Strålesporing er en teknikk for å gjengi datagrafikk som skaper et bilde ved å spore strålers vei gjennom en scene. Strålene kan samhandle med objekter i scenen, sprette av dem og få egenskaper, for eksempel farge.
Ray Tracing: The Basics
Strålesporing emulerer virkelig belysning. Lyset vi ser er et resultat av fotoner som sendes ut fra energikilder, som solen. Fotoner kan sprette og spre seg når de kolliderer med objekter. Et speil er alt du trenger for å se dette i aksjon. Lys som treffer et speil skaper en refleksjon.
Strålesporing simulerer dette. Antallet stråler som spores er sølle sammenlignet med den virkelige verden, hvor millioner av fotoner spretter over synsfeltet vårt. Moderne spill sporer et sted mellom én og fire stråler per piksel. Likevel er det nok til å simulere den virkelige verden.
Å spore banen til en stråle lar den også samhandle med spillverdenen. En stråle som spretter av en rød gjenstand kan påvirkes av den fargen, og gi en rød glød i nærheten. Stråler kan spres på forskjellige måter basert på egenskapene et spills kunstnere gir til objekter, og tillater realistiske semi-reflekterende eller grove overflater.
Strålesporing er et betydelig skritt fremover for 3D-grafikk. Det skaper et realistisk bilde ved å simulere banen til stråler mens de beveger seg gjennom et spill. Dette fører til belysning som kan samhandle med miljøet selv når miljøet ikke er synlig for spilleren. Strålesporing krever ikke spesialbygd maskinvare for å fungere, men det er bare praktisk på et skjermkort eller spillkonsoll som kan akselerere strålesporing fordi det er veldig krevende.
Ray Tracing vs. Rasterization (eller 3D-grafikk slik du kjente det)
Du kan fortsatt bli forvirret selv om du forstår denne forklaringen. Refleksjoner var til stede i tidligere spill, selv de som nå er flere tiår gamle. Hvordan er strålesporing annerledes?
Tidligere 3D-spill, og de fleste moderne spill, bruker rasterisering. Rasterisering kombinerer elementene i en 3D-spillverden som er synlig for spilleren, til et 2D-bilde. Den gjengir bare det som skal være synlig for spilleren, siden all ytelse som brukes til å generere det spilleren ikke kan se, er bortkastet. Dette skaper imidlertid et problem.
La oss gå tilbake til eksemplet med et speil. Spillerens miljø og spillerkarakteren er ikke synlige for spilleren (i det minste i et førstepersonsspill). Med rasterisering er det ingenting for speilet å reflektere.
Selvfølgelig finnes speil i moderne spill. De gjengir scenen to ganger. En pasning er fra spillerens synspunkt, mens en annen er fra et annet perspektiv. Det dobler imidlertid ytelsen som trengs for å gjengi en scene.
Skjermrefleksjoner, en teknikk i populære 3D-spillmotorer, bruker data på skjermen for å lage en refleksjon. Denne teknikken er ideell for reflekterende overflater i en vinkel til spillerens perspektiv, for eksempel vann. Imidlertid forsvinner reflekterte objekter hvis elementet som reflekteres flyttes utenfor skjermen.
Strålesporing deler ikke disse problemene fordi, i motsetning til rasterisering, kan den spore utenfor spillerens perspektiv.
I spill som lar stråler samhandle med overflater, kan strålesporing vise realistisk fargeutfall og semi-reflekterende overflater som er vanskelige for rasterisering å håndtere.
Hvilken maskinvare krever Ray Tracing?
Strålesporing er ikke en ny idé. Dataforskere eksperimenterte med strålesporing på begynnelsen av 1980-tallet, og skapte statiske bilder med realistisk lys, refleksjoner og skygger. Dessverre tok de timer å gjengi.
Et videospill trenger strålesporing i sanntid med 30 bilder per sekund eller høyere. Det er bare mulig med et skjermkort laget for å akselerere strålesporing.
Nvidias RTX-strålesporing er avhengig av silisium k alt en Tensor Core. Tensorkjerner finnes bare i RTX-skjermkort. Nvidias GTX-kort kan gjengi et spill ved å bruke ray tracing fordi, som sagt, ray tracing ikke krever spesialbygd silisium. Ytelsen er imidlertid elendig sammenlignet med RTX-kort. Og noen spill, som Minecraft med RTX-strålesporing, krever et RTX-skjermkort på grunn av den spesifikke måten de aktiverer strålesporing på.
AMD-kort som akselererer strålesporing, har ikke spesifikk merkevarebygging og har ikke dedikert silisium. I stedet bruker de maskinvarejusteringer og programvareoppdateringer for bedre resultater. Det er vanskeligere å identifisere AMD-kort som akselererer strålesporing, så vær oppmerksom på detaljene.
Sonys PlayStation 5 og Xbox Series X og S har grafikkmaskinvare fra AMD som kan akselerere strålesporing. Det er imidlertid opp til utviklere å aktivere, og mange spill gjør det ikke. Et bemerkelsesverdig eksempel er Cyberpunk 2077, som støttet RTX ray tracing på PC ved lansering, men ikke støttet ray tracing på neste generasjons konsoller. Funksjonen er lovet for neste generasjons konsoller i en fremtidig oppdatering.
