Jelaskan jalur vs ray tracing

Halo kawan dekat TanyaTekno, bertemu kembali kita di artikel ini. Di artikel ini saya bakal membicarakan Jelaskan jalur vs ray tracing

Setiap beberapa tahun, tampaknya ada teknologi baru yang luar biasa yang menjanjikan untuk membuat game terlihat lebih realistis dari sebelumnya. Selama beberapa dekade, kami memiliki shader, mosaik, pemetaan bayangan, dan penelusuran sinar—dan sekarang ada anak baru di blok ini: penelusuran jalur.

Jadi, jika Anda mencari yang ramping dalam perkembangan terbaru dalam teknologi grafis, Anda datang ke tempat yang tepat. Mari selami dunia pertunjukan dan ikuti jalan cahaya dan pembelajaran.

Apa itu jalur pelacak?

Jawaban singkat dan manis untuk pertanyaan ini adalah…”Menelusuri hanyalah penelusuran sinar. “Persamaan untuk memodelkan perilaku cahaya adalah sama, penggunaan struktur data untuk mempercepat pencarian interaksi sinar-segitiga juga sama, dan GPU modern menggunakan unit yang sama untuk mempercepat proses. Ini juga sangat komputasional. intensif.

Tapi tunggu. Jika memang sama, mengapa tracing memiliki nama yang berbeda, dan apa manfaatnya bagi para programmer game? Penelusuran jalur berbeda dengan penelusuran sinar karena alih-alih melacak banyak sinar, di seluruh adegan, algoritme hanya mengikuti jalur cahaya yang paling mungkin.

Penelusuran jalur berbeda dengan penelusuran sinar karena alih-alih melacak banyak sinar, di seluruh adegan, algoritme hanya mengikuti jalur cahaya yang paling mungkin.

Kami telah menemukan cara kerja sinar (lihat: Deep Dive: Rasterization and Ray Tracing), tetapi tinjauan singkat tentang proses diperlukan di sini. Bingkai dimulai seperti biasa: kartu grafis menampilkan semua bentuk geometris – semua segitiga yang membentuk pemandangan – dan menyimpannya ke memori.

Setelah sedikit pemrosesan tambahan, untuk mengatur informasi sedemikian rupa sehingga geometri dapat dicari lebih cepat, ray tracing dimulai. Untuk setiap piksel yang terdiri dari bingkai, satu sinar dikirim dari kamera, ke luar ke pemandangan.

Yah, tidak dalam arti harfiah – persamaan vektor dihasilkan, dengan parameter yang ditetapkan berdasarkan di mana kamera dan piksel berada. Kemudian setiap sinar diperiksa terhadap geometri adegan dan ini adalah bagian pertama dari kompleksitas ray tracing. Untungnya, GPU terbaru dari AMD dan Nvidia hadir dengan unit perangkat keras khusus untuk mempercepat proses ini.

Jika balok dan objek berinteraksi, perhitungan lain akan dilakukan untuk menentukan dengan tepat segitiga apa yang termasuk dalam pola, dan warna segitiga akan secara efektif mengubah warna piksel.

Tetapi cahaya jarang mengenai suatu objek dan cahaya itu diserap sepenuhnya. Sebenarnya, ada banyak pemantulan dan pembiasan, jadi jika Anda ingin menyajikan yang paling realistis, persamaan vektor baru dibuat, satu untuk sinar yang dipantulkan dan dibiaskan.

Pada gilirannya, sinar ini dilacak sampai mereka juga menabrak objek, dan urutannya berlanjut hingga serangkaian sinar akhirnya memantul kembali ke sumber cahaya di tempat kejadian. Dari sinar primer asli, jumlah total sinar yang dilacak melintasi pemandangan meningkat secara eksponensial dengan setiap pantulan.

Bilas dan ulangi semua piksel lain dalam bingkai, dan hasil akhirnya adalah pemandangan yang diterangi secara realistis…walaupun cukup banyak pemrosesan tambahan masih diperlukan untuk mengatur gambar akhir.

Tetapi bahkan dengan GPU dan CPU yang paling kuat, seluruh bingkai ray-tracing membutuhkan banyak waktu untuk diselesaikan — jauh, jauh, jauh lebih lama daripada bingkai tradisional, menggunakan pixel shader.

