從《使命召喚》到《我的世界》,光線追蹤技術如何改變遊戲?

程文順


就在今天,由動視發行的遊戲《使命召喚:現代戰爭》(下稱《使命召喚》)就要解鎖發售了,不難想象,到時候已經預加載完畢遊戲、迫不及待的玩家們在短時間裡湧入服務器,體驗這款一年一度射擊遊戲大作的魅力。

迫不及待的還有賣GPU的英偉達公司,在自家網站上,英偉達早早放出了針對新遊戲優化的顯卡驅動程序,並不忘叮嚀玩家,為了保證最好的遊戲體驗,請儘早下載安裝最新版本驅動。

《使命召喚》的期待顯然不小,一個重要的原因是,這款遊戲將支持英偉達的光線追蹤技術,它宣稱在PC上,“玩家將能體驗到沉浸式的光線追蹤陰影,高質量的效果以及PC所能達到的最快幀數”,潛臺詞是,你應該有一塊英偉達的最新顯卡。

“我們對《使命召喚》的表現很樂觀,因為前期的遊戲測試成績非常理想,而且在PC上的體驗優勢是巨大的。比如,這次《使命召喚》不限制遊戲的最高幀數,支持多臺顯示器顯示。”一位英偉達員工告訴界面新聞,“你的顯卡有多好,遊戲的畫面效果就會有多好。”

這意味著玩家手中的頂級RTX2080Ti顯卡——這是英偉達支持光線追蹤的最高端顯卡型號,俗稱“煤氣灶”——有了用武之地。

“要有光”

光線追蹤,顧名思義,就是讓我們獲得追蹤光線路徑的能力,並藉助算法來處理、構建出更逼真的光影效果。

要在遊戲中實現這樣的效果,有一種被稱為光柵式渲染技術得到應用,但光柵渲染並不完美,它需要大量的手工設置,你所看到的反射、陰影等效果,實則是靠後期加工或是其它預渲染技術模擬出來的。而且最終的結果只能在視覺上接近真實,但並不遵循物理規律,存在著不少問題。

一個例子就是反射。在《戰地5》的戰鬥場面中,汽車、水坑和地面上熊熊燃燒著火,可是畫面裡我們卻看不到火光,採用光柵化技術實現的火光不能反射到汽車窗戶和水坑上,但通過光線追蹤技術火焰的反射效果會真實。

這不僅僅是為了創造更加完美的圖像,而且還會對遊戲玩法產生根本性的影響。

想象一下,在一局《戰地5》遊戲裡,當敵人躲在街角,等待你的上鉤,但你通過地面水窪的光線反射注意到了角落中的敵人,這時,你該怎麼做?

光線追蹤技術則是模擬光線的傳播,電腦只渲染光線打到地方,因此僅需要很少的人工編程,相比於光柵式渲染簡便了很多。同時光線追蹤也能表現出相當真實的畫面,在光影效果的表現上甚至更強,尤其是符合物理規律的光影效果。

正如開發了《戰地》系列的DICE製作人David Sirland所說的,以前在遊戲中,"讓光線的反射真實且正確非常棘手 ”。

從開發人員的角度來說,光線追蹤為開發人員簡化了開發工作量,同時讓畫面效果看起來更好,這是一場技術推動的勝利。

“我們的RTX(顯卡)會表現同一光源在不同材質上的效果,以前是使用生硬的貼圖。RTX還能在光強度變化時實時反映出變化,以前因為計算量大難以實現,有了RTX,一顆GPU就能完成,這是以前無法想象的,”英偉達中國區總經理張建中此前告訴界面新聞,“RTX會將遊戲畫面完全改寫,讓遊戲更加逼真。”

當然,一個圖形技術不能決定一個遊戲的最終賣座與否,但它可以讓關卡設計師和美工們有更多施展空間,把遊戲畫面做得更好,故事和劇情也更為精彩。

成為潮流

建立標準並推廣新技術從來不容易,尤其考慮到新技術綁定的產品具有排他性的情況下,這意味著提高的產品售價,和隨之增長的普及成本。

在光柵渲染時代,光影效果的模擬從計算性能的角度來看,它的代價非常的“昂貴”,超出了傳統硬件的能力範圍。

過去,這樣的光線追蹤計算是電影製作的專屬,在電影製片廠強大的工作站可以配備高端顯卡,這會非常的耗電,它可以不計時間成本和功耗來在本地構建場景中所需要的光線情況。因此,以一個可以接受的幀數渲染光線渲染正確的遊戲圖像,成本十分高昂。

