Трассировка лучей^{(Ray tracing)} — это продвинутая форма компьютерной графики, которая имитирует работу света в реальной жизни. Он может создавать компьютерную графику, которая выглядит по-настоящему фотореалистично.

В прошлом трассировка лучей^{(ray tracing)} была ограничена масштабными проектами компьютерной графики, такими как голливудские^{(Hollywood CG)} компьютерные фильмы. Теперь его можно найти в компьютерных играх^{(PC gaming)} , а вскоре и в игровых консолях следующего поколения.

Чтобы понять, почему это взволновало так много людей, нам нужно сравнить графику с трассировкой лучей с основным методом рендеринга графики, который использовался до сих пор: растеризацией.

Растеризация против трассировки лучей^{(Rasterization vs Ray Tracing)}

Современная компьютерная графика в реальном времени выглядит потрясающе! Трудно представить, что это имеет какое-то отношение к базовой 3D-графике двадцати-тридцатилетней давности. Правда в том, что такие консоли, как Playstation 1 и текущая Playstation 4 , используют один и тот же базовый метод рендеринга 3D-графики, а затем помещают ее на ваш 2D-экран.

Это известно как растеризация^{(rasterization)} . «Растр» — это изображение, представленное в виде сетки пикселей, именно то, что отображается на вашем экране. Растеризация^{(Rasterization)} — это процесс преобразования 3D-сцены в 2D-изображение на экране. 

Это необходимо сделать, потому что 3D-сцена — это, ну, 3D. Он имеет глубину, поэтому виртуальные объекты могут двигаться мимо друг друга и смотреть на них с любой точки зрения. В процессе растеризации компьютер должен выяснить, как выглядела бы эта сцена, если бы ваш экран был в основном окном в этот трехмерный мир.

В реальной жизни у сцены есть текстура и освещение^{(texture and lighting)} , а также форма, глубина и размер^{(depth and size)} . Поскольку симуляция света традиционно требовала больше компьютерной мощности^{(computer power)} , чем способен любой домашний компьютер , программисты придумали приемы и ярлыки, чтобы создать что-то, что выглядит близко к реальному свету, ^{(home computer)}цвету и текстуре^{(color and texture)} , используя этот процесс растеризации.

Трассировка лучей^{(Ray tracing)} , с одной стороны, намного проще. Вместо того, чтобы пытаться использовать длинный список трюков для создания иллюзии реального света, он имитирует реальный свет. Теперь, когда компьютер должен выяснить, как будет выглядеть сцена через «окно» вашего экрана, он просто запускает симуляцию трассировки лучей, и все получается.

В реальном мире лучи света, попадающие в ваш глаз, отражаются от всего, на что вы смотрите, прежде чем достичь сетчатки. Трассировка^(Ray) лучей позволяет добиться того же результата более эффективным способом. Он делает это, выпуская смоделированные «лучи» света из «камеры» и позволяя им отражаться от виртуальной сцены, собирая по пути информацию о цвете и яркости^{(color and brightness information)} . Ваш экран представляет собой виртуальный глаз, поэтому вы видите действительно реалистичный виртуальный мир.

Используя трассировку лучей^{(ray tracing)} , одна техника создает объекты, отражения, тени и другие элементы сцены, которые выглядят реальными. Этот реализм происходит естественным образом в результате симуляции, никаких уловок или ярлыков не требуется!

Где испытать трассировку лучей^{(Where To Experience Ray Tracing)}

Если вы хотите увидеть трассировку лучей в действии, все, что вам нужно сделать, это посмотреть любой современный фильм, в котором используется компьютерная графика. Если вы посмотрите компьютерный фильм^{(CG film)} , такой как «История игрушек 4»^{(Toy Story 4)} , все, что вы увидите, — результат трассировки лучей^{(ray tracing)} . 

