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实时光线追踪技术能为游戏带来怎样的提升?

时间:2021-04-21 18:24:10

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实时光线追踪技术能为游戏带来怎样的提升?

在,NVIDIA推出了NVIDIA RTX实时光线追踪技术,可以为游戏带来近乎真实的光影效果,截至目前,已经有数百款游戏大作支持了光线追踪技术。

在此之前,光线追踪技术对于大多数人来说,非常陌生,即便早已经被大量运用于电影特效中。我们在科幻大片中看到的真实史诗般的战斗、飙车、星际穿梭等场景,就是源于光线追踪技术。那么,什么是光线追踪技术呢?会对游戏带来怎样的提升?

电影阿凡达中大量运用光追技术

简单来说,对于这一项技术可以理解为,你看向周围被光线照亮的物体,沿着光线射入你眼睛的方向的相反方向进行追踪,就是光线追踪。但是因为游戏画面实时的变化速度过快,不像电影是对拍好的视频画面进行逐帧渲染。所以即便这一项技术在电影中已经应用了很长时间,但在游戏上却鲜有提及。

光追之前,为了展现光影效果,大部分游戏使用的是光栅化技术,在二维的屏幕上显示出三维物体的效果。这项技术是通过虚拟的多边形网格来创建3D物体模型,每个多边形的顶点与其他多边形顶点相交,每个顶点含有大量的信息,包括空间坐标、颜色等,然后计算机将3D模型中的多边形转化为2D屏幕上的点,根据多边形顶点的信息分配颜色、亮度等值,以此来达到三维效果的显示。光栅化技术虽然需要的计算量也很大,但是对于目前的硬件计算水平来说,还是可以胜任的,所以目前大多数游戏使用的都是光栅化技术。当然,光栅化技术能实现的效果,比起电影中的光线追踪技术,还是要差了一个档次。

光线追踪技术与光栅化技术不同,更加贴近于人眼所看到的真实的光线效果,包括光线照射到物体上会发生的折射、反射、形成阴影等。这一项技术通过计算场景画面中每一道光线到达每一个物体后会形成怎样的效果,来实现接近真实的画面渲染。相比于光栅化技术来说,光线追踪技术对于计算机的硬件性能水平提出了更高的要求。

随着GPU计算能力的不断提升,这一项技术在游戏中的应用将成为下一个引领行业方向的前沿阵地。NVIDIA推出了NVIDIA RTX技术,专为光线追踪而来。这项技术的核心是在基于NVIDIA最新的Turing架构的RTX系列显卡中的专门的光线运算单元,配合最新的微软DirectX Raytracing API框架和NV为游戏开发者提供的最新GameWorks SDK开发工具,为开发者能在PC游戏中实现真实的光影效果提供最大的助力。

目前,已经有很多游戏开始支持光线追踪技术,包括当下十分火热的《我的世界》、《使命召唤16:现代战争》、《古墓丽影:暗影》、《地铁:离去》、《逆水寒》等,搭配上目前的RTX系列高性能显卡,可以获得极其震撼的画面显示效果。接下来,我们就来看一看,在《德军总部2》这款游戏中,同一场景下光追开启与关闭的对比效果。

开启光追可以清楚地看到玻璃上的倒影

开启光线追踪后,地面的反射清晰可见

开启光追后倒影和玻璃的透光效果得到了清晰的展现

可以看到,游戏在开启了光线追踪以后,不论是窗户的倒影、地面的反光,还是玻璃的透视效果都得到了清楚的展现,更加接近于真实的光影效果,显示效果十分震撼。

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