Ray tracing este o caracteristică pe care o veți vedea menționată la cele mai recente plăci grafice Nvidia RTX 50 Series, precum și la noile Radeon RX 9070 XT și RX 9070 de la AMD . Aceasta este utilizată în jocurile moderne pentru a produce imagini incredibile și se bazează pe hardware specializat în GPU-urile actuale, motiv pentru care Nvidia, AMD și chiar Intel evidențiază tehnologia cu fiecare nouă versiune hardware.
Ray tracing este, de asemenea, utilizat pentru a da o nouă viață unor jocuri clasice, după cum demonstrează lansarea recentă a Half-Life 2 RTX.
Să analizăm ce este ray tracing, unde este folosit, diferitele efecte pe care le suportă, provocările cu care se confruntă și ce jocuri profită de el. Așadar, fără alte introduceri, să trecem la treabă.
Ce este Ray Tracing?
În jocuri, ray tracing simulează iluminarea realistă. Asta este tot. Unele dintre efectele pe care le creează pot fi incredibil de impresionante, producând lumi mult mai credibile decât o poate face rasterizarea tradițională, dar asta este în esență tot ce face. Efectele de iluminare, cum ar fi umbrele realiste, reflexiile, transluciditatea și iluminarea globală, sunt toate îmbunătățite semnificativ cu ray tracing față de metodele anterioare.
Dacă doriți să redați o stradă îmbibată de ploaie, cu bălți care reflectă semne de neon și vitrine care refractă lumina în mod corespunzător pentru a crea o lume convingătoare, ray tracing este calea de urmat. Acesta este motivul pentru care tehnologia este utilizată atât de eficient în jocuri precum Cyberpunk 2077 și, mai recent, actualizarea îmbunătățită GTA V, pentru a numi doar două dintr-o listă din ce în ce mai mare de titluri ray-tracing.
Deoarece ray tracing simulează cu acuratețe modul în care lumina interacționează cu obiectele dintr-o scenă, poate permite artiștilor din jocuri să se concentreze pe crearea mediilor pe care și le imaginează, în loc să lucreze în jurul limitărilor rasterizării. Din acest motiv, ray tracing este adesea numit viitorul randării jocurilor și există o mulțime de exemple care sugerează că acest lucru ar putea fi adevărat.
Atunci când un dezvoltator implementează ray tracing, el vizează efecte și concepte vizuale specifice. Nu este doar ceva ce se activează - este un set de instrumente de efecte, de la cele relativ simple, cum ar fi umbrele, la tehnici mai complexe, cum ar fi iluminarea globală. Iată o scurtă trecere în revistă a principalelor efecte ray tracing:
Reflecții trasate de raze
Crearea reflexiilor cu rasterizarea tradițională este extrem de dificilă, dacă nu imposibilă, fără soluții alternative. De-a lungul anilor, dezvoltatorii au folosit tehnici precum Screen Space Reflection (SSR), care pot gestiona eficient reflexiile apei sau pot duplica o scenă pentru a crea iluzia unei reflexii. Cu toate acestea, aceste metode au limitări clare - SSR, de exemplu, reflectă doar ceea ce este în prezent pe ecran, ceea ce înseamnă că obiectele din afara vederii camerei nu vor apărea în reflexii.
Reflecțiile urmărite prin raze, în schimb, descriu cu acuratețe mediul de joc, îmbunătățind semnificativ imersiunea. Oglinzile, geamurile, bălțile și chiar reflexiile subtile de pe suprafețele lustruite beneficiază toate de trasarea adevărată a razelor. Cu toate acestea, reflexiile pot fi solicitante din punct de vedere al calculelor, iar aici intră în joc soluții bazate pe inteligență artificială precum Nvidia DLSS 3.5 Ray Reconstruction.
