O que é rastreamento de raios e uma vez que ele mudará os jogos?

Ray tracing é uma técnica de iluminação que traz o nível extra de realismo aos jogos. Ele emula a forma uma vez que a luz reflete e refrata no mundo real, fornecendo o envolvente mais confiável do que o que é normalmente visto usando iluminação estática em jogos mais tradicionais. Mas o que é rastreamento de relâmpago, exatamente? E o mais importante, uma vez que isso funciona?

Uma boa placa de vídeo pode usar traçado de relâmpago para aprimorar a mergulho, mas nem todas as GPUs podem mourejar com essa técnica. Continue lendo para resolver se o ray tracing é necessário para sua experiência de jogo e se justifica gastar centenas em uma GPU atualizada.

Fótons virtuais

Para entender uma vez que funciona o revolucionário sistema de iluminação do ray tracing, precisamos voltar e entender uma vez que os jogos renderizavam a luz anteriormente, muito uma vez que o que precisa ser emulado para uma experiência fotorrealística.

Jogos sem traçado de relâmpago dependem de iluminação estática “embutida”. Os desenvolvedores colocam fontes de luz em o envolvente que emite luz uniformemente em qualquer visualização. Ou por outra, modelos virtuais uma vez que NPCs e objetos não contêm nenhuma informação sobre nenhum outro padrão, exigindo que a GPU calcule o comportamento da luz durante o processo de renderização. As texturas da superfície podem refletir a luz para imitar o cintilação, mas somente a luz emitida por uma nascente estática. Faça a confrontação de reflexos em GTA V inferior uma vez que o exemplo.

No universal, a evolução da GPU ajudou esse processo a se tornar mais realista na aspecto ao longo dos anos, mas os jogos ainda não é fotorrealistas em termos de reflexos do mundo real, refrações e iluminação universal. Para fazer isso, a GPU precisa da capacidade de rastrear raios de luz virtuais.

No mundo real, a luz visível é uma pequena secção da família da radiação eletromagnética percebida pelo olho humano. Ele contém fótons que se comportam tanto uma vez que partícula quanto uma vez que vaga. Os fótons não têm tamanho ou forma real – eles só podem ser criados ou destruídos.

Dito isso, a luz pode ser identificada uma vez que o fluxo de fótons. Quanto mais fótons você tiver, mais rútilo será a luz percebida. A reflexão ocorre quando os fótons ricocheteiam em uma superfície. A refração ocorre quando os fótons – que viajam em risco reta – passam por uma substância transparente e a risco é redirecionada, ou “dobrada”. Os fótons destruídos podem ser percebidos uma vez que “absorvidos”.

O rastreamento de raios em jogos tenta emular a maneira uma vez que a luz funciona no mundo real. Ele traça o caminho da luz simulada rastreando milhões de fótons virtuais. Quanto mais rútilo a luz, mais fótons virtuais a GPU deve calcular e mais superfícies ela refletirá, refratará e se espalhará.

Imagem beta de rastreamento de raios do Minecraft RTX. O rastreamento de raios por si só faz uma grande diferença no Minecraft. Matthew Smith / Do dedo Trends

O processo não é zero novo. CGI tem usado o rastreamento de raios por décadas, embora o processo exigisse muitos computadores nos primeiros dias para gerar o filme completo, oferecido que o único quadro poderia levar horas ou mesmo dias para renderizar. Agora, os PCs domésticos podem emular gráficos de traçado de relâmpago em tempo real, aproveitando a aceleração de hardware e truques de iluminação inteligentes para limitar o número de raios a o número gerenciável.

Cá está o verdadeiro abridor de olhos: uma vez que qualquer filme ou programa de TV, as cenas em animação CGI é tipicamente “filmadas” usando ângulos diferentes. Para cada quadro, você pode movimentar uma câmera para conquistar a ação, aumentar o zoom, diminuir o zoom ou panoramizar uma superfície inteira. E, uma vez que a animação, você deve manipular tudo quadro a quadro para emular o movimento. Junte todas as filmagens e você terá uma história fluente.

Nos jogos, você controla uma única câmera que está sempre em movimento e sempre mudando o ponto de vista, mormente em jogos de ritmo vertiginoso. Em ambos os jogos CGI e ray-tracing, a GPU não só deve calcular uma vez que a luz reflete e refrata em qualquer cena, mas também deve calcular uma vez que é capturada pela lente – seu ponto de vista. Para jogos, é uma enorme quantidade de trabalho computacional para o único PC ou console.

Infelizmente, ainda não temos PCs de consumo que possam realmente renderizar gráficos traçados por relâmpago em altas taxas de quadros. Em vez disso, agora temos hardware que pode trapacear com eficiência.

