Straalopsporing is 'n tegniek vir die weergawe van rekenaargrafika wat 'n beeld skep deur strale se pad deur 'n toneel na te spoor. Die strale kan interaksie met voorwerpe in die toneel hê, daarvan weerkaats en eienskappe, soos kleur, verkry.
Ray Tracing: The Basics
Straalopsporing boots werklike beligting na. Die lig wat ons sien is die resultaat van fotone wat deur energiebronne, soos die son, vrygestel word. Fotone kan bons en verstrooi terwyl hulle met voorwerpe bots. 'n Spieël is al wat jy nodig het om dit in aksie te sien. Lig wat 'n spieël tref, skep 'n weerkaatsing.
Straalopsporing simuleer dit. Die aantal strale wat opgespoor word, is skamel in vergelyking met die werklike wêreld, waar miljoene fotone oor ons gesigsveld bons. Moderne speletjies spoor iewers tussen een en vier strale per pixel. Tog is dit genoeg om die regte wêreld te simuleer.
Om die pad van 'n straal na te spoor, laat dit ook met die spelwêreld in wisselwerking tree. 'n Straal wat van 'n rooi voorwerp af weerkaats kan deur daardie kleur beïnvloed word, wat 'n rooi gloed in die buurt gooi. Strale kan op verskillende maniere verstrooi op grond van die eienskappe wat 'n speletjie se kunstenaars aan voorwerpe gee, wat realistiese semi-reflektiewe of growwe oppervlaktes moontlik maak.
Straalopsporing is 'n belangrike stap vorentoe vir 3D-grafika. Dit skep 'n realistiese beeld deur die pad van strale te simuleer terwyl hulle deur 'n speletjie beweeg. Dit lei tot beligting wat met die omgewing kan inwerk, selfs wanneer die omgewing nie vir die speler sigbaar is nie. Straalnasporing vereis nie doelgemaakte hardeware om te funksioneer nie, maar dit is net prakties op 'n videokaart of speletjiekonsole wat straalnasporing kan versnel omdat dit baie veeleisend is.
Ray Tracing vs. Rasterization (of, 3D-grafika soos jy dit geken het)
Jy kan steeds verward wees, selfs al verstaan jy hierdie verduideliking. Refleksies was teenwoordig in vorige speletjies, selfs dié wat nou etlike dekades oud is. Hoe verskil straalnasporing?
Vorige 3D-speletjies, en die meeste moderne speletjies, gebruik rasterisering. Rasterisering kombineer die elemente van 'n 3D-speletjiewêreld wat vir die speler sigbaar is in 'n 2D-beeld. Dit gee slegs weer wat vir die speler sigbaar moet wees, aangesien enige prestasie wat gebruik word om te genereer wat die speler nie kan sien nie, vermors word. Dit skep egter 'n probleem.
Kom ons keer terug na die voorbeeld van 'n spieël. Die speler se omgewing en die spelerkarakter is nie vir die speler sigbaar nie (ten minste in 'n eerstepersoonspeletjie). Met rasterisering is daar niks vir die spieël om te reflekteer nie.
Natuurlik bestaan spieëls in moderne speletjies. Hulle gee die toneel twee keer weer. Een aangee is uit die speler se oogpunt, terwyl 'n ander uit 'n ander perspektief is. Dit verdubbel egter die prestasie wat nodig is om 'n toneel weer te gee.
Skermruimterefleksies, 'n tegniek in gewilde 3D-speletjie-enjins, gebruik data op die skerm om 'n refleksie te skep. Hierdie tegniek is ideaal vir reflektiewe oppervlaktes teen 'n hoek met die speler se perspektief, soos water. Gereflekteerde voorwerpe verdwyn egter as die gereflekteerde item van die skerm af beweeg.
Straalopsporing deel nie hierdie probleme nie, want anders as rasterisering, kan dit buite die speler se perspektief naspoor.
Straalsporing kan ook in speletjies wat strale met oppervlaktes laat interaksie hê, realistiese kleurbloeding en semi-reflektiewe oppervlaktes vertoon wat moeilik is vir rasterisering om te hanteer.
Watter hardeware vereis Ray Tracing?
Straalopsporing is nie 'n nuwe idee nie. Rekenaarwetenskaplikes het in die vroeë 1980's met straalopsporing geëksperimenteer en statiese beelde met realistiese beligting, refleksies en skaduwees geskep. Ongelukkig het hulle ure geneem om te lewer.
'n Videospeletjie benodig intydse straalsporing teen 30 rame per sekonde of hoër. Dit is net moontlik met 'n videokaart wat ontwerp is om straalnasporing te versnel.
Nvidia se RTX-straalopsporing maak staat op silikon wat 'n Tensor Core genoem word. Tensor Cores word slegs in RTX-videokaarte gevind. Nvidia se GTX-kaarte kan 'n speletjie weergee deur straalopsporing te gebruik, want, soos gesê, straalopsporing nie doelgemaakte silikon benodig nie. Werkverrigting is egter aaklig in vergelyking met RTX-kaarte. En sommige speletjies, soos Minecraft met RTX-straalopsporing, vereis 'n RTX-videokaart vanweë die spesifieke manier waarop hulle straalopsporing aktiveer.
AMD-kaarte wat straalsporing versnel, het nie spesifieke handelsmerke nie en het nie toegewyde silikon nie. In plaas daarvan gebruik hulle hardeware-aanpassings en sagteware-opdaterings vir beter resultate. Dit is moeiliker om AMD-kaarte te identifiseer wat straalsporing versnel, so let op die besonderhede.
Sony se PlayStation 5 en Xbox Series X en S het grafiese hardeware van AMD wat straalsporing kan versnel. Dit is egter aan ontwikkelaars om dit te aktiveer, en baie speletjies doen dit nie. 'n Noemenswaardige voorbeeld is Cyberpunk 2077, wat RTX-straalopsporing op rekenaar by bekendstelling ondersteun het, maar nie straalopsporing op volgende-gen-konsoles ondersteun het nie. Die funksie word belowe vir die volgende generasie-konsoles in 'n toekomstige pleister.
