Mis on kiirte jälgimine ja kuidas see töötab?

Kui mängite regulaarselt videomänge või kui olete mõne viimase paari aasta jooksul vaadanud mõnda Pixari või Disney animafilmi, olete juba kiirtejälgimisest märganud.

Mõiste on viimase kahe aasta jooksul mängutööstuses märkimisväärset suminat tekitanud ja seda reklaamitakse kui mängude graafika tulevikku. Mis on kiirte jälgimine, kuidas see toimib ja miks see nii oluline on?

Mis on kiirte jälgimine?

Kiirjälgimine on graafiline renderdamismeetod, mis kasutab algoritme arvutamaks, kus valgus ja varjud peaksid videomängudes olema.

Siin tuleb kasuks algkooliteadus: vaadake kruusi. Kruusi vaadates põrkab valgus kruusilt otse silma ja teie aju saab aru, et teie ees istuv ese on kruus. Nüüd liigutage kruusilt silmi, et leida oma toas valgusallikas. See on kiirte jälgimine.

3D-videomängudes, mis meil praegu on, algab kiirte jälgimise algoritm mängija vaatenurgast ja seab ekraanile mitme objekti valguse, värvide ja varjude jälitamise, tuvastamise ja kaardistamise.

Selle tulemusel on kiirtejälgimise abil toodetud graafika servade ümber sujuvam ja realistlikum.

Enne kiirte jälgimist

Kui soovite teada saada, millised liikuvad pildid enne kiirte jälgimist välja nägid, vaadake lihtsalt 2000. aastate alguses tehtud videomänge ja võrrelge neid praegu turul olevate AAA videomängude pealkirjadega.

Traditsioonilises arvutigraafikas kasutatakse meetodit, mida nimetatakse rasteriseerimiseks, kus 3D-valgusallikate kontseptsioon ja joonistamine teisendatakse 2D-pinnale. 3D-hulknurgad tõlgitakse 2D-piksliteks ja see ei lähe alati hästi, sest sisuliselt sunnite paljude pindadega keerukat objekti tasasele pinnale.

Lisaks sellele ei olnud traditsioonilised arvutid lihtsalt piisavalt kiired, et videomängude intensiivsusega sammu pidada. Ehkki rasteriseerimisel on tehtud palju parandusi, jääb näiteks intensiivse esimese isiku tulistamismängu esitlemisel see kiirtejälgimisega võrreldes alla.

Kuidas kiirte jälgimine töötab

Kiirte jälgimine kõlab kontseptsioonina lihtsalt ja põnevalt, kuid see pole lihtne tehnika. Niisiis, kuidas kiirte jälgimine töötab?

Kiirtejälgimine viib läbi protsessi, mida nimetatakse “denoisingiks”, kus selle algatus, alustades kaamerast - teie vaatenurgast - jälgib ja täpsustab kõige olulisemaid valguse ja varjude toone. Masinõppe abil ‘täidetakse lüngad’, moodustades fotorealistliku pildi.

Niisiis, mida heledam on videomängu stseen, seda parem on graafika kvaliteet ja kvaliteet, seda kallim see on. See viib meid kiirte jälitamise hilinenud videomängutööstusse jõudmise põhjuseni.

Miks kiirte jälitamisest nii kaua hoiduti?

Peaksite teadma, et ka kiirtejälgimine pole uus tehnika. Hollywood on kiirtejälgimist kasutanud juba ammu enne, kui tehnoloogia jõudis videomängutööstusse. Pixari 2013. aasta film “Koletiste ülikool” oli tegelikult esimene animafilm, mis kasutas kiirtejälgimistehnoloogiat kogu valgustuse ja varjutuse jaoks. Miks siis kiirtejälgimine nii hilja videomängudeks muutis?

