Трассировка пути — продвинутый метод получения изображения в компьютерной графике, который основан на распространении лучей света. Как он работает, и в чем его отличие от обычной трассировки лучей? Расскажем в нашем материале.

В чем отличие от трассировки лучей?

Трассировка лучей, или Ray Tracing — технология построения 3D-изображения, использующая в качестве основы расчеты отражений световых лучей от различных поверхностей. По сравнению с растеризацией, наиболее популярным методом в компьютерных играх, трассировка позволяет более реалистично передать освещение сцены.

При трассировке траектория луча просчитывается от точки взгляда игрока к объектам во внутриигровой сцене. При каждом пересечении с частью какого-либо объекта рассчитывается его влияние на цвет, прозрачность и ориентацию дальнейшего распространения луча. Затем траектория луча продолжает отслеживаться и дальше до тех пор, пока он не прекратит отражаться. Это происходит, если луч столкнется с источником света или попадет на светопоглощающую поверхность. Такие расчеты производятся от каждой виртуальной точки экрана — то есть, каждого пикселя итоговой картинки.

Трассировка пути, или Path Tracing — более продвинутая и заметно отличающаяся техника. При ее использовании траектория распространения лучей строится от источников света в сцене. От каждого их них просчитываются лучи во все стороны.

В реальности таких лучей очень много. Но при трассировке пути из этого количества используются лишь сотни или тысячи. Их местоположение рассчитывается с помощью метода Монте-Карло — случайного выбора, ограниченного заранее определенным пространством. Дальнейшие расчеты аппроксимируются с помощью технологий шумоподавления, как и в случае обычной трассировки лучей. Для тех лучей, которые напрямую или после переотражений попадают в область зрения игрока, рассчитывается влияние на цвет и освещенность пикселей экрана. На каждую точку может попадать множество лучей, поэтому их влияние при отображении суммируется по сложной формуле.

Качество и ресурсоемкость

По сравнению с трассировкой лучей, трассировка пути обеспечивает более приближенную к реальности картинку. К тому же, эта технология меньше страдает от главного минуса обычной трассировки — слишком темного изображения в том случае, если в кадре мало освещения. А все потому, что при трассировке пути до каждой точки кадра доходит заметно больше света.

Но есть у технологии одно несовершенство. Даже обычная трассировка — достаточно ресурсоемкий процесс, способный поставить на колени современные видеокарты в высоких разрешениях. Ну а трассировка пути еще «тяжелее» для железа, так как вычислений в ее случае выполняется заметно больше. Если не пользоваться технологиями генерации кадров, даже топовые модели видеокарт могут работать с ней лишь в разрешениях, не превышающих 1440p.

Среднебюджетным вариантам трассировка пути в ближайшее время не светит — даже в 1080p приемлемой частоты кадров с ними будет добиться проблематично.

Среди функциональных преимуществ трассировки пути — ее большая гибкость. При использовании технологии есть возможность управлять количеством лучей от источников света, таким образом регулируя нагрузку и оставляя задел на будущее. Большее количество лучей означает лучшее качество итогового изображения. Но при этом остается некий минимальный предел, при котором трассировка пути неэффективна — если лучей будет слишком мало, алгоритмы шумоподавления не справятся с конечной картинкой без артефактов.

Поэтому, несмотря на то, что трассировка пути при малом количестве лучей может быть не особо «тяжелее» обычной трассировки лучей, в такой конфигурации она вряд ли будет использоваться.

Где можно встретить

Игр, использующих трассировку пути, пока немного. Это Cyberpunk 2077 с режимом RT Overdrive, а также более простые графически Quake II RTX и Portal RTX — старые проекты, которые обрели новое дыхание с применением Path Tracing. Помимо этого, трассировка пути была внедрена во многие моды для старых игр. Например, Half-Life, Doom и Descent.

Кроме игр, трассировка пути находит применение в профессиональном 3D-моделировании. Мультфильмы и сцены в кино, для которых используется компьютерная графика, часто используют Path Tracing. Причем делают это достаточно давно.

