Прошел почти год с тех пор, как NVIDIA впервые показала технологию трассировки лучей в реальном времени. Индустрия зашевелилась : все те же NVIDIA выпустили специальную серию видеокарт RTX, производители софта занялись оптимизацией, а крупные разработчики озаботились совершенствованием графики новыми методами.
Сделан очередной шаг к реализму. Что нужно знать обычному игроку?
Технология не нова
Различный софт для работы с 3D давно имеет в своем арсенале подобную технологию : path tracing. Отличается она тем, что рендерит статичные объекты и делала это достаточно долго на обычных видеокартах таким же путем математических расчетов лучей, исходящих из источников освещения.
В кино она тоже пригодилась : для интеграции в фильм какого-нибудь, например, трансформера, для модели нужно было получить четкие отражения и тени. В зависимости от сложности сцены и количества источников освещения, один кадр мог обрабатываться часами и это вполне нормально для кино.
Производительность
Стоит взглянуть на свежие тесты производительности в играх c/без трассировки и можно уловить снижение fps на 30-60%. На самом деле это очень низкие цифры.
Каждый кадр движок просчитывает сотни лучей, выпущенных из источников освещения в объекты вокруг, после получает отражательную способность поверхности и точечно задает цвет каждому пикселю текстуры. И несмотря на это, пользователь получает играбельные 40-70 кадров в секунду.
В 2008 году Intel модифицировала Enemy Territory: Quake Wars, добавив туда трассировку лучей. Результаты были неутешительными : 20-35 кадров при использовании нескольких шестиядерных процессоров.
Почему только для RTX видеокарт?
Тесты так же показывают, что разница производительности 1080 Ti и 2080 Ti RTX без трассировки лучей не такая уж колоссальная, так почему бы не позволить 1080-ым тоже пользоваться технологией?
Во-первых разница всё-таки есть, а во-вторых, в карточках RTX имеются RT чипы специально разработанные для работы с трассировкой лучей. Так же чип поддерживает технологии "deep learning imaging", по-простому DLSS - искусственный интеллект, натасканный на сглаживание и оптимизацию.
Трассирует не на полную
Несмотря на вышеописанное, сейчас трассировка лучей использует лишь часть своих возможностей. Старые методы растеризации работают вместе с трассировкой. Напомню : растериазация - это классический метод, где геометрия модели проецируется на поверхность.
Студия Pixar, например, при создании мультфильма Тачки , использовала трассировку лишь для расчета глобального освещения и отражений, в остальном полагаясь на растеризацию. Так появился гибридный рендеринг.
Где-то я уже это видел
Легчайший способ усилить реализм - сделать как в реальной жизни. Трассировка лучей работает по законам нашей реальности, огромное количество лучей падает и отражается, позволяя получить только мягкие тени как в реальной жизни.
До сегодняшних дней придумывалось множество костылей, создающих иллюзию реализма. Растеризация - самый яркий пример, однако были созданы и мягкие тени.
Грубо говоря края проецируемой тени размывались, такие "технологии" тоже съедают производительность.
А в последнем обновлении движка Unreal Engine 4, трассировку сможет использовать каждый. Подробнее здесь.
Статья о создании графики : Дорога к реализму
А какие технологии в играх ждать в ближайшее время?
5 игр с технологиями будущего