Umbre trasate cu raze
Dezvoltatorii de jocuri folosesc hărți de umbre de ani de zile, dar acestea au limitări - umbrele pot părea artificiale, suferă de constrângeri de rezoluție și se confruntă cu iluminarea dinamică. Umbrele trasate prin raze sunt mult mai realiste, mai ales atunci când sunt combinate cu alte tehnici de trasare a razelor, cum ar fi iluminarea globală.
Iluminare globală cu raze trasate
Jocurile tratau în mod tradițional iluminarea în moduri foarte simple. Iluminarea directă adăuga o notă de credibilitate, dar rezultatul putea părea totuși caricatural. Pe măsură ce jocurile au devenit mai detaliate și mai bogate, cererea de iluminare realistă a crescut până la punctul în care interacțiunea subtilă dintre materiale, suprafețe și iluminarea secundară este esențială. Tradiționala rasterizare pregătea iluminarea pentru a crea o lume mai credibilă și mai solidă, dar acest lucru avea prețul dinamismului. Atunci când ceva se mișca, iluminarea putea părea necorespunzătoare, deoarece nu avea capacitatea de a reacționa realist.
Ray Tracing vine din nou în ajutor prin gestionarea iluminării cu un grad mai mare de acuratețe, creând un mediu mai captivant. Acesta simulează atât lumina directă, cât și cea indirectă pentru a produce o scenă mai credibilă. Una dinamică și tonală, mult mai apropiată de ceea ce vedeți în lumea reală. Efectele iluminării globale trasate cu raze pot fi subtile, mai ales în decoruri naturale precum o junglă densă, dar creierul detectează indicii corecte și are mai mult sens decât ar putea avea vreodată iluminarea pre-coaptă.
De ce nu a devenit Ray Tracing standardul?
Ray Tracing s-a confruntat cu provocări semnificative. Pentru început, este incredibil de costisitor din punct de vedere computațional și necesită hardware dedicat. O placă grafică modernă și puternică este esențială pentru a experimenta pe deplin tehnologia.
Chiar și cu cele mai recente GPU-uri, nu este posibil să se urmărească fiecare rază de lumină dintr-o scenă la o rată de cadre constantă. Acest lucru are ca rezultat imagini bruiate care necesită o post-procesare pentru a fi curățate. Din cauza acestor limitări, majoritatea jocurilor redau scenele urmărite prin raze la o rezoluție mai mică și utilizează tehnici de upscaling precum DLSS sau FSR pentru a menține calitatea imaginii.
Un alt obstacol este faptul că nu toate jocurile acceptă ray tracing. Nu este la fel de simplu ca achiziționarea unei plăci din seria RTX 50 și transformarea bruscă a tuturor jocurilor. Vestea bună este că DirectX 12 de la Microsoft include suport încorporat pentru ray tracing, facilitând implementarea acestuia de către dezvoltatori.
O ultimă provocare este faptul că rasterizarea tradițională a devenit extrem de bună la simularea iluminării realiste. Încă se bazează pe aproximări și trucuri inteligente, iar unele efecte sunt imposibile fără ray tracing, dar dezvoltatorii au rafinat tehnicile de rasterizare până în punctul în care diferența vizuală nu justifică întotdeauna costul de calcul al ray tracing.
Cele mai bune jocuri Ray Tracing
Tehnologia ray tracing în timp real există de câțiva ani, iar o mulțime de jocuri demonstrează ce poate face aceasta. Iată câteva titluri remarcabile care evidențiază tehnologia:
- Alan Wake 2
- Mitul negru: Wukong
- Control
- Cyberpunk 2077
- Ghostwire: Tokyo
- Indiana Jones și Marele Cerc
- Marvel's Spider-Man
- Metro Exodus
- Minecraft RTX
- Ratchet & Clank: Rift Apart
- Resident Evil Village
- Shadow of the Tomb Raider
- Watch Dogs: Legiunea
Puteți găsi o listă sortabilă de jocuri ray-traced pe site-ul web al Nvidia. Deși se concentrează pe tehnologiile Nvidia, este totuși o resursă utilă pentru a găsi jocuri care prezintă capacitățile de ray tracing.