1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое трассировка лучей и как она изменит игры

Содержание

Трассировка лучей: что, как и почем

С самого первого своего публичного явления на Gamescom 2018 архитектура Nvidia Turing стала предметом всеобщего обсуждения. Этот метод рендеринга уже давно был недостижимой мечтой графических технологий и вот, наконец, видеокарты вроде Nvidia GeForce RTX 2080 научились с ним работать с приемлемой производительностью.

Трассировка лучей, пожалуй, самое значительное улучшение графики в игровом мире за последние годы. Во всяком случае, в ПК-гейминге.

Так что же такое рейтрейсинг (ray tracing)? Это продвинутый и очень реалистичный способ рендеринга света и теней, благодаря которому компьютерная графика в фильмах и сериалах выглядит столь правдоподобно. Но есть одно «но» (на самом деле, конечно же, не одно): поскольку трассировка работает посредством симуляции и отслеживания каждого луча света от источника, технология крайне требовательна к мощности железа. В этом кроется главная причина, по которой мы не видели настоящего рейтрейсинга в играх. До сих пор.

В наши дни трассировка уже доступна на ПК, хотя пока лишь самые крупные тайтлы рискуют пользоваться ей, и то в ограниченном виде, довольствуясь лишь реалистичными отражениями или тенями. Игр, созданных при полной поддержке ray tracing, еще не существует.

Самое время разобраться, что такое трассировка лучей, как она работает и что дает нашим играм. Учитывая тот факт, что технология новая и почти каждый день появляется какая-нибудь новая информация о ней, мы постараемся своевременно обновлять эту статью.

Что такое трассировка лучей?

Это метод рендеринга изображения, позволяющий создавать потрясающе реалистичные световые эффекты. По сути, алгоритм отслеживает путь каждого луча от источника и симулирует способ, с которым свет взаимодействует с каждым виртуальным объектом на своем пути.

В последние годы мы наблюдали, как внутриигровое освещение становится все более и более правдоподобным, но преимущества новой технологии касаются больше не самого света, а того, каким образом он применяется в игровом мире.

Благодаря трассировке мы с вами сможем увидеть гораздо более реалистичные тени и отражения, а также продвинутые эффекты просвечивания и рассеивания света. Алгоритм принимает во внимание то, каким образом лучи падают на объект, просчитывает их взаимодействие и выдает изображение, подобное тому, что увидел бы человеческий глаз в схожих условиях в реальном мире. При этом влияние на результат оказывает множество деталей, включая даже видимые в сцене цвета.

При наличии достаточной вычислительной мощности можно создавать невероятно реалистичные изображения, практически неотличимые от реальности. Проблема заключается лишь в том, что подобной производительностью на сегодняшний день могут похвастать лишь дорогие ПК и консоли нынешнего поколения, причем первые страдают от завышенных цен на видеокарты, а вторые все еще в огромном дефиците.

При создании визуальных эффектов для кинофильмов и сериалов трассировка лучей используется в несравнимо большей степени, и причина у этого все та же: для такой работы студии могут позволить себе целые серверные фермы. И даже в таком случае применение технологии остается длительным и кропотливым процессом, не говоря уже о заоблачной стоимости подобного оборудования.

В видеоиграх же традиционно применяется растеризация (или растрирование, если угодно), как гораздо более быстрый способ рендеринга. Это процесс превращения трехмерной графики в двухмерные пиксели на вашем экране, для отображения реалистичного освещения использующий программы-шейдеры. К счастью, появляется все больше игр с поддержкой специального железа от Nvidia, способного управиться с применением трассировки в реальном времени. Да, растрирование по-прежнему преобладает в игрострое, но это будет продолжаться до тех пор, пока разработчики, следуя за распространением RTX видеокарт, не станут внедрять в свои проекты освещение на основе рейтрейсинга.

И, если прямо сейчас мы с вами не наблюдаем чего-то крышесносящего, фундамент для появления действительно потрясающей картинки уже заложен. С учетом того факта, что в консолях нового поколения уже реализована поддержка трассировки, нас ждет революция в гейминге.

Игры с поддержкой трассировки лучей

Прямо сейчас достаточно много игр поддерживают технологию трассировки лучей, а скоро их станет еще больше: даже в инди-игры теперь добавляют эффекты реалистичного освещения. А пока вот список нынешних игр с поддержкой RTX на ПК:

  • Amid Evil
  • The Ascent
  • Battlefield V
  • Call of Duty: Black Ops Cold War
  • Call of Duty: Modern Warfare
  • Control
  • Crysis Remastered
  • Cyberpunk 2077
  • Deliver Us the Moon
  • Devil May Cry 5: Special Edition
  • Doom Eternal
  • Dirt 5
  • Enlisted
  • F1 2021
  • F.I.S.T.: Forged in Shadow Torch
  • Fortnite
  • Ghostrunner
  • Godfall
  • Justice Online
  • JX3
  • Lego Builder’s Journey
  • Mechwarrior 5: Mercenaries
  • The Medium
  • Metro Exodus
  • Minecraft
  • Moonlight Blade
  • Mortal Shell
  • Observer: System Redux
  • Pumpkin Jack
  • Quake II RTX
  • Ratchet & Clank: Rift Apart
  • Resident Evil Village
  • Ring of Elysium
  • Shadow of the Tomb Raider
  • Spider-Man: Miles Morales
  • Spider-Man Remastered
  • Stay in the Light
  • Watch Dogs: Legion
  • Wolfenstein: Youngblood
  • World of Warcraft: Shadowlands
  • Xuan-Yuan Sword VII

