Трассировка лучей - апогей игровой графики, делающий игры еще более реалистичными
Они любите играь в тактические игры. Но вам не всегда удается предугадать действия противника. К сожалению, в игре также невозможно взглянуть, что ждет за углом. По крайней мере, так было до сих пор. Однако с новой технологией трассировки лучей всё будет по-другому. Вас уже вдохновила эта технология и вы уже пользуетесь ее преимуществами? Если нет, вы найдете всю информацию об этой новой технологии рендеринга графики в нашем руководстве.
Обзор темы
- Что такое трассировка лучей / ray tracing?
- Что представляет собой трассировка лучей в реальном времени?
- Что стоит за революцией в графике?
- Как работает трассировка лучей?
- Что дает трассировка лучей?
- Что нужно для трассировки лучей?
- Чем отличается трассировка лучей от растеризации?
- В чем преимущества этой новой графической технологии?
- В чем недостатки этой новой графической технологии?
- Сколько стоит видеокарта с поддержкой трассировки лучей?
- Поддерживает ли моя видеокарта трассировку лучей?
- Как включить трассировку лучей?
- Какая видеокарта AMD поддерживает трассировку лучей?
- Какая видеокарта NVIDIA поддерживает трассировку лучей?
- Какие игры поддерживают трассировку лучей?
- Означает ли трассировка лучей меньше FPS?
- Выводы
Трассировка лучей — это технология графики, используемая в играх. Она используется для реалистичного расчета лучей света. Этот расчет очень сложен, так как он включает не только источники света в области изображений игры, но и источники света, находящиеся за пределами игрового мира. До сих пор это было невозможно напрямую. Когда дело доходит до расчета света, основное внимание уделяется тени. Трассировка лучей позволяет улучшить расчет теней. Но свет может намного больше. Он может рикошетить от определенных поверхностей. Трассировка лучей позволяет лучам света отражаться от нескольких поверхностей, в зависимости от их природы. В то же время поверхности поглощают свет или пропускают его. Это позволяет создавать реалистичные отражения, например, в зеркалах, окнах или лужах. Другая возможность состоит в том, чтобы рассчитать, как свет проходит через шторы или другие ткани. В сценах с очень туманным или задымленным воздухом также может создаваться рассеянный свет, который выглядит очень реалистично. Трассировка лучей — процесс не новый. Она уже давно используется в анимационных фильмах. Также трассировка лучей использовалась в видеоиграх, но в заранее вычисленной форме. Новым, однако, является то, что теперь трассировку лучей можно использовать в режиме реального времени.
Трассировка лучей используется в рендеринге фильмов уже около 50 лет. Новым явлением стала трассировка лучей в реальном времени. Она предполагает, что трассировка лучей динамически учитывает то, что происходит в игре в режиме реального времени. До сих пор в играх можно было только предварительно рассчитать трассировку лучей на статических объектах, которые не двигались. Конечно, это уже дает хорошую оптику. Но трассировка лучей в реальном времени — это маленькая революция в этой области. Все просчитывается прямо во время игры и сразу же реализуется. Как будто игрок действительно находится в реальном мире. Таким образом, каждая сцена может выглядеть по-разному в зависимости от того, как она воспроизводится.
Термин «трассировка лучей» знаком многим геймерам. В 2018 году NVIDIA выпустила видеокарты RTX, которые способствовали росту популярности трассировки лучей. Ray tracing (рейтрейсинг) в переводе с английского означает «трассировка лучей». Это алгоритм, используемый для окружающего затенения. В его основе лежит испускание лучей, которое позволяет рассчитывать видимость объектов из точки в трехмерном пространстве. Трассировка лучей в первую очередь используется в играх для создания максимально реалистичных теней, отражений и освещения. Это достигается путем моделирования пути лучей света в определенной сцене. Так становится возможнвм рассчитать распределение света. Существуют различные методы трассировки лучей с разными свойствами.
- Расчет окклюзии: это очень простая процедура. При расчете не учитывается ни освещение, ни тени. Благодаря этому создается изображение, которое кажется очень плоским.
- Генерация тени: в этом методе с теневым лучом используется прямое освещение, создающее жесткие тени. Здесь нет отражений света.
- Рекурсивная трассировка лучей: этот метод также имеет жесткие границы теней. Однако, здесь уже используются и отражения света.