Vamos desabar na real

A semelhança fundamental do Ray tracing com a vida real o torna uma técnica de renderização 3D extremamente realista, até mesmo fazendo jogos em blocos uma vez que Minecraft pareça quase fotorrealista nas condições certas. Só há o problema: é extremamente difícil de simular. Recriar a maneira uma vez que a luz funciona no mundo real é complicado e consome muitos recursos, exigindo grande capacidade de computação.

É por isso que as opções de rastreamento de raios existentes em jogos, uma vez que o rastreamento de raios fundamentado em RTX da Nvidia, não é reais. Eles não é o rastreamento de relâmpago verdadeiro, pelo qual cada ponto de luz é simulado. Em vez disso, a GPU “trapaceia” usando várias aproximações inteligentes para fornecer um pouco próximo ao mesmo efeito visual, mas sem sobrecarregar tanto o hardware. Isso provavelmente mudará nas futuras gerações de GPU, mas por enquanto, levante é o passo na direção certa.

A maioria dos jogos de rastreamento de raios agora usa uma acordo de técnicas de iluminação tradicionais, normalmente chamadas de rasterização, e rastreamento de raios em superfícies específicas, uma vez que poças reflexivas e trabalhos em metal. Battlefield V é o ótimo exemplo disso. Você vê o revérbero das tropas na chuva, o revérbero do terreno nos aviões e o revérbero das explosões na pintura de o coche. É provável mostrar reflexos em motores 3D modernos, mas não no nível de pormenor mostrado em jogos uma vez que Battlefield V quando o traçado de relâmpago está ativado.

O rastreamento de raios também pode ser aproveitado para sombras para torná-las mais dinâmicas e com aspecto mais realista. Você verá que costumava ter o grande efeito em Shadow of the Tomb Raider.

A iluminação com traçado de relâmpago pode produzir sombras muito mais realistas em cenas escuras e claras, com bordas mais suaves e maior definição. Conseguir essa aspecto sem o traçado de relâmpago é sobremaneira difícil. Os desenvolvedores só podem fingir por meio do uso melindroso e controlado de fontes de luz estáticas predefinidas. Colocando todas essas tomadas de “luzes de palco” muito de tempo e esforço – e mesmo assim, o resultado não é totalmente claro.

Alguns jogos vão para o fundo do poço e usam o traçado de relâmpago para iluminação global, traçando efetivamente o traçado de relâmpago de uma cena inteira. Mas essa é a opção mais face do ponto de vista computacional e precisa da mais poderosa das placas gráficas modernas para funcionar com eficiência. Metro Exodus usa essa técnica, embora a implementação não seja perfeita.

Por motivo disso, meias medidas, uma vez que somente sombras de traçado de relâmpago ou superfícies reflexivas, é famosos. Outros jogos aproveitam as tecnologias da Nvidia uma vez que denoising e Deep Learning Super Sampling para melhorar o desempenho e para encobrir alguns dos soluços visuais que ocorrem ao renderizar menos raios do que seria necessário para produzir uma cena com traçado de relâmpago verdadeiro. Eles ainda estão reservados para capturas de tela e filmes pré-renderizados, onde servidores de subida potência podem passar dias renderizando quadros únicos.

O hardware por trás dos raios

Pessoa de pé no palco escuro em frente ao slide de apresentação que diz "Renderização híbrida RTX."

Para mourejar com essas implementações relativamente modestas de traçado de relâmpago, as placas gráficas da série RTX 20 da Nvidia introduziram hardware especificamente construído para traçado de relâmpago.

A arquitetura Turing da Nvidia – apresentada em GPUs da série 20 – introduziu núcleos RT junto com os núcleos CUDA e Tensor da Nvidia. Os núcleos RT estão lá exclusivamente para mourejar com o rastreamento de raios em tempo real. Em placas de Turing, os núcleos RT tiveram o desempenho decente, mas não foi até o recente lançamento do Ampere que os vimos lucilar.

A Nvidia divulgou uma estudo da geração de o único quadro de Metro Exodus, onde mostrou uma vez que o pipeline de renderização está disposto e uma vez que é afetado pelo traçado de relâmpago. Enquanto o RTX 2080 e GTX 1080 Ti podem ser aproximadamente comparáveis ​​em desempenho para jogos sem traçado de relâmpago, quando o traçado de relâmpago é aplicado a uma cena, pode demorar muito mais para o Ti 1080 – sem os núcleos RT dedicados – para gerar o mesma imagem.