直到2018年,在英偉達推出圖靈核心後,聯合微軟的DirectX光線追蹤API,實現光線追蹤的成本和效率變得可以接受,這項技術的普及有了進一步可能。

實現實時光線追蹤效果的原因是,在圖靈架構RTX GPU上,傳統的光柵化計算硬件和專用的芯片相結合,專門設計用於加速一些光線追蹤的計算。

當然,不提供相應的圖形接口和軟件的硬件是沒有用的,隨著微軟在2019年正式對支持光線追蹤的遊戲提供圖形接口支持,舊款顯卡也有了開啟光線追蹤的能力。

在圖形技術進步和硬件性能增強的技術變革點上,有一點可以肯定,下一代遊戲主機和雲遊戲帶來的架構、商業模式變革,光線追蹤將成為主流技術,成為下一代圖形技術的標配。

微軟和索尼都已經宣佈,各自的下一代遊戲機(預計將於2020年推出)將納入基於硬件的實時光線追蹤支持。有趣的是,這兩款設備都將由AMD設計的gpu驅動,這強烈暗示AMD將把實時光線追蹤硬件技術引入下一代AMD顯卡。

最近英特爾也宣佈,將在2020年推出的Xe獨立顯卡,重回光線追蹤的世界。

即使中國公司在這場技術競爭中也沒有落後,圖形芯片設計公司Imagination在近年5月宣佈,開始提供其PowerVR光線追蹤技術授權,該公司的光線追蹤方案更適用於手機等低能耗的移動設備。

實時光線追蹤任重而道遠,但它的發展勢頭還在增長。最真實的反應可能來自現在最堅定的鼓吹者英偉達。

在去年推出第一代RTX顯卡後,英偉達曾面臨一些批評,因為許多流行的PC遊戲對實時光線追蹤的支持有限。

現在,在主打光線追蹤的RTX系列顯卡發佈一週年以後,前期顯得有些匱乏的光線追蹤支持遊戲陣容有了豐富的跡象。

目前看來,支持光線追蹤的遊戲正在變多,包括即將到來的《賽博朋克2077》《看門狗:軍團》《使命召喚:現代戰爭》等,國產遊戲方面,我們還會等來《重生:邊緣》和《光明記憶》。

英偉達還計劃為更多3D老遊戲帶來光線追蹤效果,通過光影的魅力,讓遊戲產生驚豔且脫胎換骨的,除了經典遊戲《毀滅戰士》,《我的世界》也將迎來光線追蹤技術升級。

“我花費大量時間說服一些滿腹狐疑的記者和意見領袖們,讓他們相信光線追蹤是遊戲產業的下一場重大變革


葉小斯視頻


在英偉達內部,對《使命召喚》的期待顯然不小,一個重要的原因是,這款遊戲將支持英偉達的光線追蹤技術,它宣稱在PC上,“玩家將能體驗到沉浸式的光線追蹤陰影,高質量的效果以及PC所能達到的最快幀數”,潛臺詞是,你應該有一塊英偉達的最新顯卡。

“我們對《使命召喚》的表現很樂觀,因為前期的遊戲測試成績非常理想,而且在PC上的體驗優勢是巨大的。比如,這次《使命召喚》不限制遊戲的最高幀數,支持多臺顯示器顯示。”一位英偉達員工告訴界面新聞,“你的顯卡有多好,遊戲的畫面效果就會有多好。”

這意味著玩家手中的頂級RTX2080Ti顯卡——這是英偉達支持光線追蹤的最高端顯卡型號,俗稱“煤氣灶”——有了用武之地。

“要有光”

光線追蹤,顧名思義,就是讓我們獲得追蹤光線路徑的能力,並藉助算法來處理、構建出更逼真的光影效果。

要在遊戲中實現這樣的效果,有一種被稱為光柵式渲染技術得到應用,但光柵渲染並不完美,它需要大量的手工設置,你所看到的反射、陰影等效果,實則是靠後期加工或是其它預渲染技術模擬出來的。而且最終的結果只能在視覺上接近真實,但並不遵循物理規律,存在著不少問題。