- Диффузная трассировка лучей: при использовании этого метода тени теряют свою резкость по мере приближения к краю. Тем не менее, освещенные объекты по-прежнему не могут выступать в качестве собственных источников света.
- Трассировка пути: этот метод объединяет все выше перечисленные. Тени становятся очень мягкими по направлению к краю, а освещенные объекты теперь выступают в качестве источников света. Трассировка пути — это процесс, благодаря которому визуализированная графика в играх выглядит по-настоящему правдоподобно. Это отнюдь не простой процесс, так как здесь надо учитывать много вариантов.
Большинство методов рендеринга направлены на отображение трехмерного игрового мира в двухмерном изображении. Алгоритм трассировки лучей отслеживает все световые лучи, попадающие в виртуальное пространство, обратно к объекту, начиная с глаза зрителя. Там анализируется, как должен вести себя луч света. Основой для этого является природа соответствующего объекта. В зависимости от материала луч света затем отражается или поглощается. Он также может преломляться. Излучаемые лучи света распространяются во всем виртуальном пространстве. Это позволяет использовать трассировку лучей для регистрации объектов, которые перекрываются другими объектами. Также это помогает фиксировать объекты, находящиеся вне поля зрения игрока. Игроки могут видеть отражения таких объектов. Кроме того, они создают световые эффекты. Это дает большое преимущество, например, в тактических играх. Таким образом можно избежать ловушек противника. Мир игры кажется особенно реалистичным. Однако для трассировки лучей также требуется очень высокая вычислительная мощность.
Трассировка лучей привносит в игру беспрецедентные световые эффекты. Игровой процесс становится намного реалистичнее. К тому же, во многих играх можно получить преимущество за счет таких световых эффектов. Однако на данный момент доступно не так много игр, поддерживающих эту технологию. Кроме того, многие геймеры еще не поменяли свои видеокарты, чтобы в полной мере воспользоваться преимуществами этой технологии.
Есть один компьютерный компонент, без которого невозможно использовать эту технологию. Это подходящая видеокарта, которая поддерживает трассировку лучей с аппаратным ускорением в реальном времени. До сих пор подходящие видеокарты были доступны только у NVIDIA. В первую очередь здесь следует упомянуть видеокарты RTX 2000. У них есть дополнительные ядра для трассировки лучей. Эти ядра используются исключительно для таких вычислений. Благодаря обновлению драйвера, в течение некоторого времени также можно было использовать эту технологию с видеокартами GTX с архитектурой Pascal и Turing. Но теперь AMD также выпускает видеокарты с поддержкой трассировки лучей.
При растеризации всегда отображаются только объекты, находящиеся в поле зрения зрителя. При этом не учитываются источники света, которые можно увидеть только косвенно. Хотя можно использовать растеризацию, чтобы сделать эти объекты заметными, но это выглядит не так хорошо и реалистично.
Самым большим преимуществом является то, что с этой технологией вся игра производит намного более реалистичный эффект. Объекты отбрасывают тени, которые выглядят как настоящие. Кроме того, объекты также отражаются, и вид через прозрачные поверхности кажется намного более реальным. В игре трассировка лучей также может использоваться для наблюдения за врагами и объектами, которые иначе были бы невидимы. Прежде всего, это приносит большое преимущество в тактических играх. Так можно лучше распознать ловушки, а благодаря образующимся теням и отражениям можно наблюдать из укрытий за противниками.
Основным недостатком является то, что для трассировки лучей требуется очень высокая вычислительная мощность. Это очень ресурсоемкая технология. С активированной трассировкой лучей игра требует гораздо больше энергии для рендеринга сцен. Это может привести к сильному снижению частоты кадров, так как вычисления невероятно сложны. Когда дело доходит до скорости рендеринга, важную роль играют компьютерные комплектующие. Чтобы можно было использовать трассировку лучей, у компьютера должен быть быстрый процессор. Также требуется специальная видеокарта. Видеокарты, поддерживающие трассировку лучей, в настоящее время стоят довольно дорого. А количество игр, поддерживающих трассировку лучей, также все еще относительно невелико.
Видеокарты с трассировкой лучей стоят не так уж и дешево. Это очень качественная технология, требующая соответствующей мощной видеокарты. Такие специальные видеокарты доступны по цене от 500 евро. Конечно, есть и более дорогие модели. Все зависит от предъявляяемых к видеокарте требований. Тем, кому импонирует эта технология и кто в будущем хотел бы в основном играть в игры, поддерживающие трассировку лучей, стоит уже сейчас вложить деньги в мощную видеокарту с поддержкой трассировки лучей.
