Što je praćenje zraka i je li to doista budućnost igranja?

(Zasluga slike: Nvidia)

Ako ste prošlih nekoliko godina bili u industriji igara i oko nje, čuli ste za praćenje zraka. Bilo je puno slobodnih govora o tome kako praćenje zraka predstavlja budućnost igranja igara, a budući hardver zasigurno će morati uključiti namjenske resurse kako bi se s tim mogao nositi. Ali što je praćenje zraka i je li masivni hype balon koji se polako širi oko njega opravdan?

Jedan od potvrdnih pokazatelja je najava Marka Cernyja u a Ožičena značajka da će Sonyjeva sljedeća konzola podržavati praćenje zraka putem svog prilagođenog AMD Navi GPU-a. Čak je predstavio i zanimljivu naboru - konzola će moći koristiti praćenje zraka ne samo za vizualne efekte, već i za simulaciju pozicijskog zvuka.

Svijet svjetla i sjene

Kao i svaka nova tehnologija orijentirana na potrošača, praćenje zraka djelomično je zamagljeno svim marketinškim frazama koje potječu od ljudi koji su zainteresirani za njegovu prodaju. Istina je da praćenje zraka zapravo uopće nije novost, to je tehnika koju filmski studiji koriste godinama u specijalnim efektima i animacijama za osvjetljavanje scena i omogućavanje pravilne refleksije digitalnih objekata. Sjećate li se da ste u Osvetnicima vidjeli one eksplodirajuće vanzemaljske ratne brodove uvijene dimom i vatrom u kacigi Iron Mana? To je praćenje zraka na djelu. Ono što je novo je obećanje da se ova vrsta renderiranja izvodi u stvarnom vremenu. Omogućuje videoigrama da u hodu postignu ono što su farmama hollywoodskog renderiranja potrebni danima ili čak tjednima da postignu, oslanjajući se na iznimno skup hardver za izračunavanje praćenja zraka za složene scene s milijunima pojedinačnih fotonskih zraka.

Praćenje zraka radi simuliranjem zraka svjetlosti i načina na koje one stupaju u interakciju s objektima i površinama. Modelira kako osvjetljenje utječe na boju ili okluziju na bazi po zraku. Prije se osvjetljenjem rukovalo tijekom rasterizacije, procesa prevođenja 3D poligonalnih modela u 2D sliku izgrađenu od piksela. Svjetlosni efekti su uglavnom bili 'lažirani', s motorom koji je određivao kako će izvori svjetlosti u sceni teoretski utjecati na površine na temelju postavljanja i sjenčanja/boje piksela te površine u skladu s tim. Računalno je učinkovit, tako da ne zahtijeva onu vrstu smiješno moćnog, namjenskog hardvera kakav tradicionalno ima praćenje zraka, ali dolazi s brojnim ograničenjima.

Najbolje grafičke kartice za PC igre

Naš pregled najbolje grafičke kartice za PC igre, za pokretanje modernih triple-A naslova, po najboljim cijenama koje možete pronaći bilo gdje.

Uz praćenje zraka, programeri mogu simulirati način na koji svjetlo djeluje u stvarnom svijetu, nešto što je nemoguće u rasterskim rješenjima. To znači da prizori izgledaju prirodnije osvijetljeni i realističniji, a to također znači da se izvori svjetlosti ili reflektirajući objekti koji nisu u kadru i dalje mogu točno reflektirati u vidljivoj sceni. Eksplozija granate izvan ekrana još uvijek se može vidjeti kako se odražava u sjajnom metalnom trupu Abramsovog tenka koji se kotrlja prema vašem liku, na primjer, a sjene koje bacaju drugi vojnici koji trenutno nisu u kadru mogu se točnije prikazati.

Praćenje zraka funkcionira tako da prati snop svjetlosti od piksela na zaslonu natrag u 3D scenu i prati gdje ili je li u interakciji s objektima prije nego što stigne do izvora svjetlosti. Ako udari u objekt, ili ako se reflektira između više objekata, ili se čak lomi prolaskom kroz staklo ili vodu, ti su podaci predstavljeni u pikselu u smislu svjetlosti i boje.

Također je moguće koristiti praćenje zraka u dizajnu zvuka kao što sugerira Mark Cerny, osobito ako tražite brže i čišće rješenje od tradicionalnih metoda. Ako zvučne valove tretirate kao mnogo manje zrake, možete ih modelirati na način na koji praćenje zraka modelira svjetlost, crtajući ih od izvora do krajnjeg korisnika i procjenjujući gdje su u interakciji s objektima u okruženju. Poteškoća je u tome što su zvučni valovi općenito puno veći od valova svjetlosti, dosežu i do deset metara ili više, dok se valna duljina svjetlosti mjeri u nanometrima, pa će njihovo modeliranje kao zraka neizbježno uzrokovati netočnosti. Međutim, to je svakako moguće i bilo bi računski učinkovitije od većine alternativnih rješenja.

