Трассировка лучей и трассировка пути — два самых захватывающих и сложных метода динамического освещения, доступных геймерам и разработчикам игр в 2024 году. Они оба представляют собой огромный скачок в реализме по сравнению с более традиционными «запеченными» методами освещения и могут сделать даже старые игры гораздо более реалистичными, чем того требуют их блочные текстуры и геометрия.

Но если и трассировка лучей, и трассировка пути обеспечивают более реалистичное освещение в играх, что лучше? И вообще, какая между ними разница? Вот как сравниваются трассировка лучей и трассировка пути, и почему в ближайшие годы вы можете увидеть одну из них чаще, чем другую, в своих любимых играх.

Что такое трассировка лучей?

Трассировка лучей — это реалистичный метод моделирования освещения в сцене. Первоначально задуманная в конце 1960-х годов, она была реализована лишь недавно. Игры в реальном времени, потому что расчеты очень сложны.

Трассировка лучей работает путем направления луча на сцену с точки зрения игрока. Каждый раз, когда луч взаимодействует с объектом, рассчитывается влияние этого объекта на луч, включая его цвет, прозрачность и ориентацию. Этот луч продолжает отслеживаться, пока он отражается вокруг сцены, пока не пересечет источник света. Этот расчет выполняется для каждого пикселя сцены, в результате чего получается невероятно реалистичная, но при этом невероятно сложная техника освещения.

Трассировка лучей использовалась в компьютерной графике в фильмах в течение многих лет, при этом рендеринг отдельных кадров часто занимал часы или даже дни. Однако с увеличением вычислительной мощности и появлением видеокарт Nvidia RTX и графических процессоров AMD RDNA ускорители трассировки лучей сделали возможным трассировку лучей в реальном времени в играх. Хотя в ранних версиях оно ограничивалось тенями и отражениями, с тех пор в некоторых играх оно было расширено за счет включения глобального освещения.

Что такое отслеживание пути?

Трассировка пути — это более современный метод моделирования динамического освещения сцены в реальном времени. Разработанный в середине 1980-х годов, он использует другой подход: одновременно излучает сотни или даже тысячи лучей от источника света, а затем отслеживает их, когда они случайным образом отражаются по сцене. На поверхности это гораздо сложнее, но конечным результатом является более простой рендеринг, поскольку он не отслеживает каждый луч от пикселя до источника, а просто выборку этих лучей, основанную на наиболее вероятном пути света. брать.

Это сочетание трассировки лучей и Моделирование Монте-Карло Это позволяет игре или приложению использовать управляемое количество путей для доступа к источнику света. Это позволяет создавать световые эффекты, подобные трассировке лучей, с меньшими усилиями, но, что не менее важно, обеспечивает гораздо большую степень детализации в зависимости от возможностей системы и выбранных настроек. Больший размер выборки означает больше требований к графическому процессору при рендеринге сцены, а также больше деталей. Меньшие образцы упрощают отслеживание пути, но за счет визуального качества.

Однако окончательные результаты трассировки пути не идеальны. Они сочетаются с алгоритмами шумоподавления для очистки полученного изображения, и результаты впечатляют.

Есть определенные сцены и определенные объекты, например отражающие. И Преломляющие объекты, например стакан воды, для которых необходимо скорректировать алгоритм трассировки пути, чтобы избежать чрезмерной потери информации в меньших выборках. Вполне возможно, что вместо этого алгоритм просто выполняет грубую трассировку лучей на этих объектах, чтобы обеспечить точность.

В любом случае конечным результатом является визуализированная сцена, которая выглядит так же реалистично освещенной, как и сцена с трассировкой лучей, если не больше, но с возможностью гораздо меньших накладных расходов — особенно при более высоких настройках детализации. Трассировка пути также считается более эффективной для хорошо освещенных сцен, поскольку доступно больше данных, в то время как трассировка лучей может быть более эффективной при рендеринге сцен с большим количеством теней, поскольку она знает фактический путь, по которому пройдут лучи света.

Трассировка пути выглядит лучше, чем трассировка лучей?

Трассировка лучей — это точный метод моделирования освещения в реальном времени, поскольку он следует естественному пути, по которому свет может проходить через сцену. Однако количество вычислений, которые необходимо выполнить для эффективного использования трассировки лучей, невероятно. Даже современное оборудование со всем его аппаратным ускорением может испытывать трудности в играх с интенсивной трассировкой лучей. По этой причине многие игры, поддерживающие «трассировку лучей», на самом деле используют трассировку лучей только для части сцены: обычно теней или отражений.

С другой стороны, трассировка пути может создавать столь же качественные или даже более качественные изображения, предъявляя при этом меньшие требования к оборудованию рендеринга. Эта модель использовалась в некоторых из самых впечатляющих игр с трассировкой лучей на сегодняшний день. Квейк II RTX, Портал РТХи обновление режима Overdrive для Киберпанк 2077. Он также будет интегрирован в старые игры, например Half Life 2с большим эффектом.

Трассировка пути предлагает более приятную, менее интенсивную форму динамического освещения и, возможно, является лучшим решением в целом. Тем не менее, трассировка лучей по-прежнему имеет свое место там, где ограниченные размеры выборки с трассировкой пути могут привести к проблемам с визуальной точностью. Существует также множество современных примеров игр с традиционной сеткой, в которых трассировка лучей или освещение с отслеживанием пути очень мало добавляют впечатлений, а частота кадров полностью падает. Наследие Хогвартса.

Вполне вероятно, что мы увидим комбинацию световых эффектов в будущих играх, пока видеокарты не станут достаточно мощными, чтобы трассировку лучей или траекторию можно было визуализировать так же легко, как и растеризацию, поскольку каждый метод имеет свое место.

Редакционные рекомендации