Ray tracing to zaawansowana forma grafiki komputerowej, która symuluje sposób działania światła w prawdziwym życiu. Potrafi tworzyć grafikę komputerową, która wygląda naprawdę fotorealistycznie.

W przeszłości ray tracing ograniczał się do ogromnych projektów grafiki komputerowej, takich jak hollywoodzkie^{(Hollywood CG)} filmy komputerowe. Teraz można go znaleźć w grach na PC, a wkrótce w konsolach do gier nowej generacji.

Aby zrozumieć, dlaczego tak wiele osób się tym ekscytuje, musimy porównać grafikę wykorzystującą śledzenie promieni do popularnej metody renderowania grafiki, która była używana do tej pory: rasteryzacji.

Rasteryzacja a ray tracing^{(Rasterization vs Ray Tracing)}

Nowoczesna grafika komputerowa w czasie rzeczywistym wygląda niesamowicie! Trudno sobie wyobrazić, że ma to coś wspólnego z podstawową grafiką 3D sprzed dwudziestu czy trzydziestu lat. Prawda jest taka, że ​​konsole takie jak Playstation 1 i obecna Playstation 4 używają tej samej podstawowej metody renderowania grafiki 3D, a następnie umieszczania jej na ekranie 2D.

Nazywa się to rasteryzacją^{(rasterization)} . „Raster” to obraz przedstawiony jako siatka pikseli, czyli dokładnie to, co wyświetla Twój ekran. Rasteryzacja^{(Rasterization)} to proces konwersji sceny 3D na obraz 2D na ekranie. 

Trzeba to zrobić, ponieważ scena 3D jest, no cóż, 3D. Posiada głębię, dzięki czemu wirtualne obiekty mogą się mijać i być oglądane z dowolnego punktu widzenia. W procesie rasteryzacji komputer musi określić, jak wyglądałaby ta scena, gdyby ekran był w zasadzie oknem do tego świata 3D.

W prawdziwym życiu scena ma teksturę i oświetlenie, a także kształt, głębię i rozmiar. Ponieważ symulowanie światła tradycyjnie wymagało większej mocy komputera niż jakikolwiek komputer domowy, programiści stworzyli sztuczki i skróty, aby stworzyć coś, co przypomina prawdziwe światło, kolor i fakturę, korzystając z tego procesu rasteryzacji.

Pod jednym względem śledzenie promieni^(Ray) jest znacznie prostsze. Zamiast próbować używać długiej listy sztuczek, aby stworzyć iluzję prawdziwego światła, zamiast tego symuluje prawdziwe światło. Teraz, gdy komputer musi dowiedzieć się, jak wyglądałaby scena widziana przez „okno” na ekranie, po prostu uruchamia symulację ray tracingu i wszystko działa.

W prawdziwym świecie promienie światła wpadające do oka odbijają się od wszystkiego, na co patrzysz, zanim dotrą do siatkówki. Ray tracing pozwala osiągnąć ten sam wynik w bardziej efektywny sposób. Robi to, strzelając symulowanymi „promieniem” światła z „aparatu” i pozwalając mu odbijać się wokół wirtualnej sceny, zbierając po drodze informacje o kolorze i jasności. Twój ekran reprezentuje wirtualne oko, więc widzisz naprawdę realistyczny wirtualny świat.

Korzystając z ray tracingu, jedna technika tworzy obiekty, odbicia, cienie i inne elementy sceny, które wyglądają jak prawdziwe. Ten realizm dzieje się naturalnie w wyniku symulacji, bez żadnych sztuczek ani skrótów!

Gdzie doświadczyć ray tracingu^{(Where To Experience Ray Tracing)}

Jeśli chcesz zobaczyć ray tracing w akcji, wystarczy obejrzeć dowolny nowoczesny film wykorzystujący grafikę generowaną komputerowo. Jeśli oglądasz film komputerowy, taki jak Toy Story 4 , wszystko, co widzisz, jest wynikiem ray tracingu. 