В списке будущих хитов с поддержкой трассировки лучей в реальном времени находятся:

  • Atomic Heart
  • Avatar: Frontiers of Pandora
  • Battlefield 2042
  • Boundary
  • Bright Memory: Infinite
  • Convallaria
  • DYING: 1983
  • Dying Light 2
  • Far Cry 6
  • Five Nights at Freddy’s: Security Breach
  • Forza Horizon 5
  • Gran Turismo 7
  • Grimmstar
  • Guardians of the Galaxy
  • Icarus
  • Maneater
  • Pragmata
  • Project X
  • Rainbow Six Extraction
  • S.T.A.L.K.E.R. 2
  • Stray
  • Sword and Fairy 7
  • Synced: Off Planet
  • Vampire: The Masquerade — Bloodlines 2
  • The Witcher 3: Complete Edition

Видеокарты с поддержкой трассировки лучей

Трассировку лучей в реальном времени качественно поддерживают только видеокарты Nvidia. AMD заявила, что вплотную займется рейтрейсингом в будущем, а пока что эта технология работает на их видеокартах лишь номинально, превращая многие игры в слайдшоу.

Само собой получается, что для получения удовольствия от трассировки лучей вы должны быть обладателем как минимум Nvidia GeForce RTX 2060. Если же у вас найдутся дополнительные деньги на RTX 2080 Ti, то вы не будете разочарованы картинкой. Правда, эта видеокарта пробьет в вашем кошельке огромную дыру.

Ниже вы найдете список всех современных видеокарт, аппаратно поддерживающих рейтрейсинг. Спойлер: все они носят гордое «RTX» в названии.

  • Nvidia GeForce RTX 2060 — 30 RT ядер, 6GB GDDR6
  • Nvidia GeForce RTX 2060 Super — 34 RT ядра, 8GB GDDR6
  • Nvidia GeForce RTX 2070 — 36 RT ядер, 8 GB GDDR6
  • Nvidia GeForce RTX 2070 Super — 40 RT ядер, 8GB GDDR6
  • Nvidia GeForce RTX 2080 — 46 RT ядер, 8GB GDDR6
  • Nvidia GeForce RTX 2080 Super — 48 RT ядер, 8GB GDDR6
  • Nvidia GeForce RTX 2080 Ti — 68 RT ядер, 11GB GDDR6
  • Nvidia Titan RTX — 72 RT ядра, 24GB GDDR6
  • Nvidia GeForce RTX 3060 — 28 RT ядер, 12GB GDDR6
  • Nvidia GeForce RTX 3060Ti — 38 RT ядер, 8GB GDDR6
  • Nvidia GeForce RTX 3070 — 46 RT ядер, 8GB GDDR6
  • Nvidia GeForce RTX3070Ti — 48 RT ядер, 8GB GDDR6
  • Nvidia GeForce RTX 3080 — 68 RT ядер, 10GB GDDR6
  • Nvidia GeForce RTX 3080Ti — 80 RT ядер, 12GB GDDR6
  • Nvidia GeForce RTX 3090 — 82 RT ядер, 24GB GDDR6

Кроме того, трассировка лучей в реальном времени программно поддерживается на видеокартах поколения Pascal (GTX 10xx), начиная от GTX 1060 6 GB, но, ввиду отсутствия RT ядер включение RTX в настройках приведет к существенному падению производительности — вплоть до полной неиграбельности.

Консоли с поддержкой трассировки лучей

Платформы предыдущего поколения не были способны воспроизводить актуальные игры с трассировкой лучей в реальном времени. Однако современным консолям — PlayStation 5 и Xbox Series X|S — эта задача вполне по плечу. Но с некоторыми оговорками: эти консоли слабее топовых ПК, поэтому трассировка лучей реализуется частично, жертвуя некоторыми другими эффектами — например, максимальным разрешением изображения или частотой кадров.

В некоторых играх, таких как Metro Exodus Enchansed Edition, страдает дальность прорисовки, а консоль Xbox Series S и вовсе практически не способна выдавать комфортный fps с трассировкой лучей. С другой стороны, это оправдано для бюджетных (а консоли именно таковыми и являются в сравнении с компьютерами) игровых устройств.

Производительность

Даже не вдаваясь в цифры и графики становится видно, как эти завораживающие визуальные эффекты печальнейшим образом сказываются на производительности ПК. Частота смены кадров падает просто катастрофически.

К примеру, Metro Exodus, запущенная в разрешении 3440х1440 с «экстремальными» настройками графики, выдает на RTX 2080 Ti в среднем 41 кадр в секунду. Однако, стоит только включить трассировку лучей, как fps падает до среднего значения в 23 кадра. Разумеется, играть можно, но… вы понимаете.

К счастью, эта игра поддерживает технологию DLSS, использующую интеллектуальный апскейл разрешения. С ней вы сможете выжать из игры больше: к примеру, во время теста Metro Exodus с «экстремальной» графикой и «ультра» рейтрейсингом показала в среднем 44 кадра в секунду. Впрочем, это уже тема для отдельной статьи.

Читать еще:  Stronghold Kingdoms: Замки 12

Следовательно, в погоне за трассировкой лучей вам придется быть более консервативным в выборе разрешения, ведь для более или менее комфортной игры в 4K вам определенно не обойтись без RTX 2080 Ti. Для привычного же 1080р с рейтрейсингом вполне будет достаточно RTX 2060.

Геймер со стажем. Люблю читать, спать и Бога-Императора.