Sekarang di sinilah tracing cocok dengan gambar, jika seseorang memaafkan permainan kata-kata itu.

Ketika lebih banyak pekerjaan berarti lebih sedikit pekerjaan

James Kagia memperkenalkan konsep awal penelusuran jalur pada tahun 1986, saat ia menjadi peneliti di California Institute of Technology. Dia menunjukkan bahwa masalah menghentikan prosesor, bekerja melalui peningkatan jumlah sinar, dapat diselesaikan melalui penggunaan pengambilan sampel adegan statistik (khususnya, algoritma Monte Carlo).

Pelacakan sinar konvensional melibatkan penghitungan jalur yang tepat dari pemantulan atau pembiasan setiap sinar, dan menelusurinya ke satu atau lebih sumber cahaya. Dengan penelusuran jalur, beberapa sinar dihasilkan untuk setiap piksel tetapi mereka memantul ke arah acak. Ini diulangi ketika sinar menabrak objek, dan terus terjadi sampai sumber cahaya tercapai atau batas pantulan yang telah ditentukan tercapai.

Mungkin ini dengan sendirinya tidak tampak seperti perubahan besar dalam jumlah komputasi yang dibutuhkan, jadi di mana bagian ajaibnya?

Tidak semua sinar akan digunakan untuk membuat warna akhir piksel dalam bingkai. Hanya sejumlah tertentu dari mereka yang akan diambil sampelnya dan algoritme yang digunakan akan menghasilkan jalur pantulan cahaya yang hampir sempurna, dari kamera ke sumber cahaya. Jumlah sampel per piksel kemudian dapat diukur, untuk menyempurnakan gambar akhir.

Terlepas dari tumpukan ekstra matematika dan pengkodean, hasil akhirnya adalah jauh lebih sedikit sinar untuk diproses, meskipun penelusuran biasanya memotret lusinan sinar per piksel. Pelacakan sinar dan pelaksanaan komputasi interaksinya bergantung pada kinerja, dibandingkan dengan rendering normal, jadi menggunakan lebih sedikit sinar untuk mewarnai piksel jelas merupakan hal yang baik.

Tapi inilah bagian yang benar-benar cerdas: lebih sedikit sinar biasanya menghasilkan pencahayaan yang kurang realistis, tetapi karena sebagian besar warna piksel dalam bingkai hanya dipengaruhi oleh sinar primer, membanjiri sebagian besar atau semua sinar sekunder tidak memengaruhi hal-hal seperti sebanyak yang mungkin dipikirkan.

Sekarang, jika pemandangan memiliki banyak permukaan yang akan dipantulkan Dan Cahaya dibiaskan, seperti kaca atau air, dan kemudian sinar sekunder ini menjadi signifikan. Untuk mengatasi masalah ini, baik algoritme dimodifikasi untuk memperhitungkan distribusi jenis sinar yang harus diperoleh seseorang dalam sebuah adegan, atau permukaan spesifik tersebut diperlakukan dalam jalur rendering “sepenuhnya ray-trace” mereka sendiri.

Pengembang yang baik akan menggunakan berbagai alat rendering dalam distribusinya: rasterisasi dengan shader, penelusuran jalur, dan penelusuran sinar penuh. Mengetahui semua ini membutuhkan banyak pekerjaan, tetapi pada akhirnya lebih sedikit pekerjaan pada perangkat keras untuk menghadapinya.

Mengapa mengikuti jalan di berita sekarang?

Beberapa kali selama beberapa tahun terakhir kami telah melihat berita utama yang membuat berita tentang menambahkan mod radial ke klasik lama, tetapi sebagian besar sebenarnya merujuk pada pelacakan trek. Kami mendengarnya kembali pada tahun 2019 dengan mod beta untuk Crysis dan Quake 2, atau baru-baru ini dengan mod pelacakan sinar Half-Life tidak resmi dan mod Doom Klasik. Semua trek trek.

