Ну… Когда планка дойдет до середины, возьмите ее. Пока что я оптимально нахожусь в состоянии «ответственного комментатора» и могу завершить публикацию, если там что-то есть, но не буду пытаться извлечь текст, если его нет.
Что такое трассировка лучей в видеокартах
Цель обнаружения лучей — определить маршрут, по которому каждый луч света следует от человеческого глаза к источнику света. Как уже упоминалось выше, существует бесчисленное множество лучей света, «перепрыгивающих» с одного объекта на другой, и обработка этой информации — огромная задача для компьютера. Например, расчет реалистичного освещения путем обнаружения лучей света в мультипликационном фильме обычно занимает несколько дней или даже месяцев. Поэтому его нельзя было использовать в компьютерных играх — видеокарта должна была растягиваться до 60 кадров в секунду — и каждый кадр имел идеальное освещение!
Благодаря развитию графических процессоров, таких как новейшая серия NVIDIA RTX, обнаружение RAY используется во все большем количестве игр. До тех пор 3D-изображение выполняется с помощью ржавления, что является гораздо более простым методом (хотя сам процесс получения изображения все еще очень сложен).
Что такое растеризация?
Во время ржавления создается трехмерный объект с использованием миллионов многоугольников и треугольников. Каждый многоугольник или треугольник содержит информацию о своем положении, цвете, текстуре и ориентации. Все треугольники, составляющие модель, преобразуются в пиксели определенного цвета и переводятся на плоский экран. Для улучшения качества изображения используются дополнительные методы преобразования трехмерных объектов в двухмерное изображение на экране. Во-первых, это затенение. Это предполагает изменение цвета треугольников в зависимости от того, как на них падает свет и как текстура объекта взаимодействует со светом. Как будто на 3D-модель наносится слой цвета, соответствующий определенному эффекту осветления. Информация о глубине также хранится в специальных разделителях, чтобы компьютер мог определить, какие части объекта видны на экране, а какие скрыты от других поверхностей или объектов и поэтому не видны. Все это звучит очень сложно, но на самом деле все очень просто. Рационализация — это процесс определения наилучшего цвета для треугольника в зависимости от эффектов освещения, положения треугольника, цветовых и текстурных расчетов. Вся эта информация о треугольнике преобразуется в пиксели на экране. Экран играет роль художника, который закрашивает определенные участки экрана, используя данные Расти.
 |
При рендеринге методом трассировки лучей изображение получается путем отслеживания пути, который луч света проходит от окна просмотра (т.е. монитора) до каждого объекта, от которого он отражается, вплоть до источника этого луча. Во время отслеживания траектории лучей компьютер будет способен симулировать все эффекты их взаимодействия с различными поверхностями. Отражение, рефракция, тени на различных текстурах (гладких, грубых, прозрачных, цветных) – все это принимается в расчет. Результат – гораздо более реалистичное отображение света и тени по сравнению с растеризацией. Хотя существует множество приемов, которые применяются для искусственного повышения реализма игровых сцен, трассировка лучей продолжает оставаться самым полноценным решением.
Может возникнуть вопрос, почему путь лучей определяется проекционным окном к источникам света, а не наоборот. Если целью 3D-изображения является имитация реального мира, не будет ли более реалистичным визуализировать лучи от этих источников света? Причина этого — эффективность. Источники света испускают бесчисленное количество лучей, и компьютеры должны обрабатывать этот объем данных в течение нескольких дней, а то и месяцев. Однако не все лучи достигают окна. Это означает, что они не отображаются, поэтому их вычисление — пустая трата времени. Во время игры проекционное окно постоянно меняется, поскольку персонажи игры постоянно перемещаются, но многие лучи света так и не достигают его. Поэтому обнаружение «обратных» лучей из окна проекции и вычисление только лучей, видимых пользователю, является более эффективным с точки зрения использования ресурсов компьютера.