Jeśli chcesz odkrywać interaktywny świat ze śledzeniem promieni, obecnie jest tylko jedna gra w mieście. Seria procesorów graficznych Nvidia RTX^{(RTX series of Nvidia GPUs)} wraz z grami wideo i aplikacjami obsługującymi tę technologię. Możesz uruchomić niektóre aplikacje do śledzenia promieni na sprzęcie innym niż RTX, ale nie uzyskasz dobrej wydajności. Koniecznie zapoznaj się z naszym artykułem o najlepszych grach prezentujących sprzęt RTX^{(best games that show off RTX hardware)} .

Problem w tym, że sprzęt RTX jest nadal dość drogi. Jednak nadchodząca generacja konsol do gier wideo ma formę obsługi ray tracingu. Co oznacza, że ​​główny świat gier może pomóc w przekształceniu ray tracingu w kolejną ważną technologię gier. Mimo to, jeśli ray tracing jest tak trudny do wykonania w czasie rzeczywistym, jak te nowe procesory graficzne^(GPUs) radzą sobie z tym?

Jak osiąga się ray tracing w czasie rzeczywistym?^{(How Is Real Time Ray Tracing Achieved?)}

Każdy komputer może renderować scenę 3D za pomocą ray tracingu. Osoby, które pracują z pakietami do renderowania 3D, robią to od lat. Każdy nowoczesny procesor^(CPU) może wykonać rzeczywiste obliczenia potrzebne do śledzenia ścieżki światła wokół sceny.

Jednak nowoczesne procesory^(CPUs) i karty graficzne^(GPUs) nie są w stanie przetworzyć tych liczb wystarczająco szybko, aby wygenerować obraz w czasie rzeczywistym. Na przykład ogromne farmy komputerowe wykorzystywane do kręcenia filmów, takich jak Monsters Inc czy Toy Story , potrzebują godzin, aby renderować pojedynczą klatkę produktu końcowego. 

W przeciwieństwie do tego, nowoczesne gry wideo muszą generować co najmniej trzydzieści klatek obrazu na sekundę, aby można je było uznać za grywalne, przy czym obecnie złoty standard wynosi około 60 klatek na sekundę.

Jak więc procesory graficzne, takie jak seria Nvidia RTX , mogą korzystać z metody ray tracingu przy odtwarzanej liczbie klatek na sekundę? Odpowiedź brzmi, że nie używają ray tracingu do wszystkiego. Przynajmniej nie we współczesnych tytułach.

Sztuką jest połączenie tradycyjnej grafiki z selektywnym śledzeniem promieni. Karty RTX mają dedykowany sprzęt do śledzenia promieni, który znajduje się wzdłuż bardziej tradycyjnego procesora graficznego^(GPU) . W ten sposób ray tracing można wykorzystać do zrekompensowania niektórych niedociągnięć tradycyjnego sprzętu graficznego.

Istnieją gry^(are) wideo, w które można grać za pomocą karty RTX , które są w pełni ray tracingowe. Najlepszym przykładem jest Quake II RTX . Jest to gra wideo sprzed dziesięcioleci, która jest na tyle prosta, że ​​możliwe jest pełne śledzenie promieni w czasie rzeczywistym. Jeśli jednak chodzi o zastosowanie czystego ray tracingu w obecnych grach wideo, minie jeszcze wiele lat, zanim taki sprzęt stanie się głównym nurtem.

Czy Ray Tracing to przyszłość?^{(Is Ray Tracing the Future?)}

Krótka odpowiedź brzmi tak, ray tracing to przyszłość. Dłuższą odpowiedzią jest to, że ponieważ sprzęt, który umożliwia ray tracing w czasie rzeczywistym, staje się tańszy, prawdopodobnie zobaczymy, że krok po kroku zastąpi on tradycyjne renderowanie. Jeśli grafika ray tracing stanie się normalną częścią nowej generacji konsol, nie będzie odwrotu.

Deweloperzy mogą bezpiecznie umieszczać funkcje ray tracingu w swoich tytułach, ponieważ wszystkie popularne platformy będą je obsługiwać. Ponieważ grafika ray tracing jest lepsza, gwiazdy naprawdę przygotowują się do nadejścia ray tracingu na niedrogim sprzęcie. Co oznacza, że ​​w końcu może tu być prawdziwy fotorealizm. 