Esiteks, mehaanika osas on kiirte jälgimine ise arvutuslikult keeruline. Kiirjälgimistehnoloogia rakendamine standardsele 90-minutilisele 24-kaadrisekundilises tegevusfilmis on juba äärmiselt aeganõudev. Animaatorid saavad veeta päevi või nädalaid ainult ühe stseeni jaoks, nii et kujutage ette, kui palju intensiivsem on kiirte jälgimine tavalise videomängu puhul, mis töötab 60 kaadrit sekundis. See oli lihtsalt ebapraktiline.

Järgmine, nagu eespool mainitud, on kiirte jälgimine kulukas. Lisaks sellele, et see on aeganõudev, on kallis eelarve põhjus, miks kiirte jälgimist said endale lubada ainult Hollywoodi megafilmide tootmise ettevõtted. Pixari Monsters University valmistamine läks maksma 200 miljonit dollarit, nagu ka Toy Story 4, mis ilmus 2019. aastal.

Kusjuures reaalajas kiirte jälgimise toega graafikakaardid jäävad vahemikku 400 kuni 3000 dollarit.

Kiirjälgimise kasutamisel

Kiirjälgimist kasutatakse videomängus üsna igal pool, kuid eriti lõigatud stseenides. Kas olete kunagi märganud, miks teie tegelane videomängude väljalõigatud stseenide ajal elutruum ja peenem välja näeb? See on kiirte jälgimine tegevuses. 2019. aasta hitt AAA pealkiri Control on parim näide edukast kiirte jälgimisest videomängus.

Väljaspool videomänge kasutatakse kiirtejälgimist ka paljudes tööstusharudes. Arhitektuuris on kiirte jälgimine integreeritud tarkvara 3D-modelleerimise tarkvararakendustesse. See muudab arhitekti ettekujutuse ehituskavast realistlikumaks kui käsitsi joonistatud ideekavandid ja modelleerimisvalgus on täpsem. Insenertehnikas kasutatakse sarnasel eesmärgil ka kiirtejälgimist.

Mängude arendajad ja kiirte jälgimine

Pärast kiirtejälgimisettevõtte RayScale omandamist 2008. aastal alustas Nvidia tööstuses esimesena kiirte jälgimist. 2018. aastal tutvustas see tarbijatele oma GeForce RTX-seeria graafikakaarte. Sellest ajast peale on kiirete jälgimise mänguga ühekaupa liitunud suurte mängude arendajad.

2019. aastal teatasid Epic Games and Utility Technologies, et nende allkirjastatud riistvaramootorid pakuvad nüüd kiirtuvastuse loomulikku tuge. 2018. aastal integreeris Microsoft kiirte jälgimise DirectX 12-sse, mis on Xbox One'i peamine multimeedia- ja mänguprogrammeerimise tarkvara. 2020. aasta alguses esitles tehnikatitaan DirectX 12 Ultimate'i, mis on DirectX 12 versiooniuuendus.

Kui soovite kiirte jälgimise kohta lisateavet saada, vaadake seda meie võrdlus Nvidia uusimate GeForce RTX-i toodetega. Kui olete Linuxi kasutaja, vaadake, kuidas erinevad Nvidia ja AMD GPU-d laduvad Linuxi.

Miks on Nvidia 30. seeria GPU-d paremad kui AMD

Graafikakiibide hiiglane Nvidia näib olevat võimeline GPU turul domineerima oma uue AMD-peksmise 30-seeria GFX-kaartidega.

Kiire jälgimine kujundab mängude tuleviku

Sisuliselt on see, mida kiirtejälgimine lubab, kvaliteetne visuaalne kogemus maksimaalseks nautimiseks. Kiirte jälgimine videomängudes on veel väga varajases staadiumis, kuid turule sisenemine tähistab miljarditööstuse perspektiivikat tulevikku.

7 parimat eelarvegraafikakaarti odavate mängude jaoks

Eelarve graafikakaardid on tänapäeval väga võimekad. Siin on parimad eelarvelised graafikakaardid, mis võimaldavad teil odavalt mängida.

Autori kohta