Если вы хотите использовать трассировку лучей, вам нужна специальная видеокарта, также поддерживающая эту технологию. На данный момент существует всего несколько видеокарт с поддержкой трассировки лучей. К ним относятся пионеры в этой области — видеокарты NVIDIA RTX. Различные видеокарты GTX от NVIDIA теперь также поддерживают эту технологию. С AMD чуть понятнее, тут только последние видеокарты серии RX 6000 поддерживают трассировку лучей.
Пока лишь относительно небольшое количество игр поддерживают технологию трассировки лучей. Эта функция не активирована по умолчанию. Если игра поддерживает трассировку лучей, функцию обычно можно активировать в настройках игры. Найстройки отличаются от игры к игре, поэтому невозможно указать точный порядок действий.
Пока есть лишь несколько видеокарт от AMD, поддерживающих трассировку лучей. Только последние видеокарты серии RX 6000 будут поддерживать эту технологию. Вот краткий обзор:
- AMD RADEON RX 6800
- AMD RADEON RX 6800 XT
- AMD RADEON RX 6900 XT
NVIDIA предлагает множество видеокарт с поддержкой трассировки лучей. Помимо серии RTX, специально разработанной для этой цели, есть еще несколько моделей, которые для этого подходят. Вот краткий обзор:
Серия RTX
- NVIDIA GeForce RTX 2060
- NVIDIA GeForce RTX 2070
- NVIDIA GeForce RTX 2080
- NVIDIA GeForce RTX 2080 Ti
- Сюда также входят версии SUPER
GTX с архитектурой Pascal
- NVIDIA GeForce GTX 1060 с 6 Гб видеопамяти
- NVIDIA GeForce GTX 1070
- NVIDIA GeForce GTX 1070 Ti
- NVIDIA GeForce GTX 1080
- NVIDIA GeForce GTX 1080 Ti
GTX с архитектурой Turing
- NVIDIA GeForce GTX 1660
- NVIDIA GeForce GTX 1660 Ti
- NVIDIA GTX 1660 SUPER
Titan
- NVIDIA Titan X, XP и V
GeForce RTX 30-й серии
Все модели этой серии оснащены трассировкой лучей, в том числе:
- NVIDIA GeForce RTX 3070, 3080 и 3090
Вот список игр, которые на данный момент поддерживают трассировку лучей. Однако уже анонсировано еще несколько игр, которые также будут поддерживать эту технологию.
- Amid Evil
- Battlefield 5
- Bright Memory: Infinite
- Boundary
- Call of Duty: Black Ops - Cold War
- Call of Duty: Modern Warfare
- Control
- Crysis Remastered
- Cyberpunk 2077
- Deliver Us The Moon
- Dirt 5
- Fortnite
- Ghostrunner
- Godfall
- MechWarrior 5: Mercenaries
- Metro: Exodus
- Minecraft RTX
- Moonlight Blade
- Observer: System Redux
- Pumpkin Jack
- Quake 2 RTX
- Ring of Elysium
- Shadow of the Tomb Raider
- Stay in the Light
- The Medium
- Watch Dogs Legion
- Wolfenstein: Youngblood
- World of Warcraft: Shadowlands
- Xuan-Yuan Sword 7
Да, это, к сожалению, так. Трассировка лучей ведет к значительному снижению частоты кадров. Вычисления для этой технологии невероятно сложны, поэтому это оказывает негативное влияние на производительность игр. Потери могут быть большими или меньшими, в зависимости от типа и объема реализации. Особенно страдает частота кадров в Control, так как здесь используется большое количество различных вариантов трассировки лучей. В зависимости от выбранного уровня качества можно ожидать снижения примерно на 35-40%. Также рекомендуется одновременно активировать опцию NVIDIA DLSS. В этом случае возможно, что изображение потеряет четкость и уровень детализации, но производительность улучшится.
Если вы заядлый игрок, технология трассировки лучей изменит для вас правила игры. Графика в игре никогда еще не выглядела настолько реалистично, как с этой технологией. Вы давно решили играть только в те игры, которые поддерживают эту технологию. Конечно, вы уже установили на свой компьютер подходящую видеокарту. Теперь ничто не помешает совершенно новому игровому процессу. Трассировка лучей определенно станет неотъемлимой частью будущего игр.