视频游戏世界很快就会经历一场新的图形革命。这两个行业巨头将确保这一点。
第一个是微软。后者在 GDC 2018 之际宣布了 DirectX 的特定版本:DirectX 光线追踪 (DXR)。顾名思义,这个新的应用程序库(API)旨在允许视频游戏开发人员和程序员使用渲染/计算图像的过程——光线追踪。
另一个热衷于增强我们游戏的巨头是英伟达。利用微软的声明,这家图形芯片设计公司推出了专门用于光线追踪的 Nvidia RTX 技术。
一半是软件,一半是硬件,这些技术一方面包含在 DXR 及其内部工具调色板 GameWorks 中,另一方面也存在于 Volta 芯片的元素中(比如泰坦五号的)和未来的地图。得益于这一切,实时生成光线追踪成为可能。这个细节非常重要,足以引发一场小革命。
由于这个过程,明天我们的游戏将几乎与我们可以在各种屏幕上欣赏的高清电影和系列一样美丽。是的,你没看错。自从我们听说“实时光线追踪渲染“我们从未见过具体的应用程序……尤其是我们手中没有能够支持它的消费类显卡。看来时机终于到了。
Nvidia宣布将在GDC展会期间对虚幻引擎(Epic)、Unity、Frostbite(EA)甚至法国Allegorithmic创建的3D创作工具进行演示。
光线追踪已经出现在您的屏幕上(但您可能不知道)
老实说,光线追踪并不是什么新鲜事。这是电影行业经常使用的一种渲染模式,通常用于创建充满特效的场景,其中相机静止或移动很少。
这项技术的核心部分旨在利用光甚至阴影,以增强在全场比赛中启动的赛车,并根据外部环境等情况在车身上嵌入大量光或烟雾的反射。
这项技术还用于实体化宇宙飞船,并将掠过的光、投影的阴影等投射到其舱室上。它还可以用于渲染一些动作电影中令人惊叹但虚构的爆炸。
事实上,简单地说,光线追踪采用了与光相关的物理原理的很大一部分,这些原理与谷物相反,支配着我们的世界。
人眼捕捉到的是从物体表面传播或反射并到达物体的所有光反射。然后,我们的内部机制(视神经、大脑)将这些信息以具有或多或少强度的波(颜色)的形式解释。
光线追踪将来自给定视点(相机、视角)的光线投射到以 2D 形式生成的图像上。一旦光线遇到物体或表面,就会创建一个像素。为了细化和确定该像素的属性(颜色、纹理等),其他光线被投射到所识别的不同光源。如果这些物体像其他物体一样遇到障碍物,这意味着需要考虑或生成阴影或反射。
这使得创建一个具有光影区域、可信光学变形、或多或少不透明滤镜、透明度等的超现实环境成为可能。所有这些都具有更高的色彩和渲染保真度。正是所有这些图像属性的应用描述了场景中的对象相对于其他对象的深度以及负载,很好,创建 3D 打印。
光栅化,当今最有效的技术
为什么我们不在游戏中使用光线追踪?好问题!如今,使用这种渲染模式生成一张简单的图像需要在配备处理器和/或显卡的机器上进行几分钟甚至有时 10 个小时的计算,这是专门针对的。因此,想象一下我们的小型家用显卡需要多长时间才能即时呈现至少 30 个图像,以确保我们视频游戏的流畅性......
今天,我们更喜欢的原则是光栅化,更快更好地由我们的显卡吸收/控制(通过其专用单元,光栅化器, 尤其)。
简单来说,我们从一个二维矢量图开始,创建一个充满三角形和多边形的渲染。然后丰富渲染(像素颜色、灯光、效果等),以便我们的眼睛将其视为 3D 场景……投影在屏幕上 (2D)。创建非常现实的环境是可能的光栅化,但接近电影(甚至“现场”)渲染几乎是不可能的。
哪些显卡?
因此,如果开发人员现在能够使用支持光线追踪的工具,那么 Nvidia 现在必须生产能够消化这种新创建过程的消费类显卡。
目前,很简单,没有人可以声称能够实时吸收光线追踪渲染。只有专业的解决方案才能做到。英伟达预计将在今年推出新的显卡,但目前,除了猜测和谣言外,尚不清楚它们何时上市。
还有AMD?由于微软的API毕竟是建立在DirectX 12的基础上的,因此这个库中有可利用的软件指令(DirectCompute),这样AMD也可以利用它并确保其下一代Radeon之一消化DXR正确。因此,实时光线追踪将不再是 Nvidia 独有的功能。然而,这个(几乎)新的、美丽的战场应该让同样的战士互相对抗。