一個例子就是反射。在《戰地5》的戰鬥場面中,汽車、水坑和地面上熊熊燃燒著火,可是畫面裡我們卻看不到火光,採用光柵化技術實現的火光不能反射到汽車窗戶和水坑上,但通過光線追蹤技術火焰的反射效果會真實。

這不僅僅是為了創造更加完美的圖像,而且還會對遊戲玩法產生根本性的影響。

想象一下,在一局《戰地5》遊戲裡,當敵人躲在街角,等待你的上鉤,但你通過地面水窪的光線反射注意到了角落中的敵人,這時,你該怎麼做?

光線追蹤技術則是模擬光線的傳播,電腦只渲染光線打到地方,因此僅需要很少的人工編程,相比於光柵式渲染簡便了很多。同時光線追蹤也能表現出相當真實的畫面,在光影效果的表現上甚至更強,尤其是符合物理規律的光影效果。

正如開發了《戰地》系列的DICE製作人David Sirland所說的,以前在遊戲中,"讓光線的反射真實且正確非常棘手 ”。

從開發人員的角度來說,光線追蹤為開發人員簡化了開發工作量,同時讓畫面效果看起來更好,這是一場技術推動的勝利。

“我們的RTX(顯卡)會表現同一光源在不同材質上的效果,以前是使用生硬的貼圖。RTX還能在光強度變化時實時反映出變化,以前因為計算量大難以實現,有了RTX,一顆GPU就能完成,這是以前無法想象的,”英偉達中國區總經理張建中此前告訴界面新聞,“RTX會將遊戲畫面完全改寫,讓遊戲更加逼真。”

當然,一個圖形技術不能決定一個遊戲的最終賣座與否,但它可以讓關卡設計師和美工們有更多施展空間,把遊戲畫面做得更好,故事和劇情也更為精彩。

成為潮流

建立標準並推廣新技術從來不容易,尤其考慮到新技術綁定的產品具有排他性的情況下,這意味著提高的產品售價,和隨之增長的普及成本。

在光柵渲染時代,光影效果的模擬從計算性能的角度來看,它的代價非常的“昂貴”,超出了傳統硬件的能力範圍。

過去,這樣的光線追蹤計算是電影製作的專屬,在電影製片廠強大的工作站可以配備高端顯卡,這會非常的耗電,它可以不計時間成本和功耗來在本地構建場景中所需要的光線情況。因此,以一個可以接受的幀數渲染光線渲染正確的遊戲圖像,成本十分高昂。

直到2018年,在英偉達推出圖靈核心後,聯合微軟的DirectX光線追蹤API,實現光線追蹤的成本和效率變得可以接受,這項技術的普及有了進一步可能。

實現實時光線追蹤效果的原因是,在圖靈架構RTX GPU上,傳統的光柵化計算硬件和專用的芯片相結合,專門設計用於加速一些光線追蹤的計算。

當然,不提供相應的圖形接口和軟件的硬件是沒有用的,隨著微軟在2019年正式對支持光線追蹤的遊戲提供圖形接口支持,舊款顯卡也有了開啟光線追蹤的能力。

在圖形技術進步和硬件性能增強的技術變革點上,有一點可以肯定,下一代遊戲主機和雲遊戲帶來的架構、商業模式變革,光線追蹤將成為主流技術,成為下一代圖形技術的標配。

微軟和索尼都已經宣佈,各自的下一代遊戲機(預計將於2020年推出)將納入基於硬件的實時光線追蹤支持。有趣的是,這兩款設備都將由AMD設計的gpu驅動,這強烈暗示AMD將把實時光線追蹤硬件技術引入下一代AMD顯卡。

最近英特爾也宣佈,將在2020年推出的Xe獨立顯卡,重回光線追蹤的世界。

即使中國公司在這場技術競爭中也沒有落後,圖形芯片設計公司Imagination在近年5月宣佈,開始提供其PowerVR光線追蹤技術授權,該公司的光線追蹤方案更適用於手機等低能耗的移動設備。