Если вы хотите исследовать интерактивный мир с трассировкой лучей, в настоящее время в городе есть только одна игра. Графические процессоры Nvidia серии RTX^{(RTX series of Nvidia GPUs)} , а также видеоигры и приложения, поддерживающие эту технологию. Вы можете запускать некоторые приложения трассировки лучей на оборудовании, отличном от RTX^{(RTX hardware)} , но вы не получите хорошей производительности. Обязательно ознакомьтесь с нашей статьей о лучших играх, демонстрирующих оборудование RTX^{(RTX hardware)} .

Проблема в том, что оборудование RTX^{(RTX hardware)} все еще довольно дорогое. Тем не менее, следующее поколение игровых консолей имеет поддержку трассировки лучей. Это означает, что основной игровой мир может помочь превратить трассировку лучей в следующую крупную игровую технологию. Тем не менее, если трассировку лучей так сложно выполнять в режиме реального времени, как с этим справляются эти новые графические процессоры^{(GPUs manage)} ?

Как достигается трассировка лучей в реальном времени?^{(How Is Real Time Ray Tracing Achieved?)}

Любой компьютер может визуализировать 3D-сцену с помощью трассировки лучей. Люди, которые работают с пакетами 3D-рендеринга, делают это годами. Любой современный процессор^(CPU) может выполнять фактические вычисления, необходимые для отслеживания пути света вокруг сцены.

Однако современные центральные и графические процессоры^{(CPUs and GPUs)} не могут обрабатывать эти числа достаточно быстро, чтобы генерировать изображение в режиме реального времени. Например, огромные компьютерные фермы, используемые для создания таких фильмов, как «Корпорация монстров ^(Monsters) » или «История игрушек»^{(Inc or Toy Story)} , требуют часов для рендеринга одного кадра конечного продукта. 

Современные видеоигры, напротив, должны генерировать не менее тридцати кадров изображения каждую секунду, чтобы считаться играбельными, при этом золотой стандарт в настоящее время установлен на отметке около 60 кадров в секунду.

Так как же графическим процессорам, таким как серия Nvidia RTX,^{(Nvidia RTX series)} удается использовать метод трассировки лучей с играбельной частотой кадров? Ответ заключается в том, что они не используют трассировку^{(t use ray)} лучей для всего. По крайней мере, не в современных названиях.

Хитрость заключается в сочетании традиционной графики с выборочной трассировкой лучей. Карты RTX имеют специальное оборудование для трассировки лучей, которое находится рядом с более традиционным графическим процессором^(GPU) . Таким образом, трассировка лучей может компенсировать некоторые недостатки традиционного графического оборудования.

Есть видеоигры, ^{(video game)}в которые^(are) можно играть с картой RTX^{(RTX card)} с полной трассировкой лучей. Лучший пример — Quake II RTX . Это видеоигра^{(video game)} , которой уже несколько десятилетий , и она достаточно проста, чтобы в ней была возможна полная трассировка лучей в реальном времени. Однако когда дело доходит до применения чистой трассировки лучей в современных видеоиграх^{(video game)} , пройдут еще годы, прежде чем такое оборудование станет массовым.

Трассировка лучей — это будущее?^{(Is Ray Tracing the Future?)}

Короткий ответ: да, за трассировкой лучей^{(ray tracing)} будущее. Более длинный ответ заключается в том, что по мере того, как оборудование, обеспечивающее трассировку лучей^{(ray tracing)} в реальном времени , становится дешевле, мы, вероятно, увидим, как оно постепенно заменит традиционный рендеринг. Если графика с трассировкой лучей станет нормальной частью нового поколения консолей, пути назад уже не будет.

Разработчики могут смело включать в свои игры функции трассировки лучей, потому что все популярные платформы будут ее поддерживать. Поскольку графика с трассировкой лучей превосходна, звезды действительно сошлись для появления трассировки лучей на доступном оборудовании. А это значит, что настоящий фотореализм наконец-то может быть здесь. 

Другим важным признаком того, что трассировка лучей станет основным методом рендеринга,^{(rendering method)} является то, что теперь она включена в общие инструменты, которые разработчики используют для создания видеоигр и других 3D-приложений. Другими словами, разработчикам больше не нужно изобретать собственные решения для трассировки лучей.