Трассировка лучей. Современные возможности видеокарт

Содержание

Содержание

Технология построения реалистичных сцен методом трассировки лучей (ray tracing) известна уже несколько десятков лет, но только пару последних лет она полноправно заявляет свои права в сфере компьютерных игр. Тем самым переставая быть инструментом, применяемым сугубо в профессиональной сфере, постепенно становясь ближе простому обывателю.

Виртуальные фотоны

Технологии в сфере графики обычно сложно объяснить и максимально доступно разложить по полочкам, но в случае с трассировкой лучей — все довольно просто. Сама идея построения картинки, можно сказать, взята из реальной жизни, а в ее основе лежат процессы из школьного курса физики. Суть идеи — просчет поведения луча света при преломлении и отражении от моделируемого объекта. При этом в расчет берутся, как интенсивность виртуального луча (его освещенность), так и его взаимодействие с другими объектами, другими виртуальными лучами и источниками света. В результате чего, пользователь на экране монитора наблюдает изображение, максимально приближенное к тому, что он привык видеть в реальной жизни.

По сути, в цифровую среду перенесена работа света из реального мира. Виртуальный фотон движется из исходной точки и по пути взаимодействует с объектом. В точке соприкосновения с моделью его дальнейшее движение определяется свойствами самого объекта. Световой луч может быть полностью поглощен темным объектом, или отражен его зеркальной поверхностью.

Технология трассировки лучей пытается максимально реалистично отобразить объекты и их взаимодействие со светом так же, как это происходит в реальном мире.

Такое сходство рейтрейсинга с процессами, происходящими в реальном мире, делает его довольно успешной техникой 3D-рендеринга. Даже в «кубических» играх наподобие Minecraft, картинка выглядит довольно реалистично, насколько это конечно возможно.

Основная проблема — такая насыщенная среда довольно сложно поддается моделированию. Воссоздание процессов работы света в реальном мире — очень сложный и требовательный к вычислительным ресурсам процесс. Для примера, при расчете одного кадра с разрешением Full HD потребуется одновременно просчитать 2073600 виртуальных лучей, каждый их которых, прежде чем сформирует один пиксель на экране, по пути следования будет взаимодействовать не с одним десятком своих «сородичей». При этом не стоит забывать, что речь идет о динамичной сцене, а не о статичной картинке, поэтому количество вычислений, при комфортном значении FPS, как правило, составляющих 50–60 FPS, возрастает в разы! Понимание этого процесса объясняет наличие огромных серверных ферм для рендеринга на киностудиях и студиях визуализации, профессионально занимающихся созданием контента высокого качества.

Главная идея при продвижении трассировки лучей в массы, заключалась в том, что для качественного скачка необходимо было разработать алгоритм, который по сильно зашумленной картинке, полученной в результате всего нескольких проходов (итераций) определял основные параметры создаваемого изображения. А именно: характеристики освещенности сцены, расположение теней и отражений объектов. И, исходя из имеющихся данных, дорисовывал ее до удобоваримого вида.

Это и было ключевым новшеством. Все остальное — уже давно известно визуализаторам. Существует огромнее количество различных программ и плагинов к ним, ориентированных на удаление методом аппроксимации посторонних шумов изображения. Главное в технологии — определение начальных параметров сцены.

Трассировка лучей в игровом контенте

Из-за проблематики, озвученной выше, рядовому геймеру предоставляется урезанная версия технологии, которая не потребует внушительных затрат, но позволит насладиться сочной картинкой, максимально приближенно передающей игру света и теней.

Чтобы сделать рейтрейсинг ближе к народу, производители контента вынуждены идти на определенные компромиссы. Ведь кроме увлекательного сюжета и удобного геймплея, у игры должна быть отменная визуализация, которая полностью погрузит геймера в игровой процесс. Это достигается определенными «уловками» в сфере создания отражений, теней и реалистичного распределения света по игровой сцене.

Отражения

В большинстве игр с трассировкой лучей в настоящее время используется комбинация традиционных методов освещения, обычно называемых растеризацией, и рейтрейсинга на определенных поверхностях, таких как отражения от водной глади и металлоконструкций.

Для создания отражений, помимо стандартных полигонов игровой сцены, определенным ее частям присваивается свойство материала, с необходимым коэффициентом отражения. Встречаясь с такой поверхностью, условный фотон либо отражается под тем же углом (зеркальные поверхности), либо преломляется под заданным углом (другие поверхности). Причем, при использовании рейтрейсинга на матовых поверхностях, отражение сильно зависит от близости объекта к ней. Т. е., чем объект дальше от поверхности, тем более размытым он кажется.

Это важное свойство, которое большинство даже не замечает в реальной жизни, а в игровом процессе такая детализация существенно повышает качество картинки и ее восприятие.

Battlefield V — яркий представитель такого игрового контента. Пользователь во всей красе наблюдает отражения войск и техники на воде, отражение местности на плоскостях пролетающих самолетов, ​​отражение вспышек от взрывов на поверхностях игрового мира.

Создание эффектов тени всегда вызывало у разработчиков кучу сложностей и нестыковок. Есть тени, которые являются просто проекциями объектов. Как правило, они имеют четко очерченные края. Есть более проработанные варианты, так называемые мягкие тени. Они имеют определенную линию перехода, отделяющую тень от полутени, но, к сожалению, в реальной жизни это так не работает.

При создании теней методом рейтрейсинга, виртуальные лучи, исходящие из источника света, при встрече с объектами, сами создадут необходимые области затенения. При этом учитывается не только интенсивность источника света, но и световые излучения, продуцируемые другими объектами. В итоге — наиболее соответствующий реальным условиям результат.

Наиболее интересно реализовать динамику и реализм теней на данный момент удалось разработчикам компьютерной игры Shadow of the Tomb Raider.