實時光線追蹤任重而道遠,但它的發展勢頭還在增長。最真實的反應可能來自現在最堅定的鼓吹者英偉達。

在去年推出第一代RTX顯卡後,英偉達曾面臨一些批評,因為許多流行的PC遊戲對實時光線追蹤的支持有限。

現在,在主打光線追蹤的RTX系列顯卡發佈一週年以後,前期顯得有些匱乏的光線追蹤支持遊戲陣容有了豐富的跡象。

目前看來,支持光線追蹤的遊戲正在變多,包括即將到來的《賽博朋克2077》《看門狗:軍團》《使命召喚:現代戰爭》等,國產遊戲方面,我們還會等來《重生:邊緣》和《光明記憶》。

英偉達還計劃為更多3D老遊戲帶來光線追蹤效果,通過光影的魅力,讓遊戲產生驚豔且脫胎換骨的,除了經典遊戲《毀滅戰士》,《我的世界》也將迎來光線追蹤技術升級。

“我花費大量時間說服一些滿腹狐疑的記者和意見領袖們,讓他們相信光線追蹤是遊戲產業的下一場重大變革。”英偉達公關Brian Burke說,“別告訴我老闆,我的工作突然間輕鬆不少。”


搖搖闖生涯


就在上個月,《我的世界》遊戲展示了一段新的演示視頻,重點在於加入了對光線追蹤技術的支持。\r

不同於我們以往看到的像素畫面,在這段視頻中,你會看到一個真實,且富有層次感的光影世界。光線穿過小孔,在室內牆壁打出一道柔和的光暈,桔紅色爐火吞吐閃耀著四周的牆壁,陽光直射下水面波光粼粼……這些高度擬真的光線效果雖然在自然界裡理所當然,但在遊戲世界之前卻未曾如此真實過。

▲ 《我的世界》光線追蹤演示\r

「在之前的遊戲裡,你看到一塊發光的金子,它就是亮黃色的;但現在,你可能會在金子表面看到反射後的人物的影子。」《我的世界》創意總監 Saxs Persson 這樣介紹道。\r

擅長技術分析的專業媒體 Digital Foundry 表示,這是他們迄今為止印象最為深刻的光線追蹤演示,因為《我的世界》遊戲本身的建模並不複雜,反而能讓我們能更直觀地感受到動態光線與四周環境產生的交互作用。

打造一個真實的遊戲世界是人類不斷追求的目標,我們以前曾討論過「現有人機交互侷限了玩家在虛擬世界中做出選擇」的問題,與之相對的,歷經數十年演變的遊戲畫面,到這個世代似乎已經走到了極限。\r

畢竟,我們從 2D 進展到 3D,從 480P 標清走進 4K 乃至 8K 超高清,當初滿屏的馬賽克早已精確到了在人臉建模上能數得清毛孔和髮絲,原本生硬的軀幹動作也基於動捕系統的流暢映射而幾可亂真。\r

但這幅拼圖其實還缺少了一部分,那就是光線。\r

▲ 左邊為光柵化的原理,右邊則是光線追蹤的路徑\r

過去,人們一直都是靠「光柵化」技術來渲染物體。好比將我們的電腦屏幕當做一個攝像機鏡頭,而「光柵化」技術就是將遊戲中的 3D 場景和光影轉化為 2D 平面上的像素點,而你所看到的反射、陰影等效果,實則是靠後期加工或是其它預渲染技術模擬出來的,效果很生硬不說,也並不完全符合現實世界中真實光線的運作規律。\r

而光線追蹤,顧名思義,就是讓我們獲得追蹤光線路徑的能力,並藉助算法來處理、構建出更逼真的光影效果。\r

比如你在一面鏡子前刷牙,天花板上的照明燈打在你臉上,然後透過皮膚反射到鏡子中,而鏡子又會進行新一輪反射,最終才會到達你的雙眼,可以說,被反射的對象也會影響你所看到的光線效果,這也是我們需要跟蹤的光線路徑。\r

但完全從光源發起處開始追蹤仍不現實,那意味著我們需要考慮很多條路徑,包括那些玩家看不到的部分,比較省資源的方法是從玩家視角出發,反向跟蹤那些只會被玩家視線相交的光線路徑,則能有效降低計算壓力。

