Ճառագայթների հետագծումը համակարգչային գրաֆիկայի ներկայացման տեխնիկա է, որը պատկեր է ստեղծում՝ հետևելով ճառագայթների ճանապարհը տեսարանի միջով: Ճառագայթները կարող են փոխազդել տեսարանի առարկաների հետ՝ ցատկելով դրանցից և ձեռք բերել այնպիսի հատկություններ, ինչպիսիք են գույնը:
Ճառագայթների հետագծում. հիմունքներ
Ճառագայթների հետագծումը ընդօրինակում է իրական աշխարհի լուսավորությունը: Լույսը, որը մենք տեսնում ենք, էներգիայի աղբյուրներից արտանետվող ֆոտոնների արդյունք է, ինչպես արևը: Ֆոտոնները կարող են ցատկել և ցրվել առարկաների հետ բախվելիս: Հայելին այն ամենն է, ինչ ձեզ հարկավոր է սա գործի մեջ տեսնելու համար: Լույսը, որը հարվածում է հայելուն, արտացոլում է ստեղծում:
Ճառագայթների հետագծումը նմանակում է սա: Հետագծված ճառագայթների թիվը չնչին է իրական աշխարհի համեմատ, որտեղ միլիոնավոր ֆոտոններ ցատկում են մեր տեսադաշտով: Ժամանակակից խաղերը հետևում են մեկից մինչև չորս ճառագայթ մեկ պիքսելում: Այնուամենայնիվ, դա բավական է իրական աշխարհը մոդելավորելու համար:
Ճառագայթի ուղին հետևելը նաև թույլ է տալիս նրան փոխազդել խաղի աշխարհի հետ: Ճառագայթը, որը ցատկում է կարմիր առարկայից, կարող է ազդել այդ գույնի վրա՝ մոտակայքում կարմիր փայլ տալով: Ճառագայթները կարող են ցրվել տարբեր ձևերով՝ հիմնվելով այն հատկությունների վրա, որոնք խաղի նկարիչները տալիս են առարկաներին՝ թույլ տալով իրատեսական կիսաարտացոլող կամ կոպիտ մակերեսներ:
Ճառագայթների հետագծումը նշանակալի քայլ է 3D գրաֆիկայի համար: Այն ստեղծում է իրատեսական պատկեր՝ նմանակելով ճառագայթների ուղին, երբ նրանք շարժվում են խաղի միջով: Սա հանգեցնում է լուսավորության, որը կարող է փոխազդել շրջակա միջավայրի հետ նույնիսկ այն ժամանակ, երբ միջավայրը տեսանելի չէ խաղացողի համար: Ճառագայթների հետագծումը չի պահանջում հատուկ սարքավորում գործելու համար, սակայն այն գործնական է միայն վիդեո քարտի կամ խաղային վահանակի վրա, որը կարող է արագացնել ճառագայթների հետագծումը, քանի որ դա շատ պահանջկոտ է:
Ray Tracing ընդդեմ Rasterization (կամ 3D գրաֆիկա, ինչպես գիտեք)
Դուք դեռ կարող եք շփոթված լինել, նույնիսկ եթե հասկանում եք այս բացատրությունը: Մտորումներ կային անցյալ խաղերում, նույնիսկ այն խաղերում, որոնք այժմ մի քանի տասնամյակ են: Ինչո՞վ է տարբերվում ճառագայթների հետագծումը:
Անցած 3D խաղերը, և շատ ժամանակակից խաղեր, օգտագործում են ռաստերացում: Rasterization-ը միավորում է խաղացողի համար տեսանելի 3D խաղի աշխարհի տարրերը 2D պատկերի մեջ: Այն ներկայացնում է միայն այն, ինչը պետք է տեսանելի լինի խաղացողի համար, քանի որ ցանկացած կատարում, որն օգտագործվում է այն, ինչ խաղացողը չի կարող տեսնել, վատնում է: Այնուամենայնիվ, սա խնդիր է ստեղծում:
Վերադառնանք հայելու օրինակին. Խաղացողի միջավայրը և խաղացողի կերպարը տեսանելի չեն խաղացողին (առնվազն առաջին դեմքով խաղում): Ռաստերիզացիայի դեպքում հայելու համար ոչինչ չի կարող արտացոլվել:
Իհարկե, հայելիներ կան ժամանակակից խաղերում: Նրանք երկու անգամ ներկայացնում են տեսարանը։ Մեկ փոխանցումը խաղացողի տեսանկյունից է, իսկ մյուսը՝ այլ տեսանկյունից: Այնուամենայնիվ, դա կրկնապատկում է տեսարանի ցուցադրման համար անհրաժեշտ կատարումը:
Էկրանի տարածության արտացոլում, տեխնիկա հայտնի 3D խաղերի շարժիչներում, արտացոլում ստեղծելու համար օգտագործեք էկրանի տվյալները: Այս տեխնիկան իդեալական է խաղացողի տեսանկյունից անկյան տակ գտնվող արտացոլող մակերեսների համար, օրինակ՝ ջուրը:Այնուամենայնիվ, արտացոլված օբյեկտները անհետանում են, եթե արտացոլված տարրը շարժվում է էկրանից դուրս:
Ճառագայթների հետագծումը չի կիսում այս խնդիրները, քանի որ, ի տարբերություն ռաստերացման, այն կարող է հետագծվել խաղացողի տեսանկյունից:
Նաև խաղերում, որոնք թույլ են տալիս ճառագայթներին փոխազդել մակերևույթների հետ, ճառագայթների հետագծումը կարող է ցուցադրել իրատեսական գունային արյունահոսություն և կիսաարտացոլող մակերեսներ, որոնք դժվար է իրականացնել ռաստերացման համար:
Ի՞նչ սարքավորում է պահանջում Ray Tracing-ը:
Ճառագայթների հետագծումը նոր գաղափար չէ: Համակարգչային գիտնականները 1980-ականների սկզբին փորձեր կատարեցին ճառագայթների հետագծման հետ՝ ստեղծելով ստատիկ պատկերներ իրատեսական լուսավորությամբ, արտացոլումներով և ստվերներով: Ցավոք, դրանք ժամեր են պահանջվել:
Տեսախաղին անհրաժեշտ է իրական ժամանակում ճառագայթների հետագծում 30 կադր վայրկյանում կամ ավելի բարձր արագությամբ: Դա հնարավոր է միայն վիդեո քարտով, որը նախատեսված է ճառագայթների հետագծումն արագացնելու համար:
Nvidia-ի RTX ճառագայթների հետագծումը հիմնված է սիլիցիումի վրա, որը կոչվում է Tensor Core:Tensor Cores-ը հանդիպում են միայն RTX վիդեո քարտերում: Nvidia-ի GTX քարտերը կարող են խաղ ցուցադրել ճառագայթների հետագծման միջոցով, քանի որ, ինչպես ասվեց, ճառագայթների հետագծումը չի պահանջում հատուկ կառուցված սիլիցիում: Այնուամենայնիվ, RTX քարտերի համեմատ կատարումը անդունդ է: Եվ որոշ խաղեր, ինչպիսիք են Minecraft-ը RTX ճառագայթների հետագծմամբ, պահանջում են RTX վիդեո քարտ, քանի որ դրանք միացնում են ճառագայթների հետագծումը:
AMD քարտերը, որոնք արագացնում են ճառագայթների հետագծումը, չունեն հատուկ բրենդինգ և չունեն հատուկ սիլիցիում: Փոխարենը, նրանք օգտագործում են ապարատային ճշգրտումներ և ծրագրային ապահովման թարմացումներ ավելի լավ արդյունքների համար: Ավելի դժվար է բացահայտել AMD քարտերը, որոնք արագացնում են ճառագայթների հետագծումը, ուստի ուշադրություն դարձրեք մանրամասներին:
Sony-ի PlayStation 5-ը և Xbox Series X և S-ն ունեն AMD-ի գրաֆիկական սարքավորում, որը կարող է արագացնել ճառագայթների հետագծումը: Այնուամենայնիվ, մշակողների գործն է միացնել, իսկ շատ խաղեր՝ ոչ: Հատկանշական օրինակ է Cyberpunk 2077-ը, որն աջակցում էր RTX ճառագայթների հետագծումը համակարգչի վրա գործարկման պահին, բայց չէր աջակցում ճառագայթների հետագծումը հաջորդ սերնդի կոնսուլների վրա: Գործառույթը խոստացված է հաջորդ սերնդի կոնսուլների համար՝ ապագա կարկատումով:
