Strålspårning och vägspårning är två av de mest spännande och krävande dynamiska ljusteknikerna som finns tillgängliga för spelare och spelutvecklare 2024. De representerar båda ett enormt steg i realism jämfört med mer traditionella ”bakade” ljustekniker och kan till och med få äldre spel att se mycket mer ut. realistiska än deras blockiga texturer och geometri har någon rätt till.
Men om både ray tracing och path tracing genererar mer verklighetstrogen belysning i spel, vilket är bättre? Och vad är ens skillnaden mellan dem? Här är hur strålspårning och vägspårning jämförs, och varför du kan se den ena mer än den andra i dina favoritspel under de kommande åren.
Vad är ray tracing?
Strålspårning är en realistisk metod för att modellera belysning i en scen. Ursprungligen utformad i slutet av 1960-talet, har det först nyligen tagits till realtidsspel på grund av hur krävande det är att beräkna.
Strålspårning fungerar genom att kasta en stråle in i en scen genom spelarens synvinkel. Varje gång strålen interagerar med ett objekt, beräknas effekten av det objektet på strålen, inklusive dess färg, transparens och orientering. Den strålen fortsätter att spåras när den studsar runt en scen tills den skär en ljuskälla. Den beräkningen är gjord för varje pixel i en scen, vilket ger en otroligt realistiskt utseende, men också otroligt krävande ljusteknik.
Strålspårning har använts i film-CGI i flera år, och det tar ofta timmar eller till och med dagar att rendera individuella bildrutor. Men i takt med att datorkraften har förbättrats, och efter lanseringen av Nvidias RTX-grafikkort och AMD:s RDNA GPU:er, har ray-tracing-acceleratorer gjort realtids-ray-tracing möjlig i spel. Även om den var begränsad till skuggor och reflektioner i de första utgåvorna, har den sedan utökats till global belysning i vissa spel.
Vad är vägspårning?
Path tracing är en modernare metod för att modellera dynamisk belysning i realtid i en scen. Den utvecklades i mitten av 1980-talet och tar ett annat tillvägagångssätt genom att sända ut hundratals eller till och med tusentals strålar åt gången från en ljuskälla och sedan spåra dem när de studsar slumpmässigt runt en scen. Det här är mycket mer komplicerat på ytan, men slutresultatet är enklare, eftersom den istället för att spåra varje enskild stråle från pixel till källa, bara spårar ett urval av dessa strålar baserat på den mest sannolika väg ljuset skulle ta.
Det är en kombination av strålspårning och Monte Carlo simulering som låter spelet eller applikationen använda ett hanterbart antal vägar för att spåra till en ljuskälla. Detta möjliggör ray tracing-liknande ljuseffekter med mindre overhead, men utan tvekan, lika viktigt, möjliggör det en mycket större granularitet baserat på systemets kapacitet och de valda inställningarna. En större urvalsstorlek innebär mer krav på grafikprocessorn som återger scenen, men också större detaljer. Mindre prover gör banspårning mer hanterbar, på bekostnad av visuell kvalitet.
Slutresultaten för banspårning är dock inte perfekta. De kombineras med algoritmer för att rensa upp den resulterande bilden, och resultaten är imponerande.
Det finns vissa scener och vissa objekt, som reflekterande och brytande objekt – ett glas vatten, till exempel – för vilka algoritmen för banspårning måste justeras för att undvika onödig förlust av information i mindre prover. Det är möjligt att med dessa objekt kommer algoritmen helt enkelt att spåra den med brute force ray istället för att garantera noggrannhet.
Slutresultatet i varje fall är dock en renderad scen som ser lika realistiskt upplyst ut som en strålspårad, om inte mer så, men med potential för mycket lägre overhead – speciellt vid högre detaljinställningar. Banspårning anses också vara effektivare för väl upplysta scener, eftersom det har mer data att gå ifrån, medan strålspårning kan vara effektivare för att återge scener med många skuggor, eftersom den känner till den verkliga vägen ljusstrålarna skulle ta. .
Ser vägspårning bättre ut än strålspårning?
Strålspårning är en exakt teknik för att modellera realtidsbelysning, eftersom den följer den naturliga vägen för hur ljus kan fortplanta sig runt en scen. Men det stora antalet beräkningar som måste göras för att utnyttja strålspårning effektivt är otroligt. Till och med modern hårdvara, med all dess hårdvaruacceleration, kan kämpa i hårt strålspårade spel. Det är därför många av spelen som stöder ”ray tracing”, faktiskt bara använder ray tracing för en del av en scen: skuggor eller reflektioner, vanligtvis.
Banspårning, å andra sidan, kan producera lika starka, eller till och med snyggare, bilder samtidigt som det ställer mindre krav på renderingshårdvaran. Det är modellen som används i några av de mest imponerande ”ray traced” spelen hittills, som Quake II RTX, Portal RTXoch Overdrive-lägesuppdateringen för Cyberpunk 2077. Det modifieras också till äldre spel, som Half-Life 2med stor effekt.
Path tracing erbjuder en snyggare, mindre intensiv form av dynamisk belysning, och är överlag, utan tvekan den bättre lösningen. Strålspårning har dock fortfarande sin plats där begränsade vägspårade provstorlekar skulle leda till problem med visuell noggrannhet. Det finns också många moderna exempel på traditionellt rastrerade spel där strålspårad eller vägspårad belysning tillför väldigt lite till upplevelsen, samtidigt som bildhastigheterna helt sänks – som Hogwarts arv.
Det är troligt att tills grafikkort blir tillräckligt kraftfulla där ray tracing eller path tracing lika lätt renderas som rastrering, kommer vi att se en kombination av ljuseffekter i framtida spel, eftersom varje teknik har sin plats.
Stöd vårt arbete ❤️
Om du gillade den här artikeln, överväg att lämna dricks för att hjälpa oss fortsätta publicera bra innehåll.