Ada juga tweet dari Dihara Wijetunga, chief R&D graphics engineer AMD, yang Mengumumkan proyeknya Pembaruan untuk Kembali ke Kastil Wolfenstein yang asli dengan jalur penelusuran pemirsa.

model 1

Kemudian, menggunakan Track Trace…

2. model

Menggunakan Keterlacakan…

3. model

Seperti disebutkan di atas, pada tahun 2019, Nvidia mengumumkan remaster Quake II dengan tampilan ray tracing untuk membantu meningkatkan teknologi RTX. Ini awalnya karya satu orang, Christoph Shedd, yang menciptakan transduser (secara teknis dikenal sebagai Q2VKPT) sebagai bagian dari proyek penelitian. Dengan kontribusi dari pakar teknologi grafis lainnya, Quake II RTX lahir, dan ini adalah game populer pertama yang menggunakan penelusuran jalur untuk semua pencahayaannya.

Pola dan tekstur asli masih ada dan satu-satunya aspek yang diubah adalah bagaimana permukaan diterangi dan bayangan dibuat. Foto diam bukanlah cara terbaik untuk menunjukkan seberapa efektif model pencahayaan baru, tetapi Anda dapat mengambil salinannya sendiri secara gratis, atau menonton video ini…

Banding keren frase seperti Pengambilan sampel acak multi-signifikansi Dan Algoritma pengurangan kontrasProyek ini menyoroti dua hal: pertama, penelusuran jalur terlihat sangat keren, dan kedua, masih sangat sulit bagi pengembang dan perangkat. Jika Anda ingin mengetahui kerumitan matematika, baca Bab 47 dari Ray Tracing Gems II.

Tapi di mana orang-orang seperti Quake II RTX menunjukkan apa yang dapat dicapai dalam pelacakan jalur segalanya, orang-orang seperti Control dan Cyberpunk 2077 menunjukkan bahwa grafik yang menakjubkan dapat dicapai dengan mencampur semua cara pencahayaan dan bayangan — rasterisasi dan bayangan masih mendominasi bertengger , dengan sinar mencari pantulan dan bayangan.

Jadi kami masih berjauhan satu sama lain sebelum kami melihat semua game yang dipamerkan hanya menggunakan penelusuran jalur.

Menuju masa depan yang lebih baik

Meskipun relatif baru di dunia tontonan waktu nyata, Pelacakan pasti akan tetap ada. Kami telah melihat hasilnya dalam satu permainan dan penelusuran jalur telah digunakan untuk efek yang luar biasa dalam pertunjukan offline, seperti Blender, serta pembuatan film, dengan orang-orang seperti Autodesk Arnold dan Pixar’s RenderMan.

Belum ada tanda-tanda GPU dalam bentuk apa pun yang mendekati daya komputasi maksimumnya, jadi sementara ray tracing, tradisional atau path tracing, masih sangat menuntut, perangkat keras yang lebih kuat akan muncul di pasar selama bertahun-tahun.

Semua ini berarti bahwa pengembang game PC masa depan pasti akan mengeksplorasi teknologi tampilan apa pun yang menghasilkan grafik memukau dengan kinerja yang dapat dicapai, dan penelusuran memiliki potensi untuk melakukan hal itu.

Ada pengontrol saat ini untuk dipertimbangkan juga. Xbox Series X dan PlayStation 5 keduanya menawarkan dukungan untuk ray tracing “tradisional”, tetapi karena GPU mereka akan relatif tua hanya dalam beberapa tahun, pengembang akan mencari untuk memanfaatkan setiap jalan pintas yang mungkin untuk memeras slip terakhir dari mesin ini. , sebelum beralih ke konsol generasi berikutnya.

Jadi Anda memilikinya – pelacakan jejak, sepupu cepat dari penelusuran sinar. Kelihatannya hampir sama bagusnya, dan berjalan jauh lebih cepat. Karena kemajuan konstan di komputer rumah, teknologi grafis, dan kinerja, tidak akan lama sebelum kita melihat grafik komputer dari film blockbuster terbaru di game favorit kita juga.

Baca terus. Penjelasan di TechSpot

Demikianlah pembahasantentang Jelaskan jalur vs ray tracing

. Jangan Lupa untuk
share artikel ini ya sobat.

Rujukan Artikel