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科普篇:游戏宣传支持的光线追踪技术是什么?

2019-6-27 23:05:43来源:IT之家特约作者:鱼呦hoho责编:阿迷评论:

本篇原创文章由作者本人鱼呦hoho授权转载。

英伟达和动视联合宣布《使命召唤:现代战争》也将支持光线追踪技术。也确定了《使命召唤:现代战争》为继《雷神之锤2RTX》,《地铁:离去》,《战地5》,《古墓丽影:暗影》这四款游戏之后的第五款游戏大作,也让这款《使命召唤:现代战争》将支持光线追踪作为一大卖点。那么这里面牵扯到的“光线追踪技术”是什么呢?
光线追踪(Ray tracing)别名叫做光束投射法。指的是在一个二维(2D)屏幕上面,呈现出三维(3D)效果的图像。而这种呈现的方法就被称为“光线追踪(Ray tracing)”。
光线追踪(Ray tracing)其实就是假设一块屏幕里面的内容是真实的,然后把显示器的面板当做一个透明的玻璃面板,然后设想在这种情况下,屏幕里面射出来的光线应该呈现什么样子,又是怎么通过光线进入我们眼睛的?基于假设,光线追踪(Ray tracing)就是针对和解决这个问题而所研究的一项技术。这项技术的目的就是确保我们眼睛看到的画面三维(3D)更加的真实。
那么这项技术是怎么来实现呢?我们可以假设一个A球,然后光线从人的眼睛射出,射在A球表面。再设立一个面为B面,然后射在A球表面的光线折射在B面上,产生自然的阴影。

那么把光线追踪(Ray tracing)运用在游戏中有什么好处呢?最显而易见的就是让游戏的3D效果更真实。没有支持光线追踪(Ray tracing)的游戏,光线都是自身发光的物体发出,计算机不会专门运算每个光源的来去点,也不会运算这些光源相互影响叠加有什么效果。只能单纯的即时演算物体阴影和控制光线的强弱来制造模拟真实的情景效果。就算是现在运用很广泛的HDR(高动态范围),虽然也能很好的起到不错的效果,但是比真实的光影效果还差很多。这就是运用光线追踪(Ray tracing)对于游戏最大的好处。
说到这里大家可能很疑惑了。如果运用光线追踪(Ray tracing)技术对游戏的体验这么有好处,为什么至今才五款游戏支持光线追踪(Ray tracing)技术呢?这就要说到光线追踪(Ray tracing)技术的弊端了。

光线追踪(Ray tracing)技术并不是一种完美的光线技术。即使计算机能计算出每一束光线的反射和折射角也不能达到最接近真实的视觉效果。这里牵扯到光的颜色,不同颜色的光在互相叠加的影响下,使得真实的视觉效果会出现比较大的偏差。虽然能很好地反映最接近真实的3D真实场景,但是并不是完美还原。再加上计算机本身就增加了每束光线的反射折射角度的计算,还有光线颜色叠加影响的计算等等,这大大的增加了计算机运算的负担。所以运用光线追踪(Ray tracing)会使得计算机运算数据非常庞大,庞大到目前为止还没有显卡能完美地支持这项运算。

至今光线追踪(Ray tracing)技术已经在3D游戏中应用到了初级阶段。如果后期有优秀的性能显卡推出,相信能更高的推动光线追踪(Ray tracing)运用到更多的游戏当中去。使得更多的玩家体验到更加真实的游戏体验。

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