Трассировка лучей стала предметом разговоров в городе с тех пор, как в 2018 году впервые были анонсированы графические процессоры Nvidia RTX 20-й серии, и сегодня она остается одним из наиболее часто используемых модных словечек в играх. Если вам нравятся игры или вы играли в какие-либо современные игры ААА-класса, то вы наверняка сталкивались с термином «трассировка лучей в реальном времени». В наши дни вы считаете это основной функцией как в играх, так и на видеокартах, и она доступна даже на последних версиях PlayStation и Xbox. Если вы спросите их, за трассировкой лучей будущее, и вам обязательно следует купить лучший графический процессор, если вы не хотите его упустить.
По правде говоря, даже такие термины, как окружающая окклюзия и сглаживание, в какой-то момент были раскручены, прежде чем перейти к следующей крупной графической технологии. На самом деле, за прошедшие годы появилось множество других технологических причуд, так отличается ли трассировка лучей или это просто еще один трюк на нашем пути к будущему игровой графики?
трассировка лучей
Более реалистичное освещение в цифровой 3D-среде
Проще говоря, трассировка лучей — это способ точной визуализации освещения в 3D, который считается лучшим методом создания реалистичных световых эффектов, таких как тени и отражения. Вы можете подумать: «Ну и что?» при сравнении трассировки лучей с 4K, VR или AI, особенно когда хорошее освещение уже можно обеспечить с помощью традиционных методов 3D-рендеринга, таких как растеризация. Тем не менее, трассировка лучей — это средство придания 3D-графике еще большего реализма, и в этом смысле она находится в том же духе, что и что-то вроде 4K.
Простое объяснение трассировки лучей заключается в том, что она рассчитывает реалистичное освещение, делая это так же, как наши глаза, но в обратном порядке. У людей световые волны от солнца или лампочек либо попадают прямо в наши глаза, либо отражаются от других объектов, пока не попадают в наши глаза, а затем мозг обрабатывает всю эту информацию. Для трассировки лучей камера излучает лучи, и когда они с чем-то сталкиваются, они затем направляются к соответствующим источникам света. Если луч, приближаясь к источнику света, ударится о другой объект, он создаст тень.
Трассировка лучей вошла в коллективное сознание игрового сообщества в 2018 году, когда Nvidia впервые анонсировала свою серию RTX 20 на Gamescom 2018, которые стали первыми игровыми графическими процессорами, поддерживающими эту функцию. Однако Nvidia не изобрела трассировку лучей или даже возможность видеокарты реализовать ее. Трассировка лучей существует уже несколько десятилетий; такие фильмы, как «Дом монстров» и «Тачки», визуализировались с помощью трассировки лучей. Nvidia добилась создания оборудования, которое настолько хорошо справлялось с трассировкой лучей, что могло не только рендерить ее намного быстрее, чем когда-либо прежде, но и делать это в режиме реального времени. Nvidia назвала это достижение «Святым Граалем графики».
С тех пор мы видели на рынке множество других графических процессоров, которые могут делать то же самое, но не все из них предлагают тот же уровень производительности трассировки лучей, который предлагают современные графические процессоры Nvidia. Фактически, он также имеет аккуратную линейку поддерживающих технологий, таких как DLSS и Ray Reconstruction, которые обещают улучшить внешний вид эффектов освещения и теней с трассировкой лучей, одновременно снижая затраты на производительность. Другие производители не смогли добиться подобных результатов, и это одна из основных причин, по которой вы чаще всего будете видеть, как мы рекомендуем графические процессоры Nvidia для решения таких задач, как трассировка пути в Cyberpunk 2077.
Трассировка лучей в играх
Разработчики игр принимают это к сведению?
Хотя трассировка лучей используется не только в играх, это дорогостоящая функция для новейших графических процессоров, поэтому я в основном сосредоточусь на том, как трассировка лучей влияет на игровой процесс. Поскольку нам всем нравится играть в игры с частотой кадров не менее 30 кадров в секунду, трассировка лучей никогда не была чем-то особенным до серии RTX 20, и одними из первых игр, получивших поддержку трассировки лучей, были такие игры, как Shadow of the Tomb Raider и Battlefield V. в 2018 году. Не все игры реализуют все возможные функции трассировки лучей, а в некоторых, например, есть только тени с трассировкой лучей или глобальное освещение.
