανίχνευση ακτίνων

Για να χειριστείτε αυτές τις υλοποιήσεις, δημιουργήστε κάρτες γραφικών Επέκταση RTX da NVIDIA εισήγαγε υλικό που δημιουργήθηκε ειδικά για το ανίχνευση ακτίνων. Η νέα αρχιτεκτονική της κάρτας γραφικών χρησιμοποιεί το RT Cores της εταιρείας να ασχοληθεί με την τεχνική σε πραγματικό χρόνο. Αυτοί οι νέοι πυρήνες έχουν πολύ υψηλότερη επεξεργαστική ισχύ από ό,τι στην προηγούμενη γενιά GTX.

Αυτοί οι πυρήνες δεν είναι αυστηρά απαραίτητοι για την εφαρμογή του Ανίχνευση Ray, αφού τα εφέ της τεχνικής μπορούν να εκτελεστούν σε κάρτες γραφικών σειράς GTX 10 e 16, αν και είναι πολύ λιγότερο ικανά από τις πλάκες Επέκταση RTX κορυφαίος με πυρήνες RT. Ένα από τα σπουδαία σημεία εστίασης της γραμμής πλάκας Επέκταση RTX από την NVIDIA είναι ακριβώς στη βελτίωση της τεχνικής του Ανίχνευση Ray, με απόδοση πολύ ανώτερη από τη σειρά GTX ανωτέρω.

Επειδή δεν είναι βελτιστοποιημένες για αυτόν τον σκοπό, ακόμη και οι πιο ισχυρές κάρτες γραφικών GTX, όπως το 1080 Ti, αγώνα με παιχνίδια με Ανίχνευση Ray με ανάλυση πάνω από 1080p. ήδη το RTX 2080 Ti, η πιο ισχυρή κάρτα γραφικών στον κόσμο, με 68 πυρήνες RT, μπορεί να τρέχει το Battlefield V στα 80 fps σε Full HD. Ωστόσο, εάν η συσκευή αναπαραγωγής σκοπεύει να αυξήσει την ανάλυση στα 4K, ο ρυθμός καρέ θα μειωθεί. Για αυτόν τον λόγο, οι κάρτες RTX πρέπει να εκτελούν παιχνίδια σε χαμηλότερους ρυθμούς καρέ για να εξασφαλίσουν ικανοποιητική απόδοση χρησιμοποιώντας ανίχνευση ακτίνων.

Αλλά μην ανησυχείτε, υπάρχει ένα «φως» στο τέλος αυτού του τούνελ των προβλημάτων. Η μέθοδος του Ανίχνευση Ray da NVIDIA δεν είναι η μόνη διαθέσιμη επιλογή για την προσομοίωση φωτισμού σε εικονικά περιβάλλοντα. Υπάρχουν επίσης αποτελέσματα μετά την επεξεργασία. «Ιχνηλάτηση μονοπατιών» που προσφέρουν συγκρίσιμα γραφικά χωρίς να έχουν το ίδιο υπολογιστικό κόστος. Ωστόσο, οι τελευταίες χρειάζονται ακόμα κάποιες προσαρμογές για να χρησιμοποιηθούν σε μεγάλη κλίμακα από τις κάρτες γραφικών.

Ωστόσο, αν σας αρέσει η εκπληκτική εικόνα που πλησιάζει όλο και περισσότερο την πραγματικότητα, θα συνεχίσετε να θέλετε μια ισχυρή κάρτα γραφικών για να φτιάξετε Ανίχνευση Ray, ανεξάρτητα από την εφαρμογή. Τα καλά νέα? Όσο πιο δημοφιλής γίνεται αυτή η τεχνική και όσο περισσότεροι προγραμματιστές βρίσκουν τρόπους για να τη βελτιώσουν, τόσο μεγαλύτερο είναι το φάσμα του υλικού σε πιο προσιτές τιμές για τον καταναλωτή.

Βάλτε τη δύναμη της ανίχνευσης ακτίνων στον υπολογιστή σας με κάρτες NVIDIA RTX

A NVIDIA διαθέτει στην αγορά μια σειρά από GPU που υποστηρίζουν την τεχνολογία Επέκταση RTX, για να φέρετε περισσότερο ρεαλισμό στα παιχνίδια σας. Η πρώτη επιλογή που προτείνουμε είναι GALAX GeForce RTX 2060 Super, μια κάρτα με μεγάλη αξία για όσους ξεκινούν στον κόσμο του ανίχνευση ακτίνων. Με 8 GB μνήμης GDDR6, αυτό το μοντέλο απαιτεί υπολογιστή με Windows 10, τουλάχιστον 8 GB μνήμης RAM και 1,5 GB αποθηκευτικού χώρου, μητρική πλακέτα με υποδοχή PCIe x16, δύο ελεύθερες θέσεις στη θήκη και τροφοδοτικό που διαθέτει Ισχύς τουλάχιστον 550 W, με συμπληρωματικό βύσμα τροφοδοσίας 8 ακίδων. βρίσκεις το GALAX GeForce RTX 2060 Super από 3.817 BRL και μετά Amazon.

Μια άλλη σύσταση είναι να Gigabyte GeForce RTX 2070 Super Windforce OC, του οποίου ο επεξεργαστής είναι 26% ταχύτερος από το RTX 2060, με την ίδια μνήμη GDDR8 6 GB. Ένα διαφορικό αυτής της πλάκας είναι το σύστημα Windforce, το οποίο αποτελείται από 3 ανεμιστήρες που περιστρέφονται σε αντίθετες κατευθύνσεις, διάσπαρτοι. Έτσι, η ροή ζεστού αέρα απλώνεται και στις δύο πλευρές της σανίδας, βελτιώνοντας την απαγωγή θερμότητας στο εσωτερικό της θήκης.

Για να χρησιμοποιήσετε αυτήν την GPU, χρειάζεστε έναν υπολογιστή με Windows 10, τουλάχιστον 8 GB μνήμης RAM και 1,5 GB δωρεάν αποθηκευτικό χώρο, μητρική πλακέτα με διαθέσιμη υποδοχή PCIe x16, δύο ελεύθερες θέσεις στη θήκη και τροφοδοτικό με τουλάχιστον 650 W, με 8- ακίδα και συμπληρωματικό βύσμα τροφοδοσίας 6 ακίδων. Ο Gigabyte GeForce RTX 2070 Super Windforce OC μπορεί να βρεθεί από 4.702 BRL και μετά Amazon.

Και αν ψάχνετε για μέγιστη απόδοση και ρεαλισμό, σας προτείνουμε GALAX GeForce RTX 2080 Super WTF, με μνήμη RAM 8 GB DDR6. Η χρήση του απαιτεί λειτουργικό σύστημα Windows 10, τουλάχιστον 8 GB μνήμη RAM και 1,5 GB αποθηκευτικό χώρο, μητρική πλακέτα με υποδοχή PCIe x16, δύο ελεύθερες υποδοχές στη θήκη και τροφοδοτικό τουλάχιστον 650 W, με υποδοχή τροφοδοσίας Συμπληρωματικό 8-pin και 6-pin συμπληρωματικό. Ο GALAX GeForce RTX 2080 Super WTF μπορεί να βρεθεί να από 6.633 BRL και μετά Amazon.

Και εσείς, είστε έτοιμοι για την ομορφιά του ανίχνευση ακτίνων στα παιχνίδια; Ποιος τίτλος θέλετε περισσότερο να δείτε να δουλεύετε με την τεχνολογία; Γράψτε στο δικό μας κομήτης!

πηγή: Αξιόπιστες κριτικές