Hvis du har kastet selv det mindste blik mod spil- og grafiknyheder på det seneste, så har du hørt det seneste og bedste buzzword: ray-tracing. Du har måske også hørt et lignende lydende ord kaldet stisporing. Og du kunne blive fuldstændig tilgivet for ikke helt at forstå, hvad en af ​​processerne er.

En simpel forklaring er, at både stisporing og strålesporing er grafiske teknikker, der resulterer i billeder, der ser mere realistisk ud på bekostning af betydeligt mere beregningskraft. Der er en Minecraft -video på YouTube , der demonstrerer de særlige aspekter af strålesporing på en klar måde, men også illustrerer den stress, det lægger på et system.

Hvis det er den eneste forklaring, du har brug for, fantastisk! Men hvis du vil grave dybt og finde ud af, hvordan hver teknik fungerer, og hvorfor GPU -hardwarefirmaer opkræver en mindre formue for ray-tracing-kompatible kort, så læs videre.

Rasterisering og computergrafik

Ethvert billede, du ser vist på en computerskærm, startede ikke som det billede. Det begynder som enten et raster- eller et vektorbillede. Et rasterbillede er sammensat af en samling skraverede pixels.

Et vektorbillede er baseret på matematiske formler, der betyder, at billedet kan øges i størrelse næsten uendeligt. Ulempen ved vektorbilleder er, at mere præcise detaljer er svære at opnå. Vektorbilleder^(Vector) bruges bedst, når der kun er brug for et par farver.

Den største styrke ved rasterisering er dens hastighed, især i sammenligning med teknikker som ray tracing. Din GPU eller grafikbehandlingsenhed vil fortælle spillet om at skabe et 3D-billede ud af små former, oftest trekanter. Disse trekanter omdannes til individuelle pixels og sættes derefter gennem en skygge for at skabe det billede, du ser på skærmen.

Rasterisering har været den foretrukne mulighed for videospilsgrafik i lang tid på grund af hvor hurtigt det kan behandles, men da den nuværende teknologi begynder at støde mod sine grænser, er der behov for mere avancerede teknikker for at bryde igennem til næste niveau. Det er her ray tracing kommer ind.

Strålesporing^(Ray) ser langt mere realistisk ud end rasterisering, som billedet nedenfor illustrerer. Se på reflekserne på tekanden og skeen.

Hvad er Ray Tracing?

På overfladeniveau er ray tracing et paraplybegreb, der betyder alt fra et enkelt skæringspunkt mellem lys og objekt til fuldstændig fotorealisme. I den mest almindelige kontekst, der bruges i dag, refererer ray tracing til en gengivelsesteknik, der følger en lysstråle (i pixels) fra et sætpunkt og simulerer, hvordan den reagerer, når den støder på objekter.

Tag et øjeblik og se på væggen i det rum, du er i. Er der en lyskilde på væggen, eller reflekteres lys fra væggen fra en anden kilde? Strålesporet^(Ray) grafik ville starte ved dit øje og følge din synslinje til væggen og derefter følge lysets vej fra væggen tilbage til lyskilden.

Diagrammet ovenfor illustrerer, hvordan dette fungerer. Årsagen til de simulerede "øjne" (kameraet i dette diagram) er at mindske belastningen på GPU'en^(GPU) .

Hvorfor? Nå, ray tracing er ikke helt nyt. Det har faktisk eksisteret i et stykke tid. Pixar bruger ray tracing-teknikker til at skabe mange af sine film, men high-fidelity, frame-by-frame-grafik med de opløsninger, Pixar opnår, tager tid.

Meget^{(A lot)} tid. Nogle billeder i Monsters University tog rapporterede 29 timer hver. Toy Story 3 tog i gennemsnit 7 timer pr. billede, hvor nogle billeder tog 39 timer ifølge en historie fra 2010 fra Wired.

Fordi filmen illustrerer refleksionen af ​​lys fra hver overflade for at skabe den grafiske stil, som alle har lært at kende og elske, er arbejdsbyrden næsten ufattelig. Ved at begrænse strålesporingsteknikker til kun, hvad øjet kan se, kan spil udnytte teknikken uden at få din grafikprocessor til at have en (bogstaveligt) nedsmeltning.

Tag et kig på billedet nedenfor.

Det er ikke et fotografi, på trods af hvor ægte det ser ud. Det er et strålesporet billede. Prøv at forestille dig, hvor meget kraft der kræves for at skabe et billede, der ser sådan ud. En stråle kan spores og behandles uden de store problemer, men hvad med, når den stråle preller af et objekt?

