Nyligen lyfte en demo från Epic, tillverkarna av Unreal-spelmotorn, ögonbrynen för sina fotorealistiska ljuseffekter. Tekniken är ett stort steg framåt för strålspårning. Men vad betyder det?
Vad Ray Tracing gör
Enkelt uttryckt är strålspårning en metod som en grafikmotor använder för att beräkna hur virtuella ljuskällor påverkar objekten i deras miljö. Programmet bokstavligen spår de strålar med hjälp av beräkningar som utvecklats av fysiker som studerar hur riktigt ljus beter sig.
Grafikmotorer som Unreal eller Unity använder strålspårning för att återge realistiska ljuseffekter - skuggor, reflektioner och ocklusioner - utan att behöva återge dem som sina egna enskilda objekt. Även om det är ganska intensivt ur bearbetningssynpunkt, använder det bara för att återge det som kameran (dvs. spelaren) behöver se vid varje tillfälle, det kan vara effektivare än andra, äldre metoder för att simulera realistiskt ljus i virtuella miljöer. De specifika ljuseffekterna återges på ett enda tvådimensionellt plan i betraktarens perspektiv, inte hela tiden i hela miljön.
Allt detta uppnås med någon otroligt komplex matematik, både när det gäller att faktiskt bestämma hur det virtuella ljuset beter sig och hur mycket av dessa effekter som är synliga för tittaren eller spelaren vid varje given tidpunkt. Utvecklare kan använda mindre komplexa versioner av samma tekniker för att ta hänsyn till mindre kraftfull hårdvara eller snabbare, smidigare spel.
Strålspårning är ett allmänt tillvägagångssätt för grafik snarare än någon specifik teknik, men det har ständigt förfinats och förbättrats. Den kan användas i för renderad grafik, som specialeffekter som ses i Hollywood-filmer, eller i realtidsmotorer, som grafik du ser mitt i spelet under ett PC-spel.
Vad är nytt i strålspårning?
Demon som nyligen fått strålspårning i nyheterna är den i videon nedan, en kortfattad Stjärnornas krig skiss som involverar några stormtroopers med riktigt dålig timing. Det visades upp på Game Developer's Conference förra veckan. Det har skapats av Epic Games (tillverkare av den allestädes närvarande Unreal Engine) i samarbete med NVIDIA och Microsoft för att visa upp nya strålspårningstekniker.
Utan kontext är det bara en fånig video. Men det viktiga är att det återges i realtid, som ett videospel, inte i förväg som en Pixar-film. Videon nedan visar presentatören zooma kameran genom scenen med realtidsreglage, något som inte är möjligt med förutgivna grafik.
Teoretiskt sett, om din speldator är tillräckligt kraftfull, kan den generera grafik så som i vilket spel som helst med de nya strålspårningseffekterna i den kommande versionen av Unreal-demo.
Tekniken lyser verkligen (förstår du?) Eftersom den här specifika demo innehåller många reflekterande och speglade ytor med oregelbunden geometri. Kolla hur miljön reflekteras i de böjda panelerna i kapten Phasmas förkromade rustning. Precis lika viktigt, lägg märke till hur det reflekteras mer dumt och diffust från den vita rustningen hos de normala stormtropparna. Detta är en nivå av realistisk belysning som inte finns i spel idag.
Kommer det att få mina spel att se fantastiska ut?
Jo, ja - under mycket specifika omständigheter. Denna avancerade nivå av strålspårning gör det lättare för videospel att göra mer imponerande ljuseffekter, men det gör faktiskt inte grafikens polygonala struktur mer detaljerad. Det ökar inte upplösningen av strukturerna eller förbättrar animationernas flytbarhet. Kort sagt kommer det att få belysning att se realistisk ut, och det handlar om det.
Demon ovan är särskilt dramatisk eftersom utvecklarna valde karaktärer och miljöer där nästan alla ytor antingen lyser eller reflekterar ljus. Om du använder samma teknik för att göra, säg, huvudpersonen till The Witcher serier som kör sin häst genom landsbygden ser du inga större reflekterande ytor utom hans svärd och kanske lite vatten. Avgörande är att strålspårningsteknikerna inte kommer att göra mycket för att förbättra återgivningen av hans hud, hästens päls, läder av hans kläder och så vidare.
Rubrikerna som kom från denna demonstration som hävdade att det skulle resultera i "blockbuster filmgrafik" var lite hyperbole - det kan vara sant om du spelar en nivå som är inställd i en spegelsal, men det handlar om det.
När kommer jag att se det här i mina spel?
GDC-demonstrationen var ett exempel på en patenterad strålespårningsteknik som heter RTX och utvecklas nu av NVIDIA. Det kommer att debutera i nästa serie av avancerade GeForce-grafikkort, som för närvarande ryktas att debutera senare i år med 20XX-modellnumren. Liksom annan egen grafikteknik, som NVIDIAs PhysX, kommer den förmodligen inte att vara tillgänglig för spelare som använder grafikkort från andra tillverkare.
Med detta sagt använder RTX också en ny funktion i DirectX API system specifikt för strålspårning (kallas strålspårning av Microsoft). Så medan de specifika demorna ovan är ett samarbete mellan Epic och NVIDIA, finns det inget som hindrar konkurrerande tillverkare som AMD och Intel från att skapa liknande system med liknande resultat.
För att uttrycka det enkelt ser du avancerade PC-spel börjar använda dessa tekniker i slutet av 2018 och början av 2019. Spelare som investerar i nya grafikkort runt den tiden kommer att se mest nytta, men om du redan har ett avancerat spelsystem, kanske du kan använda några av dessa effekter i DirectX-kompatibla spel på din nuvarande hårdvara.
På grund av långa utvecklingstider och statiska hårdvarumål kommer konsolspelare inte att se denna avancerade grafik förrän nästa omgång spelkonsoler släpps på flera år.
Bildkredit: NVIDIA , Epic / YouTube , Guru3D / YouTube
