Nyckelalternativ
- Strålspårning betyder mycket mer än bara bättre bildkvalitet – det inkluderar reflektioner, skuggor, omgivande ocklusion och globala belysningstekniker.
- Befintlig hårdvara har kämpat med den resurskrävande driften av strålspårning, men saker och ting har förbättrats avsevärt sedan NVIDIAs första försök att ta ray tracing mainstream.
- Uppskalningstekniker som DLSS, FSR och XeSS är nyckeln till att balansera bildkvalitet och prestanda i strålspårade spel.
Är du inte imponerad av hur strålspårning implementeras på nuvarande generations konsoler? Undrar du vad allt tjafs handlar om? Låt oss ta ett steg tillbaka och omvärdera vad ray tracing betyder för spel.
Ray Tracing är inte bara en växling
Alltför ofta termen “strålspårning” används som en be-all-end-all term som på något sätt översätts till “överlägsen bildkvalitet” men det är mycket mer än så. Strålspårning är en renderingsteknik i realtid, men en som omfattar en mängd olika element som påverkar den slutliga bildkvaliteten.
De mest uppenbara exemplen som du tänker på är reflektioner och skuggor. Strålspårade reflektioner erbjuder en sann lik-för-liknande spegel av vad som än är i scenen, om än med varierande grad av trohet på grund av tillgänglig processorkraft. Strålspårade skuggor fungerar på samma sätt och genererar exakta skuggor i realtid baserat på ljuskällornas position i scenen.
Det finns också tekniker med lite mer komplext klingande namn, som gör stor skillnad. Strålspårad omgivande ocklusion beräknar hur omgivande blixtnedslag påverkar olika objekt i en scen, och applicerar skuggor på geometrin på ett naturligt sätt. Tänk på hur du kan hitta skuggor i hörnet av ett rum, eller på undersidan av en sten.
Strålspårad global belysning arbetar tillsammans med denna teknik för att generera realistiska blixtar i realtid i hela scenen. Detta omfattar hur solens strålar sprids i en scen. Det studsade ljuset är lika viktigt här, det mjukar upp mörkare delar av scenen och reflekterar till och med nyansen av närliggande föremål (som grönt gräs som reflekteras på undersidan av en sten).
Strålspårning är ett paraplybegrepp för en mängd olika tekniker som effektivt simulerar hur ljus fyller en scen, vilket eliminerar behovet av att “falska” tända och ta bort tecken på traditionella “rasteriserade” belysning. Dessa tekniker kan slås på och av vid behov. Om du är en PC-spelare är du ofta utlämnad till dina egna enheter, medan konsolspelare är begränsade av möjligheterna hos deras valfria plattform.
Sida vid sida är skillnaden mellan rastrering och strålspårning ganska uppenbar, men en sak som har blivit mycket tydlig under de senaste åren är att spelutvecklare är väldigt bra på att fejka många av teknikerna som ray tracing hoppas kunna uppnå i realtid.
Detta inkluderar “bakat” blixtar som realistiskt lyser upp statiska scener, det smarta arrangemanget av dynamisk belysning för att skapa atmosfär och användningen av skärmutrymmesreflektioner som har uppenbara kontrolltecken men bara om du vet vad du letar efter.
Hårdvaran är bara på väg
Problemet med strålspårning är att simulering av ljus är en resurskrävande operation. Du måste förmodligen göra några uppoffringar om du vill uppleva strålspårning. Detta kan vara en lägre renderingsupplösning, genom användning av uppskalningstekniker som NVIDIAs DLSS, eller genom att inaktivera eller minska troheten hos många av dessa effekter.
Strålspårning i realtid träffade först mainstream när NVIDIA ändrade namn på sin “GTX” linje med grafikkort till “RTX” kort 2018. RTX-monikern har sedan dess blivit en förkortning för ray tracing, med termen “RTX On” används i allt från spelutveckling till spelmoddar och onlinememes. Men denna första generation av NVIDIA-grafikkort i 20-serien var inte särskilt kapabel när det gäller strålspårning.
Även de 30-serier som följde kämpade, med alla utom den högsta nivån av kort som krävde några allvarliga kompromisser i RTX-applikationer (se, till och med jag gör det nu). 40-serien av kort närmar sig äntligen en prestandanivå som har övertygat många spelare att vända RTX-switchen, till stor del tack vare medföljande maskininlärningsmöjligheter.
