Πρόσφατα, μια επίδειξη από την Epic, οι κατασκευαστές της μηχανής παιχνιδιών Unreal, αύξησε τα φρύδια για τα φωτο-ρεαλιστικά εφέ φωτισμού. Η τεχνική είναι ένα μεγάλο βήμα προς τα εμπρός για την ανίχνευση ακτίνων. Τι σημαίνει όμως αυτό;
Τι κάνει ο Ray Tracing
Με απλά λόγια, η ανίχνευση ακτίνων είναι μια μέθοδος που χρησιμοποιεί μια μηχανή γραφικών για να υπολογίσει πώς οι εικονικές πηγές φωτός επηρεάζουν τα αντικείμενα στο περιβάλλον τους. Το πρόγραμμα κυριολεκτικά ίχνη ο ακτίνες φωτός, χρησιμοποιώντας υπολογισμούς που αναπτύχθηκαν από φυσικούς που μελετούν τον τρόπο με τον οποίο συμπεριφέρεται το πραγματικό φως.
Οι μηχανές γραφικών όπως το Unreal ή το Unity χρησιμοποιούν ανίχνευση ακτίνων για την απόδοση ρεαλιστικών εφέ φωτισμού - σκιές, αντανακλάσεις και απόφραξη - χωρίς να χρειάζεται να τα καταστήσουν ως δικά τους μεμονωμένα αντικείμενα. Αν και είναι αρκετά εντατική από την άποψη της επεξεργασίας, η χρήση της για να αποδώσει μόνο αυτό που χρειάζεται η κάμερα (δηλαδή η συσκευή αναπαραγωγής) σε οποιαδήποτε δεδομένη στιγμή σημαίνει ότι μπορεί να είναι πιο αποτελεσματική από άλλες παλαιότερες μεθόδους προσομοίωσης ρεαλιστικού φωτός σε εικονικά περιβάλλοντα. Τα συγκεκριμένα εφέ φωτισμού αποδίδονται σε ένα μονό δισδιάστατο επίπεδο κατά την άποψη του θεατή, όχι συνεχώς σε όλο το περιβάλλον.
Όλα αυτά επιτυγχάνονται με μερικά πολύπλοκα μαθηματικά, τόσο όσον αφορά τον καθορισμό του τρόπου με τον οποίο συμπεριφέρεται το εικονικό φως όσο και πόσα από αυτά τα εφέ είναι ορατά στον θεατή ή τον παίκτη ανά πάσα στιγμή. Οι προγραμματιστές μπορούν να χρησιμοποιήσουν λιγότερο σύνθετες εκδόσεις των ίδιων τεχνικών για να εξηγήσουν λιγότερο ισχυρό υλικό ή πιο γρήγορο, ομαλό παιχνίδι.
Η ανίχνευση ακτίνων είναι μια γενική προσέγγιση στα γραφικά παρά σε οποιαδήποτε συγκεκριμένη τεχνική, αν και βελτιώνεται συνεχώς και βελτιώνεται. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε προ-αποτυπωμένα γραφικά, όπως τα ειδικά εφέ που εμφανίζονται σε ταινίες του Χόλιγουντ ή σε μηχανές σε πραγματικό χρόνο, όπως τα γραφικά που βλέπετε στη μέση του παιχνιδιού κατά τη διάρκεια ενός παιχνιδιού υπολογιστή.
Τι νέο υπάρχει στο Ray Tracing;
Η επίδειξη που έχει πρόσφατα εντοπίσει τις ακτίνες στις ειδήσεις είναι αυτή στο παρακάτω βίντεο, σύντομη Πόλεμος των άστρων σκίτσο που περιλαμβάνει μερικούς καταιγίδες με πολύ κακό χρονισμό. Παρουσιάστηκε στο συνέδριο του προγραμματιστή παιχνιδιών την περασμένη εβδομάδα. Δημιουργήθηκε από την Epic Games (κατασκευαστές του πανταχού παρόν Unreal Engine) σε συνεργασία με τη NVIDIA και τη Microsoft για να αναδείξει νέες τεχνικές ανίχνευσης ακτίνων.
Εκτός πλαισίου, είναι απλώς ένα ανόητο βίντεο. Αλλά το σημαντικό είναι ότι αποδίδεται σε πραγματικό χρόνο, όπως ένα βιντεοπαιχνίδι, όχι εκ των προτέρων σαν μια ταινία Pixar. Το παρακάτω βίντεο δείχνει ότι ο παρουσιαστής κάνει ζουμ στην κάμερα μέσω της σκηνής με χειριστήρια σε πραγματικό χρόνο, κάτι που δεν είναι δυνατό με προαποτυπωμένα γραφικά.
Θεωρητικά, εάν ο υπολογιστής παιχνιδιών σας είναι αρκετά ισχυρός, μπορεί να δημιουργήσει γραφικά όπως αυτό σε οποιοδήποτε παιχνίδι χρησιμοποιώντας τα νέα εφέ φωτισμού ανίχνευσης ακτίνων στην επερχόμενη έκδοση του Unreal demo.