嚴格意義上說,光線追蹤技術並不是一項近幾年才興起的技術。早在 1972 年,位於紐約的 MAGI 公司就曾開發了一套名為 SynthaVision 的軟件,用於跟蹤核輻射放射的源頭,其中已經涉及到一部分光線追蹤的概念。\r

此後,這項技術引入到電影和電視劇的 CGI 製作領域中,原本跟蹤核輻射的手段則被轉換成跟蹤光線,我們在 1982 年的迪士尼電影《創戰紀》中已經能看到它的應用。

雖然在過去三十多年裡,光線追蹤已經在電影和動畫製作上扮演了重要的角色,比如皮克斯旗下的多部動畫作品,但電影的呈現方式在其非互動性,所以製作時可以通過大量服務器,離線先將畫面渲染好,然後再輸出即可。\r

而遊戲卻不同,既然存在實時的人機交互,意味著遊戲廠商無法效仿電影行業的做法,而只能通過「實時渲染」的方式來對每一幀畫面進行計算,背後則代表著龐大的計算量。

以去年首批支持光線追蹤的《戰地 5》為例,只要在遊戲裡開啟了光線追蹤開關,基本都會出現 20%-30% 的幀率下降,等於是犧牲性能來換取好畫面。而頂級顯卡尚且如此,更不要說那些連 60 幀都無法保證中低端的設備。\r

另外,就算在算力支持下,讓光線追蹤技術完全取代光柵化渲染仍不現實,短期內,遊戲行業依舊會使用混合渲染的手段,讓光線追蹤重點渲染那些能帶來直觀效果的場景。\r

反映在遊戲裡的,便是爆炸後的火焰效果,以及大理石地板和積水等這類能夠體現光線反射的場景,你才會肉眼感受到光線追蹤技術的特性,這種從「好」到「更好」的改變,似乎與原本所說的「重新定義遊戲畫面」相差甚遠。

但事實上,光線追蹤調整的部分,和我們以前看到的人物變得更精細、場景可破壞度更高並沒有太大的關聯。如果遊戲本身已經採用了很成熟的光柵化特效,光線追蹤更像是糾正了原本被錯誤繪製,且不自然的光影,但對大部分不瞭解光學路徑的玩家們來說,可能並不會察覺這種原本就存在的「BUG」。\r

想要扭轉玩家的慣性認知,意味著光線追蹤技術需要做到大範圍的普及,而這則與遊戲開發商的支持力度息息相關。

我們確實看到了越來越好的一面,經過今年的 E3 和科隆遊戲展後,新一批 3A 遊戲對光線追蹤的態度明顯積極許多,包括《使命召喚: 現代戰爭》、《賽博朋克 2077》和《看門狗: 自由軍團》在內的作品都通過大場景的展示來強調光線追蹤技術對畫面的影響,大有成為主流作品標配的趨勢。\r

而《我的世界》的演示則更為脫胎換骨。Digital Foundry 指出,《我的世界》並未停留在反射、環境光遮蔽和全局光照等特定效果上,而是提供純粹的路徑跟蹤。這意味著它幾乎沒有使用太多傳統的光柵化技術,而是直接還原光線自身的傳播方式,並很好地展現了它與其它材質物體的相互作用。\r

當然,如開頭所說,這和《我的世界》使用的簡單建模也有很大關係,不過演示中依舊能看到大量高清化的紋理材質,你能看到,光線照射在金屬、大理石和積水這三種表面下會展現出不同的效果。\r

除此之外,微軟和索尼也都已經宣佈,下一世代遊戲機都會從硬件層面加入對實時光線追蹤的支持,預計會由 AMD 的圖形芯片驅動。\r

有了兩大主機平臺方的表態,那些以畫面作為主打賣點的遊戲開發商就很難再保持觀望了。畢竟從遊戲開發者的角度說,一項新技術能否成為主流不僅取決於它的革新性,也要考慮玩家獲取成本和內容支持。如果它能夠出現在所有玩家的手中,內容方的支持顯然是必須的。\r