Men Microsoft och Sony tar också på sig skulden för att ha spridit upp en teknik som inte var redo för den stora tiden. Under lanseringen av Xbox Series X och PlayStation 5 presenterade båda tillverkarna termen i sitt marknadsföringsmaterial och reklamfilmer. Det kan hävdas att den nuvarande generationens konsoler’ oförmåga att integrera meningsfulla strålspårningsfunktioner är orsaken till att många blir trötta på termen.
Lyckligtvis är situationen på PC mycket bättre, med många spel inklusive ray-traced rendering som (äntligen) tickar på med mycket spelbara bildhastigheter.
Uppskalningstekniker ger strålspårning till bredare publik
Även om strålspårningsprestandan stadigt har förbättrats sedan introduktion av NVIDIAs kort i 20-serien, ett område som har kommit med stormsteg är uppskalning. Detta är ett sätt att få tillbaka bildkvaliteten när man gör uppoffringar för att uppleva strålspårade tekniker.
Varje GPU har en hårdvara “budget” som läggs på de olika aspekterna som utgör visuell trohet. Detta inkluderar renderingsupplösning, renderingstekniker (inklusive strålspårning), detaljnivå inom en scen, efterbehandlingseffekter och så vidare. Ett av de bästa sätten att förbättra prestanda och få spelbara bildhastigheter är att minska den renderade upplösningen, vilket gör att du kan behålla en bra detaljnivå och lämna några av de mer “dyrare” renderingstekniker på.
stark>
En lägre renderingsupplösning innebär att GPU:n producerar mycket färre pixlar, vilket resulterar i en mjukare bild som kanske inte är lämplig för dagens högupplösta 1440p- och 4K-skärmar. Det är precis här uppskalningstekniker kommer in. Genom att använda dedikerad maskininlärningshårdvara kan moderna GPU:er polera den här bilden och möjliggöra något som liknar det bästa av två världar.
Det finns en mängd olika tekniker som nu finns för att göra just detta, från NVIDIAs DLSS (Deep Learning Super Sampling) till AMDs FSR (FidelityFX Super Resolution) och Intels XeSS (Xe) Supersampling). Sony förväntas arbeta på sin egen hårdvaruaccelererade supersamplingslösning (kallad PSSR) i den hårt ryktade PlayStation 5 Pro.
NVIDIA ligger långt framme på den här avdelningen, med DLSS överlägsna teknologier från AMD och Intel. Företaget har till och med en strålspårningsspecifik uppskalningsteknik som kallas DLSS Ray Reconstruction, som fungerar både som en denoiser (en vital del av ray tracing pipeline) och en uppskalare. Detta innebär bättre bildkvalitet inom strålspårade applikationer när man förlitar sig på uppskalning för att förbättra prestandan.
Det är mycket troligt att framtida hårdvara inklusive grafikkort från NVIDIA, AMD och Intel kommer att luta sig mycket mot uppskalning. Det skulle vara förvånande att se Nintendos Switch-efterföljare inte har någon form av uppskalningslösning, särskilt med tanke på NVIDIAs engagemang i den ursprungliga hybridhanddatorn. Räkna med att nästa generations Xbox- och PlayStation-konsoler kommer att införliva detta också.
Uppskalningstekniker är inte perfekta, men de är förmodligen den bästa kompromissen du kan göra mellan trohet och prestanda och tekniken kommer bara att förbättras (särskilt när AMD och Intel kommer ikapp NVIDIA).
Hur kan Ray Tracing påverka speldesignen?
Det är svårt att säga hur ray tracing kommer att påverka spelutvecklingen, och det finns gott om konkurrerande åsikter i frågan. Det är möjligt att genom att ta bort behovet av att “falska” vissa tekniker och istället förlita sig på en simulering av hur belysning fungerar i den verkliga världen, kommer spelutvecklare att kunna stödja sig på dessa tekniker för att hjälpa dem att designa nivåer och världar.
Detta kommer att bero på en framtid där strålspårad grafik inte längre är oöverkomligt dyrt i form av hårdvarubudgetar. Eftersom utvecklare redan behöver en djup förståelse för de verktyg som är tillgängliga för dem, skulle det vara missvisande att säga att detta på något sätt kommer att “förenkla” spel design. Detta är särskilt sant med tanke på att det visuella elementet bara är en aspekt av speldesign.
För nu, luta dig tillbaka och njut av den vackra ljusshowen eftersom ray tracing är på väg att bli mainstream (igen). Nästa generation av grafikkort och hemkonsoler kommer förhoppningsvis att hålla vad de lovat under tidigare år.