Innym ważnym sygnałem, że ray tracing stanie się popularną metodą renderowania, jest włączenie go do popularnych narzędzi używanych przez programistów do tworzenia gier wideo i innych aplikacji 3D. Innymi słowy, deweloperzy nie muszą już wymyślać własnych rozwiązań ray tracingu.

Popularne silniki graficzne, takie jak Unreal Engine 4 czy Frostbite , obsługują teraz ray tracing z akceleracją sprzętową RTX . Znacznie bardziej prawdopodobne jest, że deweloperzy uwzględnią go jako opcję dla swoich tytułów.

Czy powinieneś teraz kupić ray tracing?^{(Should You Buy Into Ray Tracing Now?)}

W chwili pisania tego tekstu wciąż jesteśmy przy pierwszej generacji sprzętu do śledzenia promieni. Chociaż ceny spadły, wydajność jest nadal dość przeciętna. Jeśli jesteś hardkorowym, początkującym użytkownikiem, ray tracing na PC jest wiele do polubienia.

Jeśli nie chcesz wydawać setek lub tysięcy dolarów jako wczesny użytkownik, lepiej zainwestować w następną generację głównych konsol, które obiecują tę technologię, lub poczekać na następcę kart z serii RTX 20.^(RTX)

OTT Explains: What Is Ray Tracing?

Ray tracing is an advanced form of сomputer graphics that simulates the way light works in real life. It can create computer graphics that look truly photоrealistic.

In the past, ray tracing was limited to massive computer graphics projects, such as Hollywood CG films. Now it’s found in PC gaming and soon, next generation gaming consoles.

To understand why this has so many people excited, we need to compare ray-traced graphics to the mainstream graphics rendering method that’s been used until now: rasterization.

Rasterization vs Ray Tracing

Modern real-time computer graphics look amazing! It’s hard to imagine that it has anything to do with the basic 3D graphics from twenty or thirty years ago. The truth is that a console like the Playstation 1 and the current Playstation 4 use the same basic method of rendering 3D graphics and then putting it on your 2D screen.

This is known as rasterization. A “raster” is an image shown as a grid of pixels, which is exactly what your screen displays. Rasterization is the process of converting a 3D scene into a 2D image on a screen. 

This needs to be done, because the 3D scene is, well, 3D. It has depth, so the virtual objects can move past each other and be looked at from any point of view. In the process of rasterization, the computer has to figure out what that scene would look like if your screen was basically a window into that 3D world.

In real life, a scene has texture and lighting, as well as shape, depth and size. Since simulating light has traditionally taken more computer power than any home computer is capable of, programmers have created tricks and shortcuts to create something that looks close to real light, color and texture using this process of rasterization.

Ray tracing is, in one way, much simpler. Instead of trying to use a long list of tricks to create the illusion of real ight, it simulates real light instead. Now when the computer has to figure out what the scene would look like seen through the “window” of your screen, it just runs the ray tracing simulation and it all works out.

In the real world, the rays of light entering your eye have bounced off everything else you are looking at before reaching your retinas. Ray tracing achieves the same result in a more efficient way. It does this by shooting simulated “rays” of light from the “camera” and letting it bounce around the virtual scene, picking up color and brightness information on the way. Your screen represents the virtual eye, so you see a truly realistic virtual world.

By using ray tracing, a single technique creates objects, reflections, shadows and other elements of a scene that look real. That realism happens naturally as a result of the simulation, no tricks or shortcuts needed!

Where To Experience Ray Tracing

If you want to see ray tracing in action, all you have to do is watch any modern movie that uses computer-generated graphics. If you watch a CG film such as Toy Story 4, everything you’re seeing is a product of ray tracing. 

If you want to explore an interactive ray-traced world, there’s currently only one game in town. The RTX series of Nvidia GPUs, along with video games and apps that support this technology. You can run some ray-tracing applications with non-RTX hardware, but you won’t get good performance. Be sure to check out our article on the best games that show off RTX hardware.

The problem is that RTX hardware is still quite expensive. However, the upcoming generation of video game consoles have a form of ray-tracing support. Which means that the mainstream gaming world may help turn ray-tracing into the next major gaming technology. Still, if ray-tracing is so difficult to do in real time, how do these new GPUs manage it?