Как давно используется трассировка лучей?
 |
Трассировка лучей вот уже много лет используется во множестве областей, включая киноиндустрию, архитектуру, дизайн интерьеров. Если вы – геймер, то, вероятно, обратили на нее внимание лишь после выпуска новейших видеокарт NVIDIA серии RTX, в которых реализована поддержка этого метода. С развитием видеокарт мы будем видеть все больше игр, использующих трассировку лучей для создания реалистичного изображения. Для тех, кто желает получить максимум уже сегодня, самое время приобщиться самим к этой тенденции, ведь будущее технологии трассировки лучей выглядит очень перспективно. Компания MSI уже выпустила несколько мощных видеокарт с процессорами серии RTX, с помощью которых вы сможете поднять свою игру и качество изображения на новый уровень. Загляните на страницу-описание серии RTX , чтобы узнать больше о ее особенностях.
Обнаружение радиации на экране для технологии обнаружения радиации включает свет и тень. Благодаря этой технологии в играх часто встречаются сцены с очень яркими и очень темными участками, как в реальной жизни. Однако создать такой сильный контраст на экране может быть непросто. На экранах с низким коэффициентом динамической контрастности самые яркие места часто выделяются за счет деталей в более темных областях, так что вся сцена кажется покрытой слоем серой краски, что снижает яркость всех цветов. Для полного раскрытия потенциала обнаружения световых лучей необходим экран с отличной контрастностью. И это определяется только типом ЖК-монитора. В настоящее время для создания экранов используются три типа панелей: VA, IPS и TN. Панели VA обладают самой высокой контрастностью, в то время как панели IPS и TN просто лишены всех преимуществ технологии трассировки лучей для отображения света и теней и отображают сероватое изображение без темного черного цвета. Кроме того, панели VA обладают другими преимуществами, необходимыми для игр, такими как короткое время отклика — 1 мс, широкие углы обзора и отличная цветопередача. Их можно использовать в качестве эргономичных изогнутых экранов. Поэтому дисплеи с панелями VA настоятельно рекомендуются для использования преимуществ рентгеновского обнаружения.
Как истинно геймерская компания, MSI выбрала панели VA для своих игровых экранов. Посмотрите здесь. Войдите в век обнаружения лучей с изогнутым игровым экраном MSI, и вам гарантировано качество изображения с обнаружением лучей, о котором вы даже не мечтали!
Среди проектов, в которых принимали участие моддеры MSI, — Star Wars: Battlefront 2, Dying Light, Portal 1 + 2, Bioshok 2 Remastered, Star Wars: The Force Unleashed 2, TES 5: Skyrim. Watch Dogs, Fallout 4, APlagueTale. , Crysisetal.
В чём идея трассировки лучей?
Суть технологии звучит очень просто. Он отслеживает взаимодействие между лучами света и поверхностями, на которые эти лучи падают. В результате они могут отражаться, преломляться или проникать.
В презентации NVIDIA на gamescom на примере Battlefield V было представлено обнаружение лучей в реальном времени.
Как видите, главное отличие в том, что огненные отблески появились на других объектах. Эти отражения были результатом ракет, выпущенных из танкового орудия. Другими словами, был добавлен новый источник света, от которого лучи света отражались от блестящего кузова автомобиля, остальной части колесного диска и выбоины. И какими бы странными ни были такие костры, даже на фоне предыдущих доз Battlefield, сам эффект маячка был представлен очень наглядно и увлекательно.
Но чтобы лучше понять спектр инноваций, которые могут ожидать нас в будущем, давайте вкратце познакомимся с историей.
Как родилась технология?
Сама идея определения радиуса не нова, но успешно используется в моделировании, а точнее, в визуализации и рендеринге.
Все началось с рэйкастинга, который был создан для расчета гамма-лучей, то есть для изучения радиации. Первая версия представления была опубликована в 1968 году ученымАртур Аппель. (Артур Аппель.) Суть этого метода заключается в создании лучей из точки наблюдения (по одному лучу на пиксель) и поиске ближайшего объекта, препятствующего дальнейшему распространению. На основе этих данных алгоритм компьютерной графики может определить затенение объекта. Сам термин raycasting появился только в 1982 году.
Это был метод луча, использованный для создания компьютерной графики в фильме «Трон» 1982 года.
