Hva er strålesporing og hvordan fungerer det?

Hvis du spiller videospill regelmessig, eller hvis du har sett noen av Pixars eller Disneys animasjonsfilmer fra de siste par årene, har du allerede sett strålesporing i aksjon uten å vite.

Begrepet har skapt betydelig brus i spillbransjen de siste to årene eller så, og det er spioneringen som fremtiden for grafikk innen spill. Så hva er strålesporing, hvordan fungerer det, og hvorfor er det så viktig?

Hva er strålesporing?

Strålesporing er en grafisk gjengivelsesmetode som bruker algoritmer for å beregne hvor lys og skygger skal være i videospill.

Her er hvor grunnskolevitenskap er nyttig: se på et krus. Når du ser på kruset, spretter lyset kruset direkte inn i øyet ditt, og hjernen din forstår at gjenstanden som sitter foran deg er et krus. Flytt øynene fra kruset for å finne lyskilden på rommet ditt. Det er strålesporing.

I 3D-videospill som vi har nå, begynner strålesporingsalgoritmen med spillerens synspunkt og setter ut for å 'spore', identifisere og kartlegge lyset, fargene og skyggene til flere objekter på en skjerm.

Som et resultat er grafikk produsert via strålesporing jevnere rundt kantene og mer realistisk.

Før Ray Tracing

Hvis du vil vite hvordan bevegelige bilder så ut før strålesporing, er det bare å ta en titt på videospill laget på begynnelsen av 2000-tallet, og sammenligne dem med AAA-videospilltitler på markedet akkurat nå.

Tradisjonell datagrafikk bruker en metode som kalles rasterisering, der konseptet og tegningen av 3D-lyskilder konverteres til en 2D-overflate. 3D-polygoner oversettes til 2D-piksler, og dette går ikke alltid bra fordi du i hovedsak tvinger et komplekst objekt med mange overflater på en flat overflate.

På toppen av det var tradisjonelle datamaskiner bare ikke raske nok til å holde tritt med videospillens intensitet. Selv om det er gjort mange forbedringer på rasterisering, når det for eksempel kommer til å presentere et intenst førstepersons skytespill, faller det kort sammenlignet med strålesporing.

Hvordan Ray Tracing fungerer

Strålesporing høres enkelt og spennende ut som et konsept, men det er ikke en enkel teknikk. Så hvordan fungerer strålesporing?

Strålesporing utfører en prosess som kalles "denoising", hvor algoritmen, som begynner fra kameraet - ditt synspunkt - sporer og viser de viktigste nyanser av lys og skygger. Ved hjelp av maskinlæring 'fyller den ut hullene' for å danne et fotorealistisk bilde.

Så jo lysere scenen i et videospill, jo høyere grafikkvalitet, og jo høyere kvalitet, jo dyrere er den. Dette bringer oss til årsaken bak strålesporingens sene ankomst til videospillindustrien.

Hvorfor ble Ray Tracing unngått så lenge?

Du bør vite at strålesporing ikke er en ny teknikk heller. Hollywood har brukt strålesporing lenge før teknologien kom inn i videospillindustrien. Pixars 2013-film, Monsters University, var faktisk den første animerte filmen som brukte strålesporingsteknologi for all belysning og skyggelegging. Så hvorfor gjorde strålesporing det til videospill så sent?

For det første, når det gjelder mekanikk, er strålesporing i seg selv kalkulerende. Å bruke strålesporingsteknologi på en standard 90-minutters actionfilm med 24 bilder per sekund er allerede ekstremt tidkrevende. Animatører kan tilbringe dager eller uker på bare en scene, så forestill deg hvor mye mer intens det er for strålesporing å bli gjort på et standard videospill som 60 kjører på bilder per sekund. Det var rett og slett upraktisk.

Neste, som nevnt ovenfor, er strålesporing kostbart. Foruten det faktum at det er tidkrevende, er det dyre budsjettet hvorfor det alltid bare har vært mega-filmproduksjonsselskaper i Hollywood som hadde råd til strålesporing. Pixars Monsters University kostet $ 200 millioner å lage, i likhet med Toy Story 4, som ble utgitt i 2019.

Mens moderne grafikkort med støtte for strålesporing i sanntid spenner fra $ 400 til $ 3000.

Når strålesporing brukes

Strålesporing brukes stort sett overalt i et videospill, men spesielt i kuttede scener. Har du noen gang lagt merke til hvorfor karakteren din ser mer naturtro og sofistikert ut under scener med videospill? Det er strålesporing i aksjon. 2019-hit AAA-tittel Control er det beste eksemplet på vellykket strålesporing i et videospill.

Utenfor videospill brukes strålesporing også i mange bransjer. I arkitektur er strålesporing innebygd i programvareapplikasjoner for 3D-modellering av en bygning. Dette gjør arkitektens forestilling om et bygningsdesign mer realistisk enn håndtegnede konseptskisser, og modelleringslyset er mer nøyaktig. I engineering brukes strålesporing også til et lignende formål.

Spillutviklere og Ray Tracing

Etter å ha anskaffet strålesporingsselskap RayScale i 2008, ble Nvidia den første i bransjen som lanserte strålesporing kommersielt. I 2018 introduserte den GeForce RTX-serien grafikkort for forbrukerne. Siden den gang har store spillutviklere sluttet seg til strålesporingsspillet, en etter en.

I 2019 kunngjorde Epic Games and Utility Technologies at deres signatur maskinvaremotorer nå tilbyr innfødt støtte for strålesporing. I 2018 integrerte Microsoft raytracing i DirectX 12, dets viktigste programvare for multimedia og spillprogrammering for Xbox One. Tidlig i 2020 presenterte teknologititanen DirectX 12 Ultimate, en oppgradering til DirectX 12.

Hvis du vil lære mer om strålesporing, sjekk ut vår sammenligning av Nvidias nyeste GeForce RTX-produkter. Hvis du er Linux-bruker, sjekk ut hvordan forskjellige GPUer fra Nvidia og AMD stabler opp på Linux.

Hvorfor Nvidias 30-serie GPUer er bedre enn AMD

Grafikkbrikkegiganten Nvidia ser ut til å dominere GPU-markedet med sitt nye utvalg av AMD-slående GFX-kort i 30-serien.

Ray Tracing vil forme fremtiden for spill

I det vesentlige er det som strålesporing lover en visuell opplevelse av høy kvalitet for maksimal glede. Strålesporing i videospill er fremdeles veldig tidlig, men inngangen til markedet markerer en lovende fremtid for milliardindustrien.

De 7 beste budsjettgrafikkortene for billig spill

Budsjettgrafikkort er veldig dyktige i disse dager. Her er de beste budsjettgrafikkortene som lar deg spille billig.

Om forfatteren