Ray tracing je tehnika za renderiranje računalne grafike koja stvara sliku praćenjem putanje zraka kroz scenu. Zrake mogu stupiti u interakciju s objektima u sceni, odbijajući se od njih i dobivajući svojstva, poput boje.
Ray Tracing: Osnove
Ray tracing emulira rasvjetu iz stvarnog svijeta. Svjetlost koju vidimo rezultat je fotona emitiranih iz izvora energije, poput sunca. Fotoni se mogu odbiti i raspršiti dok se sudaraju s objektima. Ogledalo je sve što trebate da vidite ovo na djelu. Svjetlo koje udara u ogledalo stvara refleksiju.
Praćenje zraka ovo simulira. Broj praćenih zraka je malen u usporedbi sa stvarnim svijetom, gdje se milijuni fotona odbijaju preko našeg vidnog polja. Moderne igre prate negdje između jedne i četiri zrake po pikselu. Ipak, to je dovoljno za simulaciju stvarnog svijeta.
Praćenje putanje zrake također joj omogućuje interakciju sa svijetom igre. Zraka koja se odbija od crvenog objekta može biti pod utjecajem te boje, bacajući crveni sjaj u blizini. Zrake se mogu raspršiti na različite načine na temelju svojstava koja umjetnici igre daju objektima, omogućujući realistične polu-reflektirajuće ili hrapave površine.
Ray tracing je značajan korak naprijed za 3D grafiku. Stvara realističnu sliku simulirajući putanju zraka dok se kreću kroz igru. To dovodi do osvjetljenja koje može komunicirati s okolinom čak i kada okolina nije vidljiva igraču. Praćenje zraka ne zahtijeva namjenski izrađen hardver za funkcioniranje, ali je praktično samo na video kartici ili igraćoj konzoli koja može ubrzati praćenje zraka jer je vrlo zahtjevno.
Ray Tracing vs. Rasterization (ili, 3D grafika kako ste je poznavali)
Možda ste još uvijek zbunjeni čak i ako razumijete ovo objašnjenje. Refleksije su bile prisutne u prošlim igrama, čak i onima starim nekoliko desetljeća. Po čemu se razlikuje praćenje zraka?
Prošle 3D igre i većina modernih igara koriste rasterizaciju. Rasterizacija kombinira elemente 3D svijeta igre vidljive igraču u 2D sliku. Renderira samo ono što bi trebalo biti vidljivo igraču, jer je svaka izvedba koja se koristi za generiranje onoga što igrač ne može vidjeti uzalud. Međutim, to stvara problem.
Vratimo se na primjer ogledala. Igračevo okruženje i lik igrača nisu vidljivi igraču (barem u igri u prvom licu). Uz rasterizaciju, zrcalo nema što reflektirati.
Naravno, ogledala postoje u modernim igrama. Dva puta prikazuju scenu. Jedno dodavanje je iz gledišta igrača, dok je drugo iz druge perspektive. Međutim, to udvostručuje performanse potrebne za renderiranje scene.
Refleksije prostora zaslona, tehnika u popularnim motorima za 3D igre, koriste podatke na zaslonu za stvaranje refleksije. Ova tehnika je idealna za reflektirajuće površine pod kutom u odnosu na igračevu perspektivu, kao što je voda. Međutim, reflektirani objekti nestaju ako se reflektirana stavka pomakne izvan zaslona.
Ray tracing ne dijeli te probleme jer, za razliku od rasterizacije, može pratiti izvan perspektive igrača.
Također, u igrama koje dopuštaju interakciju zraka s površinama, praćenje zraka može prikazati realistične prelive boje i polu-reflektirajuće površine koje je teško podnijeti rasterizaciji.
Koji hardver zahtijeva praćenje zraka?
Praćenje zraka nije nova ideja. Računalni znanstvenici eksperimentirali su s praćenjem zraka ranih 1980-ih, stvarajući statične slike s realističnim osvjetljenjem, odrazima i sjenama. Nažalost, trebali su sati za renderiranje.
Video igra zahtijeva praćenje zraka u stvarnom vremenu pri 30 sličica u sekundi ili više. To je moguće samo s video karticom dizajniranom da ubrza praćenje zraka.
Nvidijino RTX praćenje zraka oslanja se na silicij koji se zove Tensor Core. Tensor Cores nalaze se samo u RTX video karticama. Nvidijine GTX kartice mogu renderirati igru pomoću praćenja zraka jer, kao što je rečeno, praćenje zraka ne zahtijeva namjenski izrađen silicij. Međutim, performanse su loše u usporedbi s RTX karticama. A neke igre, poput Minecrafta s RTX praćenjem zraka, zahtijevaju RTX video karticu zbog specifičnog načina na koji omogućuju praćenje zraka.
AMD kartice koje ubrzavaju praćenje zraka nemaju posebne marke i nemaju namjenski silikon. Umjesto toga, koriste hardverska podešavanja i ažuriranja softvera za bolje rezultate. Teže je identificirati AMD kartice koje ubrzavaju praćenje zraka, stoga obratite pozornost na detalje.
Sonyjev PlayStation 5 i Xbox Series X i S imaju AMD-ov grafički hardver koji može ubrzati praćenje zraka. Međutim, na programerima je da to omoguće, a mnoge igre to ne čine. Značajan primjer je Cyberpunk 2077, koji je podržavao RTX ray tracing na računalu pri lansiranju, ali nije podržavao ray tracing na konzolama sljedeće generacije. Značajka je obećana za konzole sljedeće generacije u budućoj zakrpi.