Следующая веха началась в 1979 году. Дело в том, что алгоритм метания лучей света отслеживал путь луча от наблюдателя до столкновения с объектом. УченыеТернер Уиттед. (Turner Witteed) продолжил процесс. Его алгоритм позволяет лучу ударить в поверхность, а затем создать три новых типа лучей: отраженный, преломленный и затененный. Поэтому обнаружение лучей — это более сложная серия задач, под которой можно понимать использование слепков лучей для определения пересечения луча и объекта, а также вычисление применимых вторичных и третичных лучей. Коллекции. Они необходимы для расчета отраженного или рассеянного света.
В начале 1980-х годов команда профессоров и студентов Университета Осаки создала LINKS-1 — компьютер с 514 микропроцессорами. Устройство было разработано для создания трехмерной графики с использованием трассировки лучей. В 1985 году на стенде Fujitsu на Международной выставке в Цукубе (Япония) была представлена первая видеозапись планетарного зала, полностью сконфигурированного с помощью LINKS-1.
В 1984 году была представлена система моделирования BRL-CAD, разработанная Лабораторией баллистических исследований в США. Три года спустя для этой цели был представлен трассировщик лучей. Его функцией была превосходная оптимизация. Общая производительность дисплея была достигнута при использовании многих машин с общей памятью, но максимум несколько кадров в секунду. Сам BRL-CAD теперь имеет открытый исходный код и время от времени обновляется.
Где трассировка оказалась полезной?
Здания отражают солнечный свет, который плавит вещи на соседних улицах и без колебаний нагревает еду на тротуаре. Одной из жертв стал припаркованный Jaguar XJ, зеркала и эмблемы которого расплавились из-за перегрева.
Но рации — не единственные здания, в которых возникли проблемы из-за солнечных лучей. К таким зданиям относятся Концертный зал Уолта Диснея в Лос-Анджелесе и отель Vdara в Лас-Вегасе. Это явление известно как «лучи смерти». В 2015 году компания Nvidia упомянула эти здания как примеры ошибок, которых можно было бы избежать с помощью новой технологии естественной производительности.
Обнаружение уже можно найти применение в 3D-моделировании, в то время как материалы стали более мощными, а задачи — более сложными. Давайте поговорим о сложности.
Я не Рекс, но я могу обеспечить прямую трансляцию, анализируя презентации Nvidia. Потому что у него, вероятно, есть политика сайта https://youtu.be/xquqostl4ugのためにリンクを与えることができないからです.
Как работает рейтрейсинг?
Когда игрок смотрит на определенную поверхность или объект в игре, технология проецирует луч света с его точки зрения и рассчитывает, где появится определенный пиксель. Если на пути луча (источника света) появляются препятствия, их можно отразить, остановить или отклонить. Отражение создает реалистичное отражение луча в определенном месте на поверхности (помните взрывы из Battlefield V, которые отражаются от поверхности автомобиля?).. Когда луч останавливается, на другой стороне объекта появляется тень. Преломление влияет на тип освещения или изменяет направление луча.
Скрытые возможности трассировки лучей
Вас может удивить, что такая сложная технология подходит для улучшения визуального изображения в играх на ПК. Его также можно использовать для оптимизации других элементов. Например, распространение звука — благодаря трассировке лучей — может быть более глубоким и реалистичным. Представьте, что каждый звук по-разному отражается от определенной поверхности, улучшая ваше восприятие происходящего.
Трассировка лучей также может улучшить искусственный интеллект. Например, зона обзора искусственного интеллекта может быть рассчитана таким образом, чтобы искусственные враги лучше ориентировались по местоположению и использовали весь свой потенциал (бегали в укрытиях, определяли местоположение врагов и использовали их особенности в среда). Raytracing также может улучшить физику игры, просчитывая конфликты между различными объектами.
Однако эти вещи только начинают развиваться, и только в будущем мы увидим их полноценное применение в играх.
Оправдана ли цена?
Цена видеокарт серии GeForce RTX 20 показалась потребителям слишком высокой. В результате на рынке появились ненужные им слухи и позиции. Пользователи считают, что улучшений в играх недостаточно для модернизации их систем.
Опробовав технологию, мы уже увидели сравнительные скриншоты Battlefield V. С активированной RTX мы видим, что изображения стали более яркими и реалистичными. Кроме того, отражения объектов стали намного лучше и детальнее. Можно возразить, что мало кто обращает внимание на такие вещи в сетевых шутерах, игроки в основном ищут высокий FP и регулярно понимают это в различных картах и перестрелках. Однако это лишь одна из первых игр, в которых применяется рерайт. Но что если это таинственное приключение или фэнтезийный мир, как в The Elder Scrolls VI? Потребуется фотореалистичная графика, что окажет огромное влияние на атмосферу. Поэтому технология явно перспективна для сотен будущих проектов AAA.
Metro: В Exodus обнаружение лучей также может повлиять на атмосферу. Лично мне кажется, что новый образ слишком счастливый, но это заметно только при сравнении «до» и «после».
Третья революция
На конец 2019 года только один ленивый не объявил о поддержке трассировки лучей в своих игрушечных продуктах. NVIDIA, Crytek, AMD, Microsoft, Sony, Intel — и все они имеют свои собственные версии.
Растеризация как способ проецирования 3D-сцены в основном способствует повышению скорости. То, что не попадает в кадр, не существует. То, что не видно, выбрасывается в мусорную корзину. Doktronics из мира графических компьютеров. Удобно, но реальный мир так не работает. Что если мы видим отражение того, что находится позади нас? Что если источник света находится за кадром? Или его блокирует объект, который мы не видим? Радиационное обнаружение помогает ответить на эти и многие другие вопросы.
Управление — все стекла, зеркала, чашка кофе, лакированные полы и вывески отражают игровой мир, как и все динамические объекты. Во-первых, главный герой.
Теоретически, это очень простой метод. Как мы видим мир? Источник света (например, солнце) испускает лучи света. Они достигают объектов, отражаются, преломляются, поляризуются, меняют длину волны, теряют энергию и, наконец, достигают наших глаз, где воспринимаются мозгом. В компьютерной графике не имеет смысла направлять все лучи света во все стороны. Большинство лучей света не представляют для нас интереса. Поэтому обнаружение лучей решает эту проблему в обратном направлении. Каждый пиксель экрана излучает луч света. Лучи взаимодействуют с трехмерной сценой, пока не попадут в источник света и не получат информацию о начальной энергии (грубо говоря, яркости). Да-да! Реалистичные 3D сцены!
Это теоретически. На практике даже такие расчеты занимают много времени, поэтому инженерам приходится идти на компромиссы. Наиболее распространенным является уменьшение разрешения (т.е. количества испускаемых лучей), уменьшение количества лучей, испускаемых пикселем (внося шум, с которым борются алгоритмы шумоподавления) и получение лучей с почти идентичными результатами.
Управление RTXOFF. Изображения карты расстояний — лучший метод для статических источников света, но существует множество динамических источников света, которые необходимо контролировать. В этом случае игра их не генерирует.
Microsoft DirectX Raytracing
На конференции GDC в марте 2018 года Microsoft анонсировала трассировку лучей DirectX, новый программно-аппаратный интерфейс в качестве дополнения к DirectX 12. Как и в оригинальном DirectX 1995 года, это дополнение имеет стандартное обнаружение световых лучей Он предназначен для этого. Игрушки. В идеале, видеокарта с поддержкой DXR должна работать со всеми играми DXR. Однако пока неясно, так ли это на самом деле. Тем временем, только NVIDIA выпустила видеокарты с ускоренной трассировкой лучей.
RTXON Controls. RTX отображает отражения всех объектов, источников света, персонажей и т.д.
NVIDIA RTX
В августе 2018 года NVIDIA представила серию видеокарт GeForceRTX. Они поддерживают ускоренное обнаружение рентгеновских лучей в материалах с помощью специальных RT-ядер и используют тензорные ядра и машинное обучение для снижения уровня шума. Последнее является одним из важнейших факторов, позволяющих запускать игры в режиме реального времени без образования заметного шума в изображении.
Год спустя поддержка RTX появилась лишь в нескольких играх, каждая из которых иллюстрирует различные аспекты технологии.
RTXOFF Управление. Игры, казалось бы, очень хорошо работают с отражениями, но они явно отражают упрощенную версию игрового мира и не отражают этот мир. Дополнительным преимуществом является то, что углы комнаты освещаются с небольшой подсветкой и очень слабым светом.
