A sugárkövetés a számítógépes grafika megjelenítésére szolgáló technika, amely képet hoz létre a sugarak útjának nyomon követésével egy jeleneten keresztül. A sugarak kölcsönhatásba léphetnek a jelenetben lévő tárgyakkal, visszapattannak róluk, és olyan tulajdonságokat szerezhetnek, mint például a szín.
Ray Tracing: Az alapok
A sugárkövetés a valós világ világítását emulálja. A fény, amit látunk, az energiaforrásokból, például a napból kibocsátott fotonok eredménye. A fotonok pattoghatnak és szétszóródhatnak, amikor tárgyakkal ütköznek. Csak egy tükör kell ahhoz, hogy ezt működés közben lássa. A tükörbe ütköző fény visszaverődést kelt.
A sugárkövetés ezt szimulálja. A nyomon követett sugarak száma elenyésző a való világhoz képest, ahol fotonok milliói ugrálnak a látómezőnken. A modern játékok pixelenként egy és négy sugarat követnek nyomon. Ennek ellenére ez elég a való világ szimulálásához.
A sugár útjának nyomon követése lehetővé teszi, hogy kölcsönhatásba lépjen a játék világával. A vörös tárgyról visszaverődő sugarat az adott szín befolyásolhatja, és vörös fényt sugároz a közelben. A sugarak különböző módon szóródhatnak, attól függően, hogy a játék művészei milyen tulajdonságokat adnak a tárgyaknak, így valósághű, félig tükröződő vagy durva felületeket tesz lehetővé.
A sugárkövetés jelentős előrelépés a 3D grafika terén. Valósághű képet hoz létre azáltal, hogy szimulálja a sugarak útját a játék során. Ez olyan világításhoz vezet, amely akkor is kölcsönhatásba léphet a környezettel, ha a környezet nem látható a lejátszó számára. A sugárkövetés működéséhez nincs szükség speciális hardverre, de csak videokártyán vagy játékkonzolon praktikus, amely felgyorsíthatja a sugárkövetést, mert nagyon igényes.
Ray Tracing kontra raszterizálás (vagy 3D-s grafika, ahogy tudtad)
Még akkor is összezavarodhat, ha megérti ezt a magyarázatot. A tükröződések jelen voltak a múltbeli játékokban, még a több évtizedes játékokban is. Miben más a sugárkövetés?
A korábbi 3D-s játékok és a legtöbb modern játék raszterezést használ. A raszterezés egy 3D-s játékvilág játékos számára látható elemeit egyesíti 2D képpé. Csak azt jeleníti meg, aminek láthatónak kell lennie a játékos számára, mivel minden olyan teljesítmény, amelyet a játékos nem láthat, kárba vesz. Ez azonban problémát okoz.
Térjünk vissza a tükör példájához. A játékos környezete és a játékos karaktere nem látható a játékos számára (legalábbis egy első személyű játékban). A raszterezéssel a tükörnek nincs mit tükröznie.
Természetesen léteznek tükrök a modern játékokban. A jelenetet kétszer jelenítik meg. Az egyik passz a játékos szemszögéből, míg a másik más szemszögből történik. Ez azonban megduplázza a jelenet megjelenítéséhez szükséges teljesítményt.
A képernyőtér-visszaverődések, a népszerű 3D-s játékmotorok egyik technikája, a képernyőn megjelenő adatok segítségével hoznak létre tükröződést. Ez a technika ideális a játékos perspektívájához képest szöget bezáró tükröződő felületekhez, például vízhez. A tükröződő objektumok azonban eltűnnek, ha a tükrözött elem elmozdul a képernyőről.
A sugárkövetés nem osztja meg ezeket a problémákat, mert a raszterezéssel ellentétben a játékos szemszögén kívül is képes követni.
Azokban a játékokban is, amelyek lehetővé teszik, hogy a sugarak kölcsönhatásba lépjenek a felületekkel, a sugárkövetés valósághű színfoltokat és félig tükröződő felületeket jelenít meg, amelyeket nehéz raszterizálni.
Milyen hardvert igényel a sugárkövetés?
A sugárkövetés nem új ötlet. Az informatikusok az 1980-as évek elején kísérleteztek a sugárkövetéssel, statikus képeket alkotva valósághű megvilágítással, visszaverődéssel és árnyékokkal. Sajnos órákba telt a megjelenítésük.
Egy videojátékhoz valós idejű sugárkövetésre van szükség 30 képkocka/másodperc vagy nagyobb sebességgel. Ez csak a sugárkövetés felgyorsítására tervezett videokártyával lehetséges.
Az Nvidia RTX sugárkövetése a Tensor Core nevű szilíciumra támaszkodik. A tenzormagok csak az RTX videokártyákban találhatók. Az Nvidia GTX kártyái sugárkövetéssel tudnak játékot renderelni, mivel, mint mondtuk, a sugárkövetéshez nincs szükség erre a célra épített szilíciumra. A teljesítmény azonban elképesztő az RTX kártyákhoz képest. Egyes játékokhoz, például az RTX sugárkövetéssel rendelkező Minecrafthoz, RTX videokártya szükséges, mivel sajátos módon teszik lehetővé a sugárkövetést.
A sugárkövetést felgyorsító AMD-kártyák nem rendelkeznek speciális márkajelzéssel, és nem rendelkeznek dedikált szilíciummal. Ehelyett hardver- és szoftverfrissítéseket használnak a jobb eredmények érdekében. Nehezebb azonosítani a sugárkövetést felgyorsító AMD-kártyákat, ezért ügyeljen a részletekre.
A Sony PlayStation 5 és Xbox Series X és S konzolja az AMD grafikus hardverével felgyorsítja a sugárkövetést. A fejlesztők feladata azonban, hogy engedélyezzék-e, és sok játék nem. Figyelemre méltó példa a Cyberpunk 2077, amely az induláskor támogatta az RTX sugárkövetést PC-n, de nem támogatta a sugárkövetést a következő generációs konzolokon. A funkciót a következő generációs konzolokra ígérik egy jövőbeli javításban.