Освещенность

Если, что называется «по-честному», просчитывать всю освещенность сцены, то необходимо учитывать абсолютно все световые лучи присутствующие в ней. А это очень и очень ресурсоемкая задача!

Поэтому для трассировки лучей в играх, во-первых, используется определенное количество источников света, а во-вторых, количество итераций рейтрейсинга тоже строго ограничено. Этот трюк позволяет сделать картинку живой и реалистичной, но в то же время не перегружает графическую подсистему ПК.

Пока еще в редких играх используется полная трассировка лучей для просчета глобального освещения всей сцены. Это самый дорогой в вычислительном отношении способ. Для эффективной работы он нуждается в самой мощной из доступных в данный момент видеокарт. А вот результат вполне может разочаровать, поскольку топовая видеокарта справится с такой задачей в разрешении Full HD, хотя ей вполне по силам без использования рейтрейсинга выводить на экраны изображение 4К. Metro Exodus — пожалуй, единственная игрушка, использующая трассировку лучей для построения всей сцены, хотя в некоторых моментах ее реализация оставляет желать лучшего.

Аппаратная часть

Наиболее удачливой в коммерческом использовании технологии оказалась компания NVIDIA. Ее серия графических адаптеров GeForce RTX — безоговорочный лидер в работе с виртуальными фотонами. Ведь она была специально разработана для решения задач по трассировке лучей.

Компания AMD на данном этапе сохраняет завидное олимпийское спокойствие. Однако это затишье не должно расслаблять конкурентов. Скорее всего, в самом ближайшем будущем, игроманам будет презентована специализированная линейка видеоадаптеров на базе архитектуры RDNA 2, презентованной ранее.

Краткие итоги

С появлением трассировки лучей в игровом сегменте, в первую очередь реализация отражений стала значительно правдивей для пользователя и существенно проще для производителя контента. Во-вторых — появились довольно правдоподобные алгоритмы рассеивания отражений. В-третьих, улучшилось освещение сцен. Как бы не ограничивались и аппроксимировались расчеты освещенности сцены, все же созданные по технологии рейтрейсинга они более правдоподобны и наиболее приближены к реалиям. К тому же, тени созданные по этой технологии «умеют» окрашиваться в зависимости от расположенных поблизости источников света.

Что такое Nvidia RTX, как технология трассировки лучей меняет графику в играх и зачем покупать новую GeForce (коротко и с примерами)

  • Что такое Nvidia RTX?
  • Что за трассировка лучей?
  • Как это работает?
  • И как трассировка лучей влияет на качество?
  • Как включить RTX?
  • А есть ли аналоги у AMD?

Что такое Nvidia RTX?

Nvidia RTX — платформа, содержащая ряд полезных инструментов для разработчиков, которые открывают доступ к новому уровню компьютерной графики. Nvidia RTX доступна только для нового поколения видеокарт Nvidia GeForce RTX, построенного на архитектуре Turing. Основная особенность платформы — наличие возможности трассировки лучей в реальном времени (также называемой рейтресингом).

Что за трассировка лучей?

Трассировка лучей — функция, которая позволяет имитировать поведение света, создавая правдоподобное освещение. Сейчас в играх лучи двигаются не в реальном времени, из-за чего картинка, зачастую, хоть и выглядит красиво, но всё равно недостаточно реалистична — используемые сейчас технологии требовали бы огромное количество ресурсов для рейтресинга.

Это исправляет новая серия видеокарт Nvidia GeForce RTX, обладающая достаточной мощностью для расчёта пути лучей.

Как это работает?

RTX проецирует лучи света с точки зрения игрока (камеры) на окружающее пространство и высчитывает таким образом, где какого цвета пиксель должен появиться. Когда лучи натыкаются на что-либо, они могут:

  • Отразиться — это спровоцирует появление отражения на поверхности;
  • Остановиться — это создаст тень с той стороны объекта, на которую свет не попал
  • Преломиться — это изменит направление луча или повлияет на цвет.

Наличие этих функций позволяет создавать более правдоподобное освещение и реалистичную графику. Этот процесс — очень ресурсозатратный и давно применяется при создании эффектов фильмов. Разница лишь в том, что при рендере кадра фильма у авторов — доступ к большому объёму ресурсов и, можно считать, неограниченному промежутку времени. В играх же на формирование картинки у устройства есть доли секунды и видеокарта используется, чаще всего, одна, а не несколько, как при обработке кинокартин.

Это побудило Nvidia внедрить дополнительные ядра в видеокарты GeForce RTX, которые возьмут на себя большую часть нагрузки, улучшая производительность. Они также снабжены искусственным интеллектом, задача которого — высчитывать возможные ошибки во время процесса трассировки, что поможет их избежать заранее. Это, как заявляют разработчики, также повысит скорость работы.

И как трассировка лучей влияет на качество?

Shadow of the Tomb Raider, релиз которой состоится 14 сентября этого года:

Battlefield 5, которая выйдет 19 октября:

Metro Exodus, чей выход намечен на 19 февраля 2019 года:

Читать еще:  Новостной дайджест «Инновационное развитие России»

Control, дата выхода которой пока неизвестна:

Вместе с этим всем, Nvidia рассказала, какие ещё игры получат функцию трассировки лучей.

Как включить RTX?

А есть ли аналоги у AMD?

Технология, которая будет работать на API Vulkan, пока находится в разработке.

Трассировка лучей: Что это такое и как включить трассировку лучей?