Hardverska priča

Traženje zraka u Metro Exodus; omogućeno na pravoj slici, to je najočitije u odrazima na snijegu i vodi

Vjerojatno ste prvi put čuli za praćenje zraka (unatoč tome što ste ga godinama vidjeli na ekranu u filmovima) kada je Nvidia počela promicati mogućnosti praćenja zraka RTX 20 serije kartica. Nvidia je napravila ogromnu buku o tome kako će njezine RT jezgre omogućiti sljedećoj generaciji GPU-a da po prvi put u videoigre uvedu nevjerojatno praćenje zraka u stvarnom vremenu. Uglavnom je to bio trik da se opravdaju ekstremno visoke cijene novih kartica, ali nije sve bila marketinška pompa - predstavljala je prilično nevjerojatno tehničko postignuće, dopuštajući moderne računala za igre učiniti u stvarnom vremenu ono što je tim holivudskim studijima trebalo nekoliko redova veličine dulje.

Prijem tih kartica iz serije 20 bio je mješovit, a prodaja je bila mlaka, ali što je još važnije, Nvidijina dominacija narativa o 'praćenju zraka u igrama' počela je opadati. Postojali su brojni kameni spoticanja, od kojih je prvi i najvažniji koliko malo igara trenutno podržava praćenje zraka i kako, čak i u onim naslovima koji to rade, to ne čini očigledan, odmah uočljiv utjecaj na grafiku i prezentaciju. Ovo, naravno, ne predstavlja veliko iznenađenje - većini novih grafičkih tehnologija, poput nedavne HDR renesanse, potrebno je neko vrijeme da se pravilno uvedu i implementiraju, ali izgleda kao da je Nvidia bila malo predaleko ispred krivulja i ona je u međuvremenu počela gubiti svoju prednost u praćenju zraka.

Najprije je bila vijest da RTX kartice nisu potrebne za praćenje zraka, kao što je pokazao a CryEngine demo . Zatim je sama Nvidia objavila da širi GTX liniju s Turing tehnologijom, ali bez namjenskog hardvera za praćenje zraka, i konačno da donosi podrška za praćenje zraka na GTX karticama putem ažuriranja upravljačkog programa. A sada, naširoko kruže glasine da će AMD uskoro početi s izbacivanjem vlastitih kartica namjenska podrška za praćenje zraka koji bi mogao odgovarati ili premašiti RTX liniju u smislu performansi. Budući da AMD navodno radi i sa Sonyjem i s Microsoftom na sljedećoj generaciji konzola (vjerojatno pruža diskretne, prilagođene verzije njihove Navi arhitekture), riječ da će AMD čipovi uskoro pakirati namjenski hardver za podršku praćenja zraka znači da će sljedeća generacija konzola vjerojatno također skočiti na RT vagon.

Osvjetljavajući put naprijed

Traženje zraka u Remedyjevom Northlight motoru

Sve ovo nisu sjajne vijesti za Nvidiju, barem kratkoročno, ali sjajne vijesti za entuzijaste praćenja zraka. Šira hardverska podrška znači da će rad na ugrađivanju tehnologije praćenja zraka u igre izgledati mnogo privlačnije programerima, jer će postojati publika koja će moći cijeniti rezultate. Čak i za Nvidiju, kako praćenje zraka postaje sveprisutnije, tako će rasti i prodaja njezinog RTX hardvera, pogotovo ako je tvrtka u stanju komprimirati cijene kako bi ubrzala mainstream prodaju.

To je također dobra vijest za igrače u cjelini. Praćenje zraka možda sada ne stvara velike valove u praktičnom smislu, velikim dijelom zato što je trenutna podrška pomalo prenagljena ili zategnuta, ali kako vidimo igre konstruirane iz skoka s podrškom za praćenje zraka na umu, konačni proizvodi će početi izgledati puno impresivnije. U bezbrojnim demonstracijama, prvo od Nvidie, a sada od CryEnginea i Unityja (igara koji je nedavno uključio alate za praćenje zraka), vidjeli smo potencijal praćenja zraka i, pravilno implementiran, ono je zadivljujuće koliko bi marketing želio vjerovati.

Zaključak je da je praćenje zraka više HDR nego 3D. To nije lukav, flash-in-the-pan tehnologija koja neće uspjeti steći uporište i izaći iz razgovora za manje od godinu dana. To je doista važan dio budućnosti igara, osiguravanje da sljedeća generacija igara izgleda bliže stvarnosti nego ikada prije, a mogućnost isporuke u stvarnom vremenu doista je zadivljujuća inovacija. To je neizbježno, a glavno pitanje oko praćenja zraka je manje 'ako' nego 'kada'.