В этих сферах трассировка пути применяется заметно шире, так как отсутствует требование к ее исполнению в реальном времени. А так как Path Tracing обеспечивает наиболее приближенное к «живой» картинке освещение, профессионалы стараются выбирать именно его.

Заключение

Трассировка пути — продвинутый метод, который позволяет создавать наиболее правдоподобное освещение в компьютерной графике. За этой технологией — будущее игр. Но пока она слишком тяжела для основной массы современных видеокарт, чтобы использоваться повсеместно. Поэтому сейчас встретить ее в играх можно достаточно редко. Причем, в современных ресурсоемких проектах она все равно комбинируется с растеризацией, как и обычная трассировка лучей. То есть, рассчитывать на «чистую» трассировку пути в играх с богатой графикой пока не приходится.

О явных преимуществах технологии еще говорить рано. В будущем, с ростом вычислительных возможностей видеокарт, трассировка пути поможет создать приближенное к реальности освещение в большинстве игр. Но, скорее всего, это будет не скоро — лишь через несколько поколений видеокарт.

Новый уровень графики

Важным обновлением в iPhone 15 Pro является новый чип A17 Pro. Этот чип обещает улучшить графику игр на устройстве, благодаря большей производительности и технологии трассировки лучей.

Трассировка лучей (Ray Tracing) - это технология отрисовки трехмерной графики, которая симулирует физическое поведение света. С помощью этой технологии, видеочип точно моделирует прохождение лучей от источников освещения и их взаимодействие с объектами. Это позволяет создавать более реалистичные изображения в компьютерных играх и других приложениях.

iPhone 15 Pro также оснащен функцией масштабирования Metal FX.

Metal FX - позволяет играм работать более эффективно, выглядя при этом значительно лучше. Технология похожа на существующие предложения от AMD “FidelityFX Super Resolution 2.0”, Nvidia “Deep Learning Super-Sampling” и “XeSS” от Intel.

Игры нового поколения

Apple объявила о поддержке игр от Ubisoft и Capcom на новой модели iPhone 15 Pro. Игры, такие как “Resident Evil Village” и ремейк “Resident Evil 4”, будут доступны для новой модели iPhone 15 Pro. Продюсер Resident Evil Цуёси Канда назвал iPhone 15 Pro “будущим мобильных игр”.

Фабрис Наврез из Ubisoft Mobile заявил, что чип A17 Pro позволяет Ubisoft создавать игры с более высоким разрешением, более динамичным освещением и использовать больше визуальных эффектов окружающей среды. Игры Ubisoft Tom Clancy’s The Division Resurgence и Assassin’s Creed: Mirage выйдут для iPhone 15 Pro в 2024 году.

Сотрудники китайской компании Hoyoverse Фиш Лин и Мэн Ван заявили, что новый чип позволил им улучшить производительность своих игр Honkai: Star Rail и Genshin Impact.

Конкуренция с игровыми гигантами: игры на iPhone, iPad, Mac и Vision Pro

Одним из ключевых преимуществ Apple является то, что компания контролирует все аспекты производства своих устройств, начиная от дизайна аппаратного обеспечения и заканчивая разработкой программного обеспечения. Это позволяет Apple тесно интегрировать свои технологии и обеспечивать высокое качество своих продуктов. Кроме того, Apple может быстро масштабировать свои инновации и внедрять их в различные продукты, будь то iPhone, iPad, Mac или Vision Pro.

Например, технология трассировки лучей и функция масштабирования Metal FX могут значительно улучшить графику игр на устройствах Apple, при этом сохраняя энергоэффективность.

Кроме того, с учетом того, что Apple уже объявила о поддержке игр от Ubisoft и Capcom на iPhone 15 Pro, можно предположить, что эти игры также могут стать доступны на Mac.

Таким образом, благодаря полному контролю над процессом производства и возможности масштабирования, Apple имеет значительное преимущество в создании мощной игровой платформы. Это может стать серьезной угрозой для таких игровых гигантов, как Microsoft и Sony.

Источник мой Телеграм канал: https://t.me/thefutureidol