Hvad er strålesporing, og hvordan fungerer det?

Hvis du spiller videospil regelmæssigt, eller hvis du har set nogen af ​​Pixars eller Disneys animerede film fra de sidste par år, har du allerede set strålesporing i aktion uden at vide det.

Udtrykket har skabt en betydelig brummer i spilbranchen i de sidste to år eller deromkring, og det er udråbt som fremtiden for grafik inden for spil. Så hvad er strålesporing, hvordan fungerer det, og hvorfor er det så vigtigt?

Hvad er strålesporing?

Strålesporing er en grafisk gengivelsesmetode, der bruger algoritmer til at beregne, hvor lys og skygger skal være i videospil.

Her er hvor grundskolevidenskab er praktisk: se på et krus. Når du ser på kruset, springer lyset fra kruset direkte ind i dit øje, og din hjerne forstår, at objektet, der sidder foran dig, er et krus. Flyt nu dine øjne fra kruset for at finde lyskilden i dit værelse. Det er strålesporing.

I 3D-videospil, som vi har nu, starter strålesporingsalgoritmen med spillerens synspunkt og sætter sig ud for at 'spore', identificere og kortlægge lys, farver og skygger på flere objekter på en skærm.

Som et resultat er grafik produceret via strålesporing glattere rundt om kanterne og mere realistisk.

Før Ray Tracing

Hvis du vil vide, hvordan billeder i bevægelse så ud før raytracing, skal du bare kigge på videospil lavet i begyndelsen af ​​2000'erne og sammenligne dem med AAA-videospiltitler på markedet lige nu.

Traditionel computergrafik bruger en metode kaldet rasterisering, hvor konceptet og tegningen af ​​3D-lyskilder konverteres til en 2D-overflade. 3D-polygoner oversættes til 2D-pixels, og det går ikke altid godt, fordi du i det væsentlige tvinger et komplekst objekt med mange overflader på en flad overflade.

Oven i det var traditionelle computere bare ikke hurtige nok til at holde trit med videospilens intensitet. Selvom der er foretaget mange forbedringer med hensyn til rasterisering, når det f.eks. Kommer til at præsentere et intenst skydespil fra første person, falder det kort i forhold til strålesporing.

Sådan fungerer Ray Tracing

Strålesporing lyder simpelt og spændende som et koncept, men det er ikke en let teknik. Så hvordan fungerer strålesporing?

Strålesporing udfører en proces kaldet "denoising", hvor dens algoritme, der starter fra kameraet - dit synspunkt - sporer og angiver de vigtigste nuancer af lys og skygger. Ved hjælp af maskinlæring 'udfylder det hullerne' for at danne et fotorealistisk billede.

Jo lysere scenen i et videospil er, jo højere grafikkvalitet og jo højere kvalitet, jo dyrere er den. Dette bringer os til årsagen til strålesporing sen ankomst til videospilindustrien.

Hvorfor blev strålesporing undgået så længe?

Du skal vide, at strålesporing heller ikke er en ny teknik. Hollywood har brugt strålesporing længe før teknologien kom ind i videospilindustrien. Pixars film fra 2013, Monsters University, var faktisk den første animerede film, der brugte raytracing-teknologi til al belysning og skygge. Så hvorfor gjorde strålesporing det til videospil så sent?

For det første er strålesporing i sig selv beregningsmæssigt krævende med hensyn til mekanik. Det er allerede ekstremt tidskrævende at anvende strålesporingsteknologi på en 90-minutters actionfilm med 24 billeder i sekundet. Animatorer kan bruge dage eller uger på kun en scene, så forestil dig, hvor meget mere intens det er for strålesporing, der skal udføres på et standard videospil, der kører 60 på rammer pr. Sekund. Det var simpelthen upraktisk.

Dernæst, som nævnt ovenfor, er strålesporing dyrt. Ud over det faktum, at det er tidskrævende, er det dyre budget, hvorfor det altid kun har været mega-filmproduktionsselskaber i Hollywood, der havde råd til strålesporing. Pixars Monsters University kostede 200 millioner dollars at lave, ligesom Toy Story 4, der blev frigivet i 2019.

Mens moderne grafikkort med understøttelse af strålesporing i realtid spænder fra $ 400 op til $ 3.000.

Når strålesporing bruges

Strålesporing bruges stort set overalt i et videospil, men især i klippede scener. Har du nogensinde bemærket, hvorfor din karakter ser mere naturtro og sofistikeret ud under scenespil med videospil? Det er strålesporing i aktion. 2019 hit AAA-titel Kontrol er det bedste eksempel på vellykket strålesporing i et videospil.

Uden for videospil bruges strålesporing også i mange brancher. I arkitektur er strålesporing indlejret i softwareapplikationer til 3D-modellering af en bygning. Dette gør arkitektens forestilling om et bygningsdesign mere realistisk end håndtegnede konceptskitser, og modelleringslyset er mere præcist. I teknik anvendes strålesporing til et lignende formål.

Spiludviklere og Ray Tracing

Efter at have erhvervet strålesporingsfirmaet RayScale i 2008 blev Nvidia den første i branchen til at lancere strålesporing kommercielt. I 2018 introducerede det sine GeForce RTX-serie grafikkort til forbrugerne. Siden da har store navn-spiludviklere tilsluttet sig raytracing-spillet en efter en.

I 2019 meddelte Epic Games og Utility Technologies, at deres signaturhardwaremotorer nu tilbyder native support til strålesporing. I 2018 integrerede Microsoft raytracing i DirectX 12, dets vigtigste multimedie- og spilprogrammeringssoftware til Xbox One. Tidligt i 2020 afslørede tech-titanen DirectX 12 Ultimate, en opgradering til DirectX 12.

Hvis du vil lære mere om strålesporing, skal du tjekke ud vores sammenligning af Nvidias nyeste GeForce RTX-produkter. Hvis du er en Linux-bruger, skal du tjekke, hvordan forskellige GPU'er fra Nvidia og AMD stabler op på Linux.

Hvorfor Nvidias 30-serie GPU'er er bedre end AMD

Grafikkens gigant Nvidia ser ud til at dominere GPU-markedet med sit nye sortiment af AMD-slående 30-serie GFX-kort.

Ray Tracing vil forme fremtiden for spil

I det væsentlige er det, som strålesporing lover, en visuel oplevelse af høj kvalitet for maksimal nydelse. Strålesporing i videospil er stadig meget i sine tidlige faser, men dets indgang til markedet markerer en lovende fremtid for milliardindustrien.

De 7 bedste budgetgrafikkort til billigt spil

Budget grafikkort er meget dygtige i disse dage. Her er de bedste budgetgrafikkort, der giver dig mulighed for at spille billigt.

Om forfatteren