開發了《暴雨》、《底特律:成為人類》的 Quantic Dream 公司 CEO 大衛·凱奇(David Cage)近期接受 GameSpot 採訪時也表示,他希望開發商們能夠跟進光照技術的演變,而不僅僅是追求分辨率。\r

「過去我們追求圖像多邊形的數量,然後變成了著色器和紋理,現在輪到光線了。雖然大家都在談論像 8K 這樣的分辨率提升,但我寧願把注意力放在反射、陰影等光影效果上,它將改變我們對光線的理解,讓人類進入到一個更寫實的虛擬世界中。」\r

我們距離真實的遊戲世界,又近了一步。











夜夜Ayaya


使命召喚:現代戰爭》支持光線追蹤技術。在英偉達內部,對《使命召喚》的期待顯然不小,一個重要的原因是,這款遊戲將支持英偉達的光線追蹤技術,它宣稱在PC上,“玩家將能體驗到沉浸式的光線追蹤陰影,高質量的效果以及PC所能達到的最快幀數”,潛臺詞是,你應該有一塊英偉達的最新顯卡。

“我們對《使命召喚》的表現很樂觀,因為前期的遊戲測試成績非常理想,而且在PC上的體驗優勢是巨大的。比如,這次《使命召喚》不限制遊戲的最高幀數,支持多臺顯示器顯示。”一位英偉達員工告訴界面新聞,“你的顯卡有多好,遊戲的畫面效果就會有多好。”

這意味著玩家手中的頂級RTX2080Ti顯卡——這是英偉達支持光線追蹤的最高端顯卡型號,俗稱“煤氣灶”——有了用武之地。

“要有光”

光線追蹤,顧名思義,就是讓我們獲得追蹤光線路徑的能力,並藉助算法來處理、構建出更逼真的光影效果。

要在遊戲中實現這樣的效果,有一種被稱為光柵式渲染技術得到應用,但光柵渲染並不完美,它需要大量的手工設置,你所看到的反射、陰影等效果,實則是靠後期加工或是其它預渲染技術模擬出來的。而且最終的結果只能在視覺上接近真實,但並不遵循物理規律,存在著不少問題。

一個例子就是反射。在《戰地5》的戰鬥場面中,汽車、水坑和地面上熊熊燃燒著火,可是畫面裡我們卻看不到火光,採用光柵化技術實現的火光不能反射到汽車窗戶和水坑上,但通過光線追蹤技術火焰的反射效果會真實。

這不僅僅是為了創造更加完美的圖像,而且還會對遊戲玩法產生根本性的影響。

想象一下,在一局《戰地5》遊戲裡,當敵人躲在街角,等待你的上鉤,但你通過地面水窪的光線反射注意到了角落中的敵人,這時,你該怎麼做?

《戰地5》,注意地上水面的建築倒影。光線追蹤技術則是模擬光線的傳播,電腦只渲染光線打到地方,因此僅需要很少的人工編程,相比於光柵式渲染簡便了很多。同時光線追蹤也能表現出相當真實的畫面,在光影效果的表現上甚至更強,尤其是符合物理規律的光影效果。

正如開發了《戰地》系列的DICE製作人David Sirland所說的,以前在遊戲中,"讓光線的反射真實且正確非常棘手 ”。

從開發人員的角度來說,光線追蹤為開發人員簡化了開發工作量,同時讓畫面效果看起來更好,這是一場技術推動的勝利。

“我們的RTX(顯卡)會表現同一光源在不同材質上的效果,以前是使用生硬的貼圖。RTX還能在光強度變化時實時反映出變化,以前因為計算量大難以實現,有了RTX,一顆GPU就能完成,這是以前無法想象的,”英偉達中國區總經理張建中此前告訴界面新聞,“RTX會將遊戲畫面完全改寫,讓遊戲更加逼真。”