Os núcleos RT dedicados nas GPUs da série RTX 20 foram o grande ponto de venda, mas não entregaram o desempenho sugerido pela Nvidia. Até mesmo o 2080 Ti da última geração teve problemas com os títulos de rastreamento de raios suportados em seguida o lançamento. Os novos RTX 3080 e 3090 apresentam núcleos RT mais novos, no entanto, e a melhoria de desempenho é clara. Não somente essas placas é mais rápidas do que suas contrapartes de última geração, mas os novos núcleos RT também é mais rápidos. De muitas maneiras, as placas da série RTX 30 parecem as GPUs que a Nvidia estava prometendo com RTX em primeiro lugar.

O método de rastreamento de raios da Nvidia não é a única opção disponível. Também há efeitos de pós-processamento de “rastreamento de caminho” Reshade que oferecem visuais comparáveis ​​sem zero parecido com o mesmo impacto de desempenho.

A AMD também tem opções para rastreamento de raios, que veremos a seguir.

Você ainda vai querer uma placa de vídeo poderosa para traçado de relâmpago, não importa a implementação, mas conforme a técnica se popularize com os desenvolvedores de jogos, poderemos ver uma gama mais ampla de hardware de suporte a preços muito mais acessíveis.

E quanto à AMD?

Close-up vista da AMD Radeon RX 6000.

A AMD tem lutado nos últimos anos para fornecer rastreamento de relâmpago vertiginoso por hardware, mas isso mudou com o lançamento do RX 6800, 6800 XT e 6900 XT. Essas novas placas apresentam suporte de rastreamento de raios DirectX 12 e oferecem magnífico desempenho, mesmo se a AMD não estiver no mesmo nível da Nvidia no departamento de rastreamento de raios (leia nossas comparações RX 6800 XT versus RTX 3080 e RX 6900 XT versus RTX 3090 para mais) .

Isso dificilmente é uma surpresa, considerando que a arquitetura Big Navi que alimenta as placas RX 6000 da AMD é muito mais uma aceleração de rastreamento de raios de primeira geração. É a mesma arquitetura que alimenta os visuais no PlayStation 5 e no Xbox Series X, atendendo a o nível mais insignificante de desempenho universal do que as placas principais da Nvidia. No entanto, uma vez que o ray tracing é o recurso de destaque nos consoles de última geração, esperamos melhor suporte e otimizações daqui para frente. Em o porvir próximo, veremos a estreia do AMD FidelityFX Super Resolution (FSR) para PCs de jogos e também as versões mais recentes do Microsoft Xbox.

Porquê você pode ver o rastreamento de raios em moradia?

Imagem do jogo Battlefield V.

Você precisará de uma placa gráfica recente – e face – para ver o traçado de raios em moradia. O rastreamento de relâmpago vertiginoso por hardware está disponível somente nas GPUs Nvidia RTX séries 20 e 30 ou nas GPUs AMD série RX 6000. As placas GTX das séries 10 e 16 suportam traçado de relâmpago, mas não possuem os núcleos RT para torná-las confortavelmente jogáveis. Parece provável que os cartões RX 6000 e RTX série 30 ficarão fora de estoque ao longo de 2021 e os cartões RTX série 20 terão atingido o término de sua vida útil, o que significa que o estoque está diminuindo rapidamente nos varejistas. No final de 2020, não havia muitas opções, mas isso deve mudar nos próximos meses. Depois de proteger uma placa gráfica, o resto é simples.

Se você espera jogar em resoluções supra de 1080p e com taxas de quadros de 60 FPS ou mais, sua melhor aposta é comprar uma placa de vídeo top de risco. Em 4K, o RTX 3080 e o RX 6800 XT é os cartões de destaque, mas você pode sobreviver com o RTX 3070 ou RX 6800 se estiver disposto a passar para 1440p em certos títulos.

Há uma seleção limitada de jogos habilitados para rastreamento de relâmpago, mas o número está crescendo. Os principais exemplos de traçado de relâmpago incluem as primeiras demonstrações RTX, uma vez que Battlefield V, Shadow of the Tomb Raider, e Metro Exodus. Jogos mais recentes uma vez que Ao controle e MechWarrior 5: Mercenários também parecem atraentes. Fique na luz é o jogo de terror indie construído usando sombras e reflexos traçados por raios. O remasterizado Quake II com rastreamento de relâmpago RTX é outro exemplo fantástico.

Existem menos jogos de rastreamento de raios no mercado, mas a indústria está crescendo. À medida que o PS5 e o Xbox Series X começam a anunciar o rastreamento de raios, os concorrentes logo o seguirão. O jogo multiplataforma Watch Dogs 2 é dissemelhante do novo Watch Dogs: Legion, já que o novo jogo iniciou o rastreamento de raios para funcionar em consoles e computadores.

Tente usar Traçado de raios Port Royal da UL Benchmark para estabelecer se o seu PC funcionará com traçado de relâmpago.

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