How Is Real Time Ray Tracing Achieved?

Any computer can render a 3D scene using ray tracing. People who work with 3D rendering packages have been doing it for years. Any modern CPU can perform the actual calculations needed to trace the path of light around the scene.

However, modern CPUs and GPUs can’t crunch those numbers quickly enough to generate an image in real time. For example, the massive computer farms used to make films such as Monsters Inc or Toy Story take hours to render a single frame of the final product. 

Modern video games, by contrast, need to generate at least thirty frames of images every second to be considered playable, with the gold standard currently set around the 60 frames per second mark.

So how can GPUs such as the Nvidia RTX series manage to use the ray-tracing method at playable frame rates? The answer is that they don’t use ray tracing for everything. At least not in modern titles.

The trick is to combine traditional graphics with selective ray-tracing. The RTX cards have dedicated ray-tracing hardware that sits along a more traditional GPU. In this way, ray-tracing can be used to compensate for some of the shortcomings of traditional graphics hardware.

There are video games you can play with an RTX card that are fully ray-traced. The best example is Quake II RTX. This is a decades-old video game that is simple enough that full real-time ray-tracing is possible. When it comes to applying pure ray-tracing to current video games however, it will still be years before such hardware becomes mainstream.

Is Ray Tracing the Future?

The short answer is yes, ray tracing is the future. The longer answer is that as hardware that makes real-time ray tracing possible becomes cheaper, we’ll probably see it replace traditional rendering bit by bit. If ray-traced graphics become a normal part of the new console generation, there will be no going back.

Developers can safely include ray-tracing features in their titles, because all popular platforms will support it. Since ray-traced graphics are superior, the stars really are aligning for the arrival of ray-tracing on affordable hardware. Which means that true photorealism may finally be here. 

The other major sign that ray-tracing will become a mainstream rendering method is how it’s now being included in the common tools that developers use to make video games and other 3D applications. In other words, it’s no longer necessary for developers to invent their own ray-tracing solutions.

Popular graphics engines such as Unreal Engine 4 or Frostbite now include support for RTX hardware-accelerated ray-tracing. Making it much more likely that developers will include it as an option for their titles.

Should You Buy Into Ray Tracing Now?

At the time of writing, we are still at the first-generation of ray-tracing hardware. While prices have come down, performance is still pretty mediocre. If you’re a hardcore, early adopter then there’s plenty to like about ray-tracing on PC.

If you aren’t willing to spend hundreds or thousands of dollars as an early adopter, it’s better to invest in the next generation of mainstream consoles which promise to feature the technology, or wait for the successor to the RTX 20-series cards.

Related posts

• Jak włączyć Ray Tracing w Minecrafcie

• 3 najlepsze gry dla twojego procesora graficznego RTX Ray Tracing

• Co to jest śledzenie ścieżki i śledzenie promieni? I dlaczego poprawiają grafikę?

• Najlepsze przewodowe i bezprzewodowe zestawy słuchawkowe do gier

• Najlepsze klawiatury mechaniczne do gier i pracy na komputerze z systemem Windows 10

• 5 najlepszych pakietów modów do Minecrafta

• 8 gier na PC ze wspaniałymi historiami

• 5 najlepszych kontrolerów do gier na PC

• Czy jednoręczne klawiatury do gier są tego warte?

• Recenzja ASUS TUF GAMING Z490-PLUS (WI-FI): Doskonała płyta główna!

• Jak szeptać na Twitchu

• Jak działa technologia śledzenia dłoni Oculus Quest

• Jak tworzyć filmy z YouTube dotyczące gier jak profesjonalista

• Jak podłączyć kontroler PS4 do komputera?

• Jak korzystać z zapisów Steam Cloud w swoich grach?

• Czy możesz używać klawiatury i myszy do grania na konsoli?

• Twitch vs YouTube: co jest lepsze do przesyłania strumieniowego?

• Jak zmienić skórkę Minecrafta na komputerze lub urządzeniu mobilnym?

• 8 najlepszych gier przeglądarkowych FPS, w które możesz teraz grać online

• Jak zacząć w Animal Crossing: Nowe horyzonty