Трассировка лучей: От А до Я

Когда NVIDIA представила новаторское поколение видеокарт GeForce RTX 20 во второй половине 2018 года, это фактически напомнило нам о существовании технологии, так называемая — трассировка лучей. Почему его давно не используют в играх? Неужели это революционное решение в области компьютерной графики? И какое оборудование для этого нужно?

Что такое трассировка лучей?

Трассировка лучей — это сложный метод, который использует отслеживание лучей в зависимости от положения наблюдателя для расчета изображения. Благодаря этому можно очень точно моделировать физически правильные отражения, преломление света и общее освещение данной сцены. Много лет область компьютерной графики ждала настоящего шага вперед. И это произошло с появлением архитектуры NVIDIA Turing, которая первой включала специальные модули для вычислений трассировки лучей.

Однако с точки зрения истории в трассировке лучей нет ничего нового, но до сих пор она использовалась только там, где визуализированные изображения можно было долго ждать. Например, в случае неподвижных изображений или как часть трюков с фильмами. С точки зрения компьютерной графики, необходимо было изобрести оборудование, способное отслеживать лучи света в реальном времени.

Поэтому NVIDIA придумала уже упомянутую архитектуру Тьюринга, которая параллельно с растеризацией учитывает как трассировку RT, так и трассировку лучей. Затем качество вывода еще больше улучшается за счет массового развертывания искусственного интеллекта.

На этом этапе также необходимо указать, что трассировка лучей не входит в игры автоматически, но должна быть добавлена разработчиками игр, что особенно верно в случае старых игр. В предстоящих новостях с потенциально большой аудиторией трассировка лучей активна либо в день выпуска, либо через несколько недель после обновления.

Преимущества трассировки лучей — зачем мне это нужно?

Один из символов компьютерной игровой сцены — стремление к наилучшей графике. А благодаря трассировке лучей сцены выглядят более реалистично. Например, при игре с водой или во время взрывов. А если вы любите бояться, знайте, что даже сама зажженная лампа может придать ужасный оттенок практически любой комнате благодаря более реалистичной визуализации теней.

Обзор наиболее распространенных эффектов трассировки лучей

  • Отражения с трассировкой лучей — имитируйте отражение света от блестящих металлических поверхностей. Включая естественное тонкое отражение в стекле или более грубое отражение на полированном металле.
  • Тени с трассировкой лучей — точное моделирование отбрасывания теней на многих поверхностях с одновременным улучшением деталей поверхности, областей контакта и решения проблем, связанных с традиционными методами построения теней.
  • Глобальное освещение с трассировкой лучей — вычисляет освещение со значительно большей точностью. Свет, брошенный в игровую среду, ее игрока и персонажей, содержит невиданные ранее детали, точность и ясность.
  • Окклюзия с трассировкой лучей — прохождение света прекращается при контакте с поверхностью или объектом, создавая крошечные тени, подчеркивающие даже мельчайшие детали на поверхности.
    Как включить трассировку лучей?

Понятно, что как только у вас будет подходящее оборудование, вы захотите попробовать трассировку лучей самостоятельно. Конечно, сначала необходимо убедиться, что выбранная игра поддерживает трассировку лучей (доступно на nvidia.com). Затем просто найдите настройки графики в меню игры и выберите один из уровней трассировки лучей.

Обычно доступно три уровня: минимальный, высокий и ультра. Конечно, с выбранным режимом сложность HW возрастает. Например, для популярного Cyberpunk 2077 RTX 2060 рекомендуется для игры в Full HD с включенным минимальным уровнем трассировки лучей. Конечно, для максимального уровня желательно иметь в наличии RTX 3080, что является огромной разницей с финансовой точки зрения.

Однако, если вы не хотите вручную настраивать определенные параметры, мы настоятельно рекомендуем вам использовать приложение GeForce Experience, которое является частью установочного пакета драйвера. GeForce Experience избавляет от хлопот в компьютерных играх, адаптируя графические настройки игры к вашему оборудованию.

NVIDIA использует возможности облачного центра обработки данных для тестирования тысяч конфигураций компьютерного оборудования и поиска наилучшего баланса между производительностью и качеством изображения. Затем он автоматически настраивает персональные настройки графики в зависимости от видеокарты, процессора и монитора вашего ПК.

Влияние трассировки лучей на производительность

Конечно, с сенсационным изменением графики игр требования к используемому оборудованию также возрастут. Как только вы включаете современную игру с активной трассировкой лучей, частота кадров просто улетает. Даже 50%, что может привести к тому, что вы получите где-то 30 FPS, и игра будет неиграбельной.

Однако и здесь есть решение, потому что одновременно с трассировкой лучей у NVIDIA есть технология DLSS. Проще говоря, он вычисляет игровое изображение в более низком разрешении, а затем использует обученный искусственный интеллект для преобразования его в желаемое разрешение.

В случае с AMD вы можете попробовать трассировку лучей на последних картах серии Radeon RX 6000, но мы должны заранее указать, что AMD в этом отношении полностью отстает. Если вы хотите нырнуть на волне трассировки лучей, мы не можем с чистой совестью рекомендовать карты AMD.

Трассировка лучей на картах NVIDIA

Мы уже упоминали, что, несмотря на то, что трассировка лучей существует уже давно, ее реализация в игровой среде была запущена NVIDIA еще в 2018 году. И мы должны признать, что после трех лет упорной работы она пожинает плоды и это заслуженная награда.

Трассировка лучей поддерживает все больше и больше игр. В случае с типичной новой игрой AAA мы больше не можем представить, что она не будет поддерживать трассировку лучей. Благодаря своим продажам и тесному сотрудничеству с разработчиками игр трассировка лучей от NVIDIA стала стандартом в области игровой графики.

