Трассировка лучей: основы технологии, кому доступна

Пожалуй, любому мало-мальски образованному человеку не нужно объяснять, что на разных поверхностях или же проходя через запыленный воздух, стекло, воду и другие материалы лучи света будут вести себя по-разному. Впервые о технологии заговорили еще в шестидесятых годах прошлого века: исследователи искали способы создания более реалистичных изображений, анализируя взаимодействие света с объектами. Однако, они были ограничены технологическим прогрессом своего времени, так что достичь желаемого результата было невозможно.

Трассировка лучей: что такое

Суть трассировки лучей заключается в моделировании пути, который проходит луч света, от источника к наблюдателю (обычно это камера или глаз). На этом пути луч может отражаться от поверхностей, преломляться или поглощаться. Каждое такое взаимодействие влияет на конечный цвет и яркость пикселя на экране.
Весь процесс можно разделить на несколько этапов:

• Определение источника света;
• Пересечение с объектами, на этом этапе вычисляется точка пересечения и нормаль (перпендикуляр) к поверхности объекта в этой точке;
• Вычисление освещенности, когда определяется, как свет от различных источников освещения влияет на эту точку, учитывая такие факторы, как материал объекта, угол падения света, отражения, преломления и т. д;
• Вычисление отраженных и преломленных лучей: этот момент важен, если объекты отражающие или прозрачные и алгоритм трассировки лучей должен продолжить лучи в направлениях отражения и преломления.
• Суммирование результатов, когда исходя из всех собранных данных (освещенность, отражение, преломление и т. д.), для каждого пикселя вычисляется окончательный цвет.

Это сложный и вычислительно затратный процесс. Однако результаты могут поразить: реалистичные отражения, мягкие и правдоподобные тени, удивительные эффекты преломления – всё это достигается благодаря трассировке лучей.
Современные видеокарты и аппаратные инновации делают трассировку лучей доступной не только для киноиндустрии или рекламы, но и для видеоигр. Единственный серьезный недостаток технологии в том, что трассировка лучей требует мощных ресурсов, а значит будет доступна на ограниченном круге устройств.

Кому доступна

Чтобы конечный пользователь получил эффектную графику с трассировкой лучей, технология должна поддерживаться как устройством, так и запущенной программой/игрой. Среди популярных игр трассировку лучей поддерживают следующие продукты:

• Battlefield V
• Battlefield 2042
• Call Of Duty: Black Ops Cold War
• Call of Duty: Modern Warfare (2019)
• Control
• Crysis Remastered/Remastered Trilogy
• Cyberpunk 2077
• Dead Space (2023)
• Deathloop
• Doom Eternal
• Dying Light 2
• Elden Ring
• F1 22
• Far Cry 6
• Five Nights At Freddy’s: Security Breach
• Forspoken
• Fortnite
• Forza Horizon 5
• Ghostrunner
• Ghostwire: Tokyo
• Gotham Knights
• Godfall
• Halo Infinite
• Hitman: World of Assassination
• Icarus
• Jurassic World Evolution 2
• Justice
• Lego: Builder’s Journey
• Marvel’s Spider-Man: Miles Morales
• Metro Exodus / Metro Exodus Enhanced Edition
• Minecraft (Bedrock Edition)
• Portal with RTX
• Quake II RTX
• Ratchet & Clank: Rift Apart
• Resident Evil 2/3/4/7/Village
• Returnal
• Shadow of the Tomb Raider
• Star Wars Jedi: Survivor
• The Lord of the Rings: Gollum
• The Witcher III: Wild Hunt – Game of the Year Edition
• Watch Dogs Legion
• Warhammer 40,000: Darktide
• Wolfenstein: Youngblood
• World Of Warcraft: Shadowlands

Конечно же, этот список растет постоянно, как и количество совместимых видеокарт и процессоров. Подробные характеристики вашего устройства рекомендуем проверять на сайте производителя.

Перспективы развития

За последние годы как технологии, так и оборудование заметно шагнули вперед. Очевидно, что это сказалось и на качестве трассировки лучей. Сегодня технология использует тензорные ядра и возможности искусственного интеллекта. Сама трассировка становится более доступной: сейчас технология присутствует не только на игровых ПК, но также на мобильных процессорах флагманского сегмента.

Как видим, трассировка лучей – не просто очередная маркетинговая забава, а востребованная технология, которая, к тому же, активно развивается и, что особенно приятно, становится все более доступной. Понравился материал? Больше интересного о технологиях ищите на канале PDALIFE Official в Telegram.