Популярные графические движки, такие как Unreal Engine 4 или Frostbite , теперь включают поддержку трассировки лучей RTX с аппаратным ускорением. ^(RTX)Это повышает вероятность того, что разработчики включат его в качестве опции для своих игр.

Стоит ли покупать трассировку лучей сейчас?^{(Should You Buy Into Ray Tracing Now?)}

На момент написания статьи мы все еще работали с оборудованием для трассировки лучей первого поколения. Хотя цены снизились, производительность все еще довольно посредственная. Если вы хардкорный, ранний пользователь, то трассировка лучей на ПК может вам понравиться.

Если вы не готовы тратить сотни или тысячи долларов в качестве первопроходца, лучше инвестировать в основные консоли следующего поколения, которые обещают использовать эту технологию, или дождаться преемника карт серии RTX 20.^(RTX)

OTT Explains: What Is Ray Tracing?

Rаy tracing іs an advanced form of computer grаphics that simυlates the wаy light works in real life. It cаn create computer graphics that look truly photorealistic.

In the past, ray tracing was limited to massive computer graphics projects, such as Hollywood CG films. Now it’s found in PC gaming and soon, next generation gaming consoles.

To understand why this has so many people excited, we need to compare ray-traced graphics to the mainstream graphics rendering method that’s been used until now: rasterization.

Rasterization vs Ray Tracing

Modern real-time computer graphics look amazing! It’s hard to imagine that it has anything to do with the basic 3D graphics from twenty or thirty years ago. The truth is that a console like the Playstation 1 and the current Playstation 4 use the same basic method of rendering 3D graphics and then putting it on your 2D screen.

This is known as rasterization. A “raster” is an image shown as a grid of pixels, which is exactly what your screen displays. Rasterization is the process of converting a 3D scene into a 2D image on a screen. 

This needs to be done, because the 3D scene is, well, 3D. It has depth, so the virtual objects can move past each other and be looked at from any point of view. In the process of rasterization, the computer has to figure out what that scene would look like if your screen was basically a window into that 3D world.

In real life, a scene has texture and lighting, as well as shape, depth and size. Since simulating light has traditionally taken more computer power than any home computer is capable of, programmers have created tricks and shortcuts to create something that looks close to real light, color and texture using this process of rasterization.

Ray tracing is, in one way, much simpler. Instead of trying to use a long list of tricks to create the illusion of real ight, it simulates real light instead. Now when the computer has to figure out what the scene would look like seen through the “window” of your screen, it just runs the ray tracing simulation and it all works out.

In the real world, the rays of light entering your eye have bounced off everything else you are looking at before reaching your retinas. Ray tracing achieves the same result in a more efficient way. It does this by shooting simulated “rays” of light from the “camera” and letting it bounce around the virtual scene, picking up color and brightness information on the way. Your screen represents the virtual eye, so you see a truly realistic virtual world.

By using ray tracing, a single technique creates objects, reflections, shadows and other elements of a scene that look real. That realism happens naturally as a result of the simulation, no tricks or shortcuts needed!

Where To Experience Ray Tracing

If you want to see ray tracing in action, all you have to do is watch any modern movie that uses computer-generated graphics. If you watch a CG film such as Toy Story 4, everything you’re seeing is a product of ray tracing. 

If you want to explore an interactive ray-traced world, there’s currently only one game in town. The RTX series of Nvidia GPUs, along with video games and apps that support this technology. You can run some ray-tracing applications with non-RTX hardware, but you won’t get good performance. Be sure to check out our article on the best games that show off RTX hardware.

The problem is that RTX hardware is still quite expensive. However, the upcoming generation of video game consoles have a form of ray-tracing support. Which means that the mainstream gaming world may help turn ray-tracing into the next major gaming technology. Still, if ray-tracing is so difficult to do in real time, how do these new GPUs manage it?