Трассировка лучей на картах AMD

Текущая доля AMD на рынке проданных видеокарт составляет 16%. AMD обычно продает более слабые графические процессоры по более низкой цене. Даже с этой точки зрения очевидно, что не хватило места для массового развертывания трассировки лучей. Однако это происходило постепенно, учитывая, что видеокарты AMD используются как в PlayStation 5, так и в новом Xbox SerisX / S.

Производительность видеокарт AMD с включенной трассировкой лучей значительно ниже с аналогичной конфигурацией, чем с NVIDIA. Поэтому летом 2021 года AMD официально запустила FidelityFX Super Resolution, ответ NVIDIA на DLSS. Опять же, это увеличит частоту кадров за счет изменения масштаба изображения от более низкого до более высокого разрешения. Интересно, однако, что функция FidelityFX Super Resolution может использоваться не только для графики от AMD (поддерживаются даже более старые Radeon RX 460), но и для чипов от NVIDIA.

Однако снова необходимо сотрудничество с разработчиками игр, которые должны сначала внедрить это технологически горячее новшество в свои игры. Пока это небольшие десятки игр, но ситуация будет постепенно улучшаться, в том числе и с последующим использованием десятков миллионов проданных игровых приставок нового поколения.

Трассировка лучей и DLSS — связь между ними

Даже если вы имеете честь владеть высококачественной графикой RTX GeForce 3080, в случае активной трассировки лучей у вас, скорее всего, также будет включен DLSS. Именно суперсэмплинг глубокого обучения является ключом к постепенному увеличению частоты кадров при сохранении высокой степени графической детализации.

Если немного заглянуть под прикрытие всей технологии DLSS, это чрезвычайно сложный вопрос, в котором участвуют тысячи разработчиков, математиков и ученых по всему миру. Фреймворк нейронной графики NGX обучает нейронную сеть десятками тысяч красивых изображений с высоким разрешением 16K (до 64 раз больше пикселей, чем разрешение Full HD), которые были визуализированы суперкомпьютером с очень низкой частотой кадров.

Основываясь на знаниях, полученных в результате многих и многих часов обучения, сеть может затем построить красивые изображения с высоким разрешением из входных данных с более низким разрешением. В результате расчетное изображение часто может быть лучше исходного.

К сожалению, это еще не общий ИИ, который можно применить ко всем играм. Мы можем увидеть это когда-нибудь в будущем, в конце концов, сама технология DLSS за три года своей жизни добилась огромного прогресса. Факт остается фактом: DLSS должна поддерживаться самой игрой. Его нельзя принудительно применить извне с помощью элементов управления в играх, которые его не поддерживают, или в более старых играх. Поэтому необходимо привлекать разработчиков отдельных игр.

Однако, например, интегрированная поддержка популярного игрового движка Unreal Engine 4 вселяет большие надежды на то, что DLSS будет распространяться быстрее и на большее количество игр, что также происходит постепенно.

Что такое рейтрейсинг и как работает трассировка лучей в играх

Ray-Traycing (рейтрейсинг) или так называемая трассировка лучей (DXR), хоть и была известна до релиза видеокарт NVIDIA RTX, но после их выпуска на массовый рынок стала особо на слуху в игровом сообществе. NVIDIA удалось первой внедрить трассировку лучей в режиме реального времени в компьютерных играх, но разработчики этих самых игр не сильно-то и торопятся внедрять технологию RTX в свои проекты. Чтобы понять, кому и для чего нужна трассировка, для начала мы постараемся разъяснить, как работает рейтрейсинг, а также попробуем проанализировать рынок игр с поддержкой RTX и понять, стоит ли собирать игровой ПК для проектов с поддержкой DXR.

Что такое Ray-Traycing (рейтрейсинг)?

Как и в школьной программе по физике, перед изучением новой темы, начнем с определения термина. Рейтрейсинг – это техника рендеринга, которая использует принципы реальных физических процессов. Для того, чтобы построить трехмерную модель какого-либо объекта и применить к ней трассировку лучей, система отслеживает траекторию виртуального луча к этому объекту. При этом, системе нужно учитывать поверхность объекта и свойства его материала. Ну, и наконец, свет отслеживается с помощью нескольких лучей, имитирующих отраженный свет. Так и происходит трассировка лучей, которая учитывает преломления, отражения лучей, а также корректное взаимодействие света с любыми поверхностями, в том числе и зеркальными. К слову, после отражения света от объекта, свет, возможно, изменил свой цвет — и это системе тоже нужно учесть.

В теории, рейтрейсинг – простой процесс, корни которого идут из физики, а сама трассировка – далеко не новинка. Но всё просто только в теории. На практике, трассировка лучей – невероятно трудоемка с технической стороны, ведь часть лучей может не отразиться вообще, часть – отразиться всего пару раз, а некоторые лучи в рамках одной сцены могут отражаться бесконечное количество раз. И чтобы всё отражалось корректно, системе нужно обсчитать абсолютно каждый луч. Полностью точный и корректный рейтрейсинг требует очень высоких вычислительных мощностей железа, но даже в этом случае, это весьма длительный процесс.

Читать еще:  Ori and the Will of the Wisps

К слову, «киношники» уже давно используют эту технологию при производстве фильмов. Вы могли видеть рейтрейсинг в кинематографе, к примеру, в фильме «Трон» 1982 года выпуска. Обычно, трассировка лучей в фильмах добавляется на стадии монтажа, поэтому создателям фильмов не нужно рассчитывать поведение источников света в реальном времени. Им достаточно это сделать один раз при рендеринге ленты. Но даже в таком случае, просчет лучей на одном кадре может занимать множество часов. А вот в играх разработчики никогда не смогут заранее предугадать, куда пойдет игрок и с какой стороны будет смотреть на объект, чтобы просчитать отражения и преломления лучей один раз, как это делают в кино. Поэтому в играх речь идет исключительно о трассировке лучей в реальном времени, а это невероятно трудоемкий процесс. Именно из-за сложности рейтрейсинга, его «приход» в игровую индустрию сильно задержался.

«Свет в конце тоннеля» или как NVIDIA принесла рейтрейсинг в игровую индустрию

Когда никто не ждал появления рейтрейсинга в играх ещё столько же, сколько его и не было, NVIDIA ворвалась на массовый потребительский рынок с видеокартами GeForce RTX на основе архитектуры Turing, которые помимо стандартного увеличения производительности в играх в рамках поколения привнесли технологию RTX в ряд совместимых игр. Видеокарты оснащены RT-ядрами, отвечающими за расчет трассировки лучей в режиме реального времени, и в дополнение поддерживают новую технологию сглаживания DLSS на основе машинного обучения. Итак, что произошло? NVIDIA первой внедрила аппаратную поддержку рейтрейсинга в компьютерных играх (RTX), а просчет лучей происходит в режиме реального времени с помощью специальных тензорных RT-ядер. Все новые карты основываются на архитектуре NVIDIA с кодовым названием Turing, созданной на 12-нм техническом процессе. Именно она позволяет в реальном времени обрабатывать отражения световых лучей, помогая сделать графику в играх в разы более реалистичной и кинематографичной.

Как работает трассировка лучей (DXR) в играх? На самом деле, немного по-хитрому. Трассирование лучей не предполагает применение на всю сцену, которая в теории может быть невероятно огромна. Поэтому здесь используется гибридный метод классических технологий освещения и непосредственно трассировки. Но когда рейтрейсинг активен, то отрабатывает он честно, выдавая шикарные эффекты отражений, теней и освещения. Также нельзя забывать, что графические настройки игры (низкие – средние – высокие – ультра) регулируют число проходов трассировщика и выбирают, где использовать обычные методы, а где DXR. Ну, и наконец, применяется такой прием, как сегментирование изображения. Он определяет, где нужно участие RT-ядер в обработке кадра. От этого зависит практически все, начиная от плотности лучей, заканчивая дальностью прорисовки отражений.

К слову, количество вышеупомянутых RT-ядер в видеокарте определяет производительность в играх при включенной трассировке. Логично, что RTX 2060, самая младшая видеокарта в линейке GeForce RTX, оснащена меньшим количеством RT-ядер, чем, например, RTX 2080, поэтому её производительность при включенной трассировке на тех же настройках и разрешении монитора заметно ниже. «Сгладить» этот момент призвана новая технология сглаживания NVIDIA DLSS, при включении которой можно повысить заветный fps (количество кадров в секунду).

Технология суперсэмплинга DLSS на основе машинного обучения

DLSS – это технология суперсэмплинга (сглаживания), которая работает и обучается при помощи нейросетей. Если и сейчас непонятно, то ничего страшного. Здесь всё очень просто. DLSS – это, по сути, самое обычное сглаживание краев на игровых объектах, но если обычное сглаживание использует мощности GPU (графического чипа) видеокарты, то для работы DLSS, NVIDIA выделила отдельный тензорный блок в чипе, оптимизированный для работы нейросетями. И чем больше данных доступно ИИ, тем лучше его производительность и результат в сглаживании. Разумеется, включение DLSS значительно уменьшает нагрузку с GPU видеокарты, поэтому он наиболее эффективен в играх на разрешении 4К, где обычное сглаживание потребляет невероятно много ресурсов видеочипа. Плюс, глубокое обучение нейросетей DLSS позволяет со временем еще больше увеличить производительность в играх, как при включенной трассировке лучей, так и без неё.

GeForce RTX SUPER – еще более производительная трассировка лучей в играх!

Недавно NVIDIA представила и выпустила на рынок новые видеокарты RTX с приставкой «SUPER» в названии. Обновление получили три модели – RTX 2060, RTX 2070 и RTX 2080. Все refresh-версии отличаются от «стандартных» более мощным графическим процессором, а также увеличенным количеством RT-ядер для обработки трассировки лучей. Всё это помогло увеличить производительность в играх в среднем на 15%, а в некоторых играх прирост доходит вплоть до 24%.

По всей видимости, NVIDIA, выпуская на рынок обычные GeForce RTX оставили скрытый запас мощности, который как раз-таки и пригодился для того, чтобы спустя определенное время полностью раскрыть видеокарты линейки RTX. К слову, компании AMD, главным конкурентам NVIDIA на рынке игровых видеокарт, не чем ответить на видеокарты GeForce RTX. NVIDIA первой удалось внедрить рейтрейсинг в массы, в то время как AMD только-только изучает возможности данной технологии. Именно поэтому игровые решения «красных» без поддержки RTX стоят дешевле, чем карты «зеленых», которые наделены тензорными RT-ядрами.

Главные проблемы рейтрейсинга в играх

«Ок, рейтрейсинг – это круто! Но неужели всё так гладко?» — резонно скажете Вы. Да, действительно, трассировка лучей – важная составляющая графики в играх. Она выводит качество картинки на совершенно новый уровень, добавляет кинематографичности для создания насыщенных визуальных эффектов, о которых раньше никто и мечтать не мог. Но всё-таки у рейтрейсинга есть несколько глобальных проблем:

Очень большая «нагрузка» на производительность.