На сегодняшний день единственными графическими процессорами для настольных ПК с аппаратно-ускоренной трассировкой лучей являются серии RTX 20, 30 и 40 от Nvidia, серии RX 6000 и 7000 от AMD и серия Intel Arc Alchemist. Хотя качество изображения у всех этих производителей одинаковое, производительность разная. В то время как RTX 4080 и RX 7900 XTX работают примерно одинаково в растровых сценах без трассировки лучей, 4080, как правило, быстрее, когда она включена. Карты AMD обычно хуже поддерживают трассировку лучей, чем карты Nvidia или Intel. Кроме того, трассировка лучей выигрывает от более мощного оборудования, поэтому карты более высокого класса могут получать более высокую частоту кадров, чем карты более низкого уровня. Есть некоторые чипсеты для смартфонов, которые также поддерживают его, включая графические процессоры Arm Immortalis, которые также широко поддерживают его.
Единственное, что действительно мешает трассировке лучей стать краеугольным камнем видеоигр, — это, в конечном счете, отсутствие ее поддержки.
Одна из существенных проблем трассировки лучей заключается в том, что это гораздо более медленный метод рендеринга, даже с аппаратным ускорением. В последних играх высочайший уровень трассировки лучей легко снизит частоту кадров вдвое. И вот что интересно: в играх сцены трассировки лучей используются лишь частично. Вот насколько медленная и интенсивная трассировка лучей. Nvidia продвигает DLSS как технологию, которая делает трассировку лучей доступной при частоте кадров, более приемлемой, чем 30 кадров в секунду, но невозможно обойти тот факт, что трассировка лучей убивает производительность.
Другая проблема заключается в том, что не так много игр, которые его поддерживают. Хотя список игр, поддерживающих трассировку лучей, безусловно, увеличился за последние пару лет, все еще существует значительное количество игр, которые ее не поддерживают. По данным PCGamingWiki, существует 197 игр с трассировкой лучей, но список, который он предоставляет, показывает только около 90. Некоторые из этих игр — это такие игры, как Minecraft и Quake II, которые, безусловно, являются отличными играми, но они не совсем богаты графической точностью по сравнению с современные игры ААА. Трассировку лучей уже сложно реализовать в играх, и если принять во внимание, что только DX12 и Vulkan поддерживают трассировку лучей, становится легко увидеть, что сейчас у нас есть только несколько поддерживаемых игр.
Стоит ли вам заботиться о трассировке лучей?
Это трюк или действительно полезная функция?
С тех пор, как вышла серия Nvidia RTX 20, люди спорили о полезности трассировки лучей. С одной стороны, это, несомненно, самый реалистичный метод рендеринга света, и это отличный способ использовать высокопроизводительную установку с топовым графическим процессором и процессором. Но с другой стороны, это убийца частоты кадров, и каждый год выходит всего около 20 игр с трассировкой лучей, по крайней мере, сейчас. Так что, в зависимости от того, кого вы спрашиваете, это либо лучшее, что могло случиться с современными играми, либо это совершенно бессмысленно в 2024 году.
Единственное, что действительно мешает трассировке лучей стать краеугольным камнем видеоигр, — это, в конечном счете, отсутствие ее поддержки, которая уже много лет является хронической проблемой. Это правда, что у нас есть графические процессоры и поддерживающие программные технологии для трассировки лучей, но явное отсутствие игр, поддерживающих ее, остается огромной проблемой в 2024 году. За исключением нескольких игр-блокбастеров, которые действительно используют преимущества трассировки лучей во всех возможных случаях, мы вряд ли см. все, что использует трассировку лучей. Трассировки лучей нет даже в Atomic Heart, которую Nvidia активно продвигала начиная с 2018 года.
Заключительные мысли
В настоящее время, даже если у вас есть графический процессор, поддерживающий аппаратно-ускоренную трассировку лучей, его производительность может оказаться недостаточно хорошей, чтобы оправдать его включение. Вы можете воспользоваться преимуществами технологий масштабирования, таких как DLSS и FSR, для повышения производительности с помощью трассировки лучей, но только те, у кого есть графический процессор Nvidia, могут воспользоваться ими в полной мере, поскольку, на мой взгляд, и FSR от AMD, и XeSS от Intel еще не совсем доступны. Это не значит, что у технологии нет будущего, но здесь и сейчас трассировка лучей — это нишевая функция, которую могут позволить себе испытать только те, у кого большой бюджет, который можно потратить на высококлассные игровые ПК. Мы знаем, что 3D-сцены могут выглядеть великолепно, судя по последним фильмам, но для этого требуется, чтобы трассировка лучей использовалась в большем количестве игр, а также было бы неплохо иметь более быстрые видеокарты.