How Is Real Time Ray Tracing Achieved?

Any computer can render a 3D scene using ray tracing. People who work with 3D rendering packages have been doing it for years. Any modern CPU can perform the actual calculations needed to trace the path of light around the scene.

However, modern CPUs and GPUs can’t crunch those numbers quickly enough to generate an image in real time. For example, the massive computer farms used to make films such as Monsters Inc or Toy Story take hours to render a single frame of the final product. 

Modern video games, by contrast, need to generate at least thirty frames of images every second to be considered playable, with the gold standard currently set around the 60 frames per second mark.

So how can GPUs such as the Nvidia RTX series manage to use the ray-tracing method at playable frame rates? The answer is that they don’t use ray tracing for everything. At least not in modern titles.

The trick is to combine traditional graphics with selective ray-tracing. The RTX cards have dedicated ray-tracing hardware that sits along a more traditional GPU. In this way, ray-tracing can be used to compensate for some of the shortcomings of traditional graphics hardware.

There are video games you can play with an RTX card that are fully ray-traced. The best example is Quake II RTX. This is a decades-old video game that is simple enough that full real-time ray-tracing is possible. When it comes to applying pure ray-tracing to current video games however, it will still be years before such hardware becomes mainstream.

Is Ray Tracing the Future?

The short answer is yes, ray tracing is the future. The longer answer is that as hardware that makes real-time ray tracing possible becomes cheaper, we’ll probably see it replace traditional rendering bit by bit. If ray-traced graphics become a normal part of the new console generation, there will be no going back.

Developers can safely include ray-tracing features in their titles, because all popular platforms will support it. Since ray-traced graphics are superior, the stars really are aligning for the arrival of ray-tracing on affordable hardware. Which means that true photorealism may finally be here. 

The other major sign that ray-tracing will become a mainstream rendering method is how it’s now being included in the common tools that developers use to make video games and other 3D applications. In other words, it’s no longer necessary for developers to invent their own ray-tracing solutions.

Popular graphics engines such as Unreal Engine 4 or Frostbite now include support for RTX hardware-accelerated ray-tracing. Making it much more likely that developers will include it as an option for their titles.

Should You Buy Into Ray Tracing Now?

At the time of writing, we are still at the first-generation of ray-tracing hardware. While prices have come down, performance is still pretty mediocre. If you’re a hardcore, early adopter then there’s plenty to like about ray-tracing on PC.

If you aren’t willing to spend hundreds or thousands of dollars as an early adopter, it’s better to invest in the next generation of mainstream consoles which promise to feature the technology, or wait for the successor to the RTX 20-series cards.

Related posts

• Как включить трассировку лучей в Minecraft

• 3 лучшие игры для вашего графического процессора с трассировкой лучей RTX

• Что такое трассировка пути и трассировка лучей? И почему они улучшают графику?

• Best Wired and Wireless Gaming Headsets

• Best Mechanical Keyboards для Gaming and Work для ПК Windows 10

• Как оптимизировать компьютер Windows 10 для Online Gaming

• 6 Best Public Domain Video Games, чтобы играть в Free сейчас

• Можете ли вы использовать Keyboard and Mouse для Console Gaming?

• Как использовать Steam Cloud Saves для ваших игр

• Как играть Wireless PC VR Games на Oculus Quest с Virtual Desktop

• Лучший способ играть в Legend из Zelda Games в Приказе

• ASUS TUF GAMING Z490-PLUS (WI-FI) Обзор: отличный Z490 motherboard!

• Как Brew Potions в Minecraft

• Где найти Diamonds, Slime and Bees в Minecraft

• Что делает GG Mean в Gaming, Chat, и многое другое

• Как создать Gaming YouTube Videos как Pro

• Что такое PS4 Safe Mode и когда вы должны его использовать?

• Twitch vs YouTube: который Better для Streaming?

• Use GBoost для повышения Gaming performance в ПК Windows 10

• Как получить больше зрителей на повернуться