Не так много игр с поддержкой трассировки лучей RTX

Рейтрейсинг, как мы уже упоминали ранее, требует больших вычислительных мощностей. Даже оптимизированные специально под эту задачу видеокарты GeForce RTX не всегда справляются с трассировкой в играх, особенно на высоких разрешениях. Разумеется, NVIDIA совместно с разработчиками игр регулярно выпускает обновления драйверов, улучшающих работу рейтрейсинга, но порой даже самая мощная видеокарта в линейке, RTX 2080 Ti, не всегда справляется с нагрузкой при включенном RTX, в 4К-разрешении и на максимальных графических настройках.

«Но там, где стол был яств, там гроб стоит» — если первая проблема решается усердной работой над оптимизацией игр, то вторая проблема куда более глобальная – на сегодняшний день существует не так много игр с полной реализацией рейтрейсинга. Мы специально подчеркнули слово «полной» т.к. на сегодня есть всего пара игр, где трассировка лучей представлена по максимуму. Остальным повезло чуть меньше. К примеру, в Battlefield V реализованы только отражения и эффекты преломления, в Shadow of the Tomb Raider есть только реалистичные тени, обрабатывающиеся по технологии RTX, а в Metro: Exodus – глобальное освещение и затенение.

Та самые игры, где рейтрейсинг представлен полностью и во всей красе – Control и Quake II RTX, которую разработчики выпустили совместно с NVIDIA. И если с Control всё более-менее ясно, ведь это относительно недавняя новинка, то с Quake II RTX ситуация интереснее. В значительно улучшенном переиздании легендарной классики, были обновлены не только текстуры и перерисованы все модели (не без помощи пользовательских модификаций), со стороны трассировки здесь есть и реалистичные отражения, и преломления, и тени с глобальным освещением. Т.е. полный набор, какой и должен быть по умолчанию во всех играх с поддержкой рейтрейсинга. К сожалению, сейчас количество игр, оснащенных трассировкой лучей можно пересчитать по пальцам одной руки, разумеется, если не учитывать технодемки, созданные исключительно для демонстрации технологии публике.

Будущее трассировки лучей и какие игры будут поддерживать рейтрейсинг?

Что ждет рейтрейсинг в будущем и какие у него перспективы? На самом деле, кто бы что ни говорил про трассировку, и в частности, про видеокарты GeForce RTX, будущее у этой технологии определенно есть. Для примера, достаточно вспомнить аналогичную ситуацию, когда был релиз DirectX 10. Многие утверждали, что и на DX9 неплохо «живется», а все эти новинки от лукавого, но двигатель прогресса не остановить. Сейчас это происходит и с DXR. Как говорится, «Назад пути нет», а количество игр с поддержкой рейтрейсинга будет только увеличиваться.

Анонсы главной игровой выставки года E3 2019 показали, что сейчас и в последующих годах количество игр будет неустанно увеличиваться. Среди самых ожидаемых проектов с поддержкой DXR числятся: Cyberpunk 2077, Call of Duty: Modern Warfare, Watch Dogs: Legion, Bloodlines 2 и Wolfenstein: Young Blood (игра уже вышла, но поддержку трассировки в неё добавят чуть позже). Среди проектов меньшего масштаба: Final Fantasy XV, PUBG, Remnant: From the Ashers, Serious Sam 4, We Happy Few, Atomic Hearth, Ark: Survival Evolved, Dauntless, MechWarrior V и др.

Quake II RTX также показал, что трассировка при возрождении классики имеет место быть, но мы бы не сильно надеялись на то, что разработчики массово побегут перевыпускать классические проекты, прикручивая к ним DXR. Всё-таки помимо рейтрейсинга, такие игры требуют куда большего обновления. Мы сейчас про графическую составляющую, где нужно полностью перерабатывать текстуры и модели. Эта работа по большей части «ручная» и требует достаточно много сил и времени. А вот, что действительно делается уже сейчас, так это пользовательские модификации для популярных игр, куда скажем так, «прикручивается» симуляция трассировки лучей. Моддеры и энтузиасты проделывают огромную работу. Взять, например, The Witcher 3: Wild Hunt и GTA 5, которые с помощью DXR и множества модов преобразились настолько, что от игр остался только костяк — геймплей, да сюжет.

Среди проектов, которые попали под улучшения и обновления моддеров: 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, A Plague Tale, Crysis и др.

Возвращаясь к вопросу про будущее рейтрейсинга, технология уже показала, на что она способна в «правильных» руках, поэтому нам остается ждать большего количества игр с трассировкой лучей, чтобы сборка ПК на видеокартах GeForce RTX оправдывала себя целиком и полностью, а не стандартным 20-25 % — ым приростом производительности, которое наблюдается при релизе нового поколения видеокарт.

Собрать игровой компьютер на базе GeForce RTX или GeForce RTX SUPER, Вы можете в нашем конфигураторе игрового ПК:

Источники:

http://cubiq.ru/trassirovka-luchej/

http://club.dns-shop.ru/blog/t-57-tehnologii/30460-trassirovka-luchei-sovremennyie-vozmojnosti-videokart/

http://vgtimes.ru/articles/51005-chto-takoe-nvidia-rtx-kak-tehnologiya-trassirovki-luchey-menyaet-grafiku-v-igrah-i-zachem-pokupat-novuyu-geforce-korotko-i-s-primerami.html

http://www.nov-nia.ru/trassirovka-luchey/

http://arsplus.ru/wk/chto_takoe_reytreysing_i_kak_rabotaet_trassirovka_luchey_v_igrakh/

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector