Što je praćenje zraka?

Traganje zraka je tehnika za renderiranje računalna grafika koja stvara sliku praćenjem putanje zraka kroz scenu. Zrake mogu komunicirati s objektima u sceni, odbijajući se od njih i dobivajući svojstva, poput boje.

Praćenje zraka: osnove

Praćenje zraka oponaša rasvjetu u stvarnom svijetu. Svjetlost koju vidimo rezultat je fotona emitiranih iz izvora energije, poput sunca. Fotoni se mogu odbijati i raspršiti dok se sudaraju s objektima. Ogledalo je sve što vam treba da vidite ovo na djelu. Svjetlost koja udara u ogledalo stvara odraz.

Praćenje zraka to simulira. Broj praćenih zraka je neznatan u usporedbi sa stvarnim svijetom, gdje milijuni fotona odbijaju naše vidno polje. Moderne igre prate negdje između jedne i četiri zrake po pikselu. Ipak, to je dovoljno za simulaciju stvarnog svijeta.

Praćenje putanje zrake također joj omogućuje interakciju sa svijetom igre. Na zraku koja se odbija od crvenog objekta može utjecati ta boja, bacajući crveni sjaj u blizini. Zrake se mogu raspršiti na različite načine na temelju svojstava koja umjetnici igre daju objektima, omogućujući realistične polureflektirajuće ili hrapave površine.

Praćenje zraka značajan je korak naprijed za 3D grafiku. Stvara realističnu sliku simulirajući putanju zraka dok se kreću kroz igru. To dovodi do rasvjete koja može komunicirati s okolinom čak i kada okruženje nije vidljivo igraču. Praćenje zraka ne zahtijeva namjenski izrađen hardver za funkcioniranje, ali je praktično samo na video kartici ili igraćoj konzoli koje može ubrzati praćenje zraka jer je vrlo zahtjevno.

Praćenje zraka vs. Rasterizacija (ili, 3D grafika kakvu ste znali)

Možda ćete i dalje biti zbunjeni čak i ako razumijete ovo objašnjenje. Refleksije su bile prisutne u prošlim igrama, čak i onima sada starim nekoliko desetljeća. Po čemu se praćenje zraka razlikuje?

Prošle 3D igre i većina modernih igara koristile su rasterizaciju. Rasterizacija kombinira elemente 3D svijeta igre koji su vidljivi igraču u 2D sliku. Prikazuje samo ono što bi igraču trebalo biti vidljivo, jer se svaka izvedba koja se koristi za generiranje onoga što igrač ne može vidjeti gubi. Međutim, to stvara problem.

Vratimo se na primjer zrcala. Igračevo okruženje i lik igrača nisu vidljivi igraču (barem u igri u prvom licu). Uz rasterizaciju, zrcalo nema što reflektirati.

Naravno, ogledala postoje u modernim igrama. Scenu prikazuju dvaput. Jedno dodavanje je iz igračeve točke gledišta, dok je drugo iz druge perspektive. Međutim, to udvostručuje izvedbu potrebnu za renderiranje scene.

Odrazi u prostoru zaslona, ​​tehnika u popularnim 3D igrama, koriste podatke na zaslonu za stvaranje odraza. Ova tehnika je idealna za reflektirajuće površine pod kutom u odnosu na igračevu perspektivu, kao što je voda. Međutim, reflektirani objekti nestaju ako se reflektirana stavka pomakne izvan zaslona.

Praćenje zraka ne dijeli te probleme jer, za razliku od rasterizacije, može se pratiti izvan perspektive igrača.

Također, u igrama koje zrakama dopuštaju interakciju s površinama, praćenje zraka može prikazati realistično istjecanje boja i polureflektirajuće površine koje je teško rukovati rasterizacijom.

Koji hardver zahtijeva praćenje zraka?

Praćenje zraka nije nova ideja. Računalni znanstvenici eksperimentirali su s praćenjem zraka početkom 1980-ih, stvarajući statične slike s realističnim osvjetljenjem, refleksijama i sjenama. Nažalost, bili su im potrebni sati za renderiranje.

Video igrica zahtijeva praćenje zraka u stvarnom vremenu pri 30 sličica u sekundi ili više. To je moguće samo s video karticom dizajniranom za ubrzanje praćenja zraka.

Nvidijino RTX praćenje zraka oslanja se na silicij zvan Tensor Core. Tensor jezgre se nalaze samo u RTX video karticama. Nvidijine GTX kartice mogu renderirati igru ​​koristeći praćenje zraka jer, kao što je rečeno, praćenje zraka ne zahtijeva namjenski napravljen silicij. Međutim, performanse su strašne u usporedbi s RTX karticama. I neke igre, kao Minecraft s praćenjem RTX zraka, zahtijevaju RTX video karticu zbog specifičnog načina na koji omogućuju praćenje zraka.

AMD kartice koje ubrzavaju praćenje zraka nemaju specifičnu marku i nemaju namjenski silicij. Umjesto toga, koriste hardverska podešavanja i ažuriranja softvera za bolje rezultate. Teže je identificirati AMD kartice koje ubrzavaju praćenje zraka, stoga obratite pozornost na detalje.

Sony PlayStation 5 i Xbox Series X i S imaju grafički hardver iz AMD-a koji može ubrzati praćenje zraka. Međutim, na programerima je da to omoguće, a mnoge igre to ne čine. Značajan primjer je Cyberpunk 2077, koji je podržavao RTX praćenje zraka na PC-u pri lansiranju, ali nije podržavao praćenje zraka na konzolama sljedeće generacije. Značajka je obećana za konzole sljedeće generacije u budućoj zakrpi.