Η τεχνολογία λάμπει πραγματικά (πάρτε;) γιατί αυτό το συγκεκριμένο demo περιλαμβάνει πολλές αντανακλαστικές και καθρεφτισμένες επιφάνειες με ακανόνιστη γεωμετρία. Ρίξτε μια ματιά στον τρόπο με τον οποίο το περιβάλλον αντανακλάται στα καμπύλα πάνελ της χρωμιωμένης πανοπλίας του Captain Phasma Εξίσου σημαντικό, προσέξτε πώς αντανακλάται πιο απαλά και διασκορπισμένα από τη λευκή πανοπλία των κανονικών καταιγίδων. Αυτό είναι ένα επίπεδο ρεαλιστικού φωτισμού που δεν είναι διαθέσιμο στα παιχνίδια σήμερα.
Θα κάνει τα παιχνίδια μου να φαίνονται υπέροχα;
Ναι, ναι — σε πολύ συγκεκριμένες περιστάσεις. Αυτό το προηγμένο επίπεδο ανίχνευσης ακτίνων θα διευκολύνει τα βιντεοπαιχνίδια να αποδίδουν πιο εντυπωσιακά εφέ φωτισμού, αλλά δεν κάνει πραγματικά την πολυγωνική δομή των γραφικών πιο λεπτομερή. Δεν ενισχύει την ανάλυση των υφών ή δεν βελτιώνει τη ρευστότητα των κινούμενων σχεδίων. Εν ολίγοις, πρόκειται να κάνει το φωτισμό να φαίνεται ρεαλιστικό, και αυτό είναι.
Η παραπάνω επίδειξη είναι ιδιαίτερα δραματική επειδή οι προγραμματιστές επέλεξαν χαρακτήρες και περιβάλλοντα όπου σχεδόν κάθε επιφάνεια είτε λάμπει είτε αντανακλά το φως. Εάν χρησιμοποιείτε την ίδια τεχνολογία για να αποδώσετε, ας πούμε, τον πρωταγωνιστή του Η μάγισσα σειρά ιππασίας το άλογό του στην ύπαιθρο, δεν θα δείτε καθόλου αντανακλαστικές επιφάνειες εκτός από το σπαθί του και ίσως λίγο νερό. Βασικά, οι τεχνικές ανίχνευσης ακτίνων δεν θα βοηθήσουν πολύ στην απόδοση του δέρματος, της γούνας του αλόγου, του δέρματος των ρούχων του και ούτω καθεξής.
Οι τίτλοι που προέκυψαν από αυτήν την επίδειξη ισχυριζόμενοι ότι θα οδηγούσε σε "γραφικά ταινιών blockbuster" ήταν λίγο υπερβολικά - αυτό μπορεί να ισχύει αν παίζετε ένα επίπεδο σε μια αίθουσα καθρεπτών, αλλά αυτό είναι.
Πότε θα δω αυτό το υλικό στα παιχνίδια μου;
Η επίδειξη του GDC ήταν ένα παράδειγμα μιας ιδιόκτητης τεχνικής ανίχνευσης ακτίνων που ονομάζεται RTX, που αναπτύσσεται τώρα από τη NVIDIA. Είναι έτοιμο να κάνει το ντεμπούτο του στην επόμενη σειρά καρτών γραφικών GeForce τελευταίας τεχνολογίας, που φημολογείται ότι θα κάνει ντεμπούτο αργότερα φέτος με τους αριθμούς μοντέλου 20XX. Όπως και η άλλη ιδιόκτητη τεχνολογία γραφικών, όπως το PhysX της NVIDIA, πιθανότατα δεν θα είναι διαθέσιμη σε παίκτες που χρησιμοποιούν κάρτες γραφικών από άλλους κατασκευαστές.
Τούτου λεχθέντος, το RTX χρησιμοποιεί επίσης ένα νέο χαρακτηριστικό του API DirectX σύστημα ειδικά για την ανίχνευση ακτίνων (ονομάζεται raytracing από τη Microsoft). Έτσι, ενώ τα συγκεκριμένα demo παραπάνω είναι μια συνεργασία μεταξύ Epic και NVIDIA, δεν υπάρχει τίποτα που να εμποδίζει ανταγωνιστές κατασκευαστές όπως η AMD και η Intel να δημιουργήσουν παρόμοια συστήματα με παρόμοια αποτελέσματα.
Για να το θέσουμε απλά, θα δείτε ότι τα παιχνίδια PC υψηλού επιπέδου αρχίζουν να χρησιμοποιούν αυτές τις τεχνικές έως τα τέλη του 2018 και τις αρχές του 2019. Οι παίκτες που επενδύουν σε νέες κάρτες γραφικών περίπου εκείνη την εποχή θα δουν το μεγαλύτερο όφελος, αλλά εάν έχετε ήδη ένα σύστημα παιχνιδιών υψηλών προδιαγραφών, ενδέχεται να μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μερικά από αυτά τα εφέ σε παιχνίδια συμβατά με DirectX στο τρέχον υλικό σας.
Λόγω των μεγάλων χρόνων ανάπτυξης και των στατικών στόχων υλικού, οι παίκτες της κονσόλας δεν θα βλέπουν αυτά τα προηγμένα γραφικά έως ότου κυκλοφορήσει ο επόμενος γύρος κονσόλας παιχνιδιών σε αρκετά χρόνια.
Πιστωτική εικόνα: NVIDIA , Επικό / YouTube , Guru3D / YouTube