當然,一個圖形技術不能決定一個遊戲的最終賣座與否,但它可以讓關卡設計師和美工們有更多施展空間,把遊戲畫面做得更好,故事和劇情也更為精彩。

成為潮流

建立標準並推廣新技術從來不容易,尤其考慮到新技術綁定的產品具有排他性的情況下,這意味著提高的產品售價,和隨之增長的普及成本。

在光柵渲染時代,光影效果的模擬從計算性能的角度來看,它的代價非常的“昂貴”,超出了傳統硬件的能力範圍。

光線追蹤通過從我們的眼睛(觀景式照相機)反向追蹤光線捕捉這些效果,這種技術是 IBM 的 Arthur Appel 於 1969 年在《Some Techniques for Shading Machine Renderings of Solids》中首次提出的。過去,這樣的光線追蹤計算是電影製作的專屬,在電影製片廠強大的工作站可以配備高端顯卡,這會非常的耗電,它可以不計時間成本和功耗來在本地構建場景中所需要的光線情況。因此,以一個可以接受的幀數渲染光線渲染正確的遊戲圖像,成本十分高昂。

直到2018年,在英偉達推出圖靈核心後,聯合微軟的DirectX光線追蹤API,實現光線追蹤的成本和效率變得可以接受,這項技術的普及有了進一步可能。

實現實時光線追蹤效果的原因是,在圖靈架構RTX GPU上,傳統的光柵化計算硬件和專用的芯片相結合,專門設計用於加速一些光線追蹤的計算。

當然,不提供相應的圖形接口和軟件的硬件是沒有用的,隨著微軟在2019年正式對支持光線追蹤的遊戲提供圖形接口支持,舊款顯卡也有了開啟光線追蹤的能力。

在圖形技術進步和硬件性能增強的技術變革點上,有一點可以肯定,下一代遊戲主機和雲遊戲帶來的架構、商業模式變革,光線追蹤將成為主流技術,成為下一代圖形技術的標配。

微軟和索尼都已經宣佈,各自的下一代遊戲機(預計將於2020年推出)將納入基於硬件的實時光線追蹤支持。有趣的是,這兩款設備都將由AMD設計的gpu驅動,這強烈暗示AMD將把實時光線追蹤硬件技術引入下一代AMD顯卡。

最近英特爾也宣佈,將在2020年推出的Xe獨立顯卡,重回光線追蹤的世界。

即使中國公司在這場技術競爭中也沒有落後,圖形芯片設計公司Imagination在近年5月宣佈,開始提供其PowerVR光線追蹤技術授權,該公司的光線追蹤方案更適用於手機等低





郎跡天涯ing


光線追蹤,顧名思義,就是讓我們獲得追蹤光線路徑的能力,並藉助算法來處理、構建出更逼真的光影效果。

要在遊戲中實現這樣的效果,有一種被稱為光柵式渲染技術得到應用,但光柵渲染並不完美,它需要大量的手工設置,你所看到的反射、陰影等效果,實則是靠後期加工或是其它預渲染技術模擬出來的。而且最終的結果只能在視覺上接近真實,但並不遵循物理規律,存在著不少問題。

一個例子就是反射。在《戰地5》的戰鬥場面中,汽車、水坑和地面上熊熊燃燒著火,可是畫面裡我們卻看不到火光,採用光柵化技術實現的火光不能反射到汽車窗戶和水坑上,但通過光線追蹤技術火焰的反射效果會真實。

這不僅僅是為了創造更加完美的圖像,而且還會對遊戲玩法產生根本性的影響。

想象一下,在一局《戰地5》遊戲裡,當敵人躲在街角,等待你的上鉤,但你通過地面水窪的光線反射注意到了角落中的敵人,這時,你該怎麼做?

《戰地5》,注意地上水面的建築倒影。

光線追蹤技術則是模擬光線的傳播,電腦只渲染光線打到地方,因此僅需要很少的人工編程,相比於光柵式渲染簡便了很多。同時光線追蹤也能表現出相當真實的畫面,在光影效果的表現上甚至更強,尤其是符合物理規律的光影效果。


叔叔別鬧


光線追蹤,顧名思義,就是讓我們獲得追蹤光線路徑的能力,並藉助算法來處理、構建出更逼真的光影效果。

要在遊戲中實現這樣的效果,有一種被稱為光柵式渲染技術得到應用,但光柵渲染並不完美,它需要大量的手工設置,你所看到的反射、陰影等效果,實則是靠後期加工或是其它預渲染技術模擬出來的。而且最終的結果只能在視覺上接近真實,但並不遵循物理規律,存在著不少問題。


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