En enkelt stråle kan blive til 10 stråler, og de 10 kan blive til 100 og så videre. Stigningen er eksponentiel. Efter et punkt viser hop og refleksioner ud over tertiært og kvartært aftagende afkast. Med andre ord kræver de langt mere strøm til at beregne og vise, end de er værd. Af hensyn til gengivelsen af ​​et billede skal der trækkes en grænse et sted.  

Forestil dig nu at gøre det 30 til 60 gange i sekundet. Det er den mængde strøm, der kræves for at bruge strålesporingsteknikker i spil. Det er bestemt imponerende, ikke?

Opnåeligheden af ​​grafikkort, der er i stand til ray tracing, vil stige som tiden går, og i sidste ende vil denne teknik blive lige så let tilgængelig som 3D-grafik. For nu betragtes strålesporing dog stadig som banebrydende inden for computergrafik. Så hvordan kommer stisporing i spil?

Hvad er Path Tracing?

Stisporing^(Path) er en type strålesporing. Det falder ind under den paraply, men hvor ray tracing oprindeligt blev teoretiseret i 1968, kom sporing først på scenen i 1986 (og resultaterne var ikke så dramatiske som dem nu.)

Husker du den tidligere nævnte eksponentielle stigning i stråler? Stisporing^(Path) giver en løsning på det. Når du bruger stisporing til gengivelse, producerer strålerne kun en enkelt stråle pr. afvisning. Strålerne følger ikke en fast linje pr. afvisning, men skyder derimod af i en tilfældig retning.

Stisporingsalgoritmen tager derefter en tilfældig prøveudtagning af alle strålerne for at skabe det endelige billede. Dette resulterer i prøveudtagning af en række forskellige typer belysning, men især global belysning.

En interessant ting ved stisporing er, at effekten kan emuleres ved brug af shaders. En shader-patch dukkede for nylig op til en Nintendo Switch -emulator, der gjorde det muligt for spillere at efterligne stisporet global belysning i titler som The Legend of Zelda: Breath of the Wild og Super Mario Odyssey. Selvom effekterne ser pæne ud, er de ikke så komplette som ægte stisporing.

Stisporing^(Path) er kun én form for strålesporing. Selvom det blev hyldet som den bedste måde at gengive billeder på, har stisporing sine egne mangler.

Men i sidste ende resulterer både path tracing og ray tracing i absolut smukke billeder. Nu hvor hardwaren i maskiner i forbrugerkvalitet har nået et punkt, hvor ray-tracing er mulig i realtid i videospil, står industrien klar til at lave et gennembrud, der er næsten lige så imponerende som skridtet fra 2D- til 3D-grafik.

Der vil dog stadig gå noget tid - i det mindste adskillige år - før den nødvendige hardware vil blive betragtet som "overkommelig". Lige nu koster selv de nødvendige grafikkort langt over $1.000.

What is Path Tracing and Ray Tracing? And Why do They Improve Graphics?

If you’ve taken еven the slightest glаnce towards gaming and graphics news lately, then you’ve heard the latest and grеatest buzzword: ray tracing. You might also have heard a similar-sounding word called path tracing. And you could be totally forgiven for not fully underѕtanding what either one of the proceѕses is.

A simple explanation is that both path tracing and ray tracing are graphical techniques that result in more realistic-looking images at the cost of significantly more computational power. There is a Minecraft video on YouTube that demonstrates the particular aspects of ray tracing in a clear way, but also illustrates the stress it puts on a system.

If that’s the only explanation you need, great! But if you want to dig deep and find out how each technique works and why GPU hardware companies are charging a small fortune for ray tracing-capable cards, read on.

Rasterization and Computer Graphics

Any image you see displayed on a computer screen did not start out as that image. It begins as either a raster or a vector image. A raster image is composed of a collection of shaded pixels.

A vector image is based on mathematical formulas that mean the image can be increased in size almost indefinitely. The downside of vector images is that more precise details are difficult to achieve. Vector images are best used when only a few colors are needed.

The main strength of rasterization is its speed, especially in comparison to techniques like ray tracing. Your GPU, or graphics processing unit, will tell the game to create a 3D image out of small shapes, most often triangles. These triangles are turned into individual pixels and then put through a shader to create the image you see on screen.

Rasterization has been the go-to option for video game graphics for a long time due to how quickly it can be processed, but as current technology begins to bump against its limits more advanced techniques are needed ot break through to the next level. That’s where ray tracing comes in.

Ray tracing looks far more realistic than rasterization, as the image below illustrates. Look at the reflections on the tea pot and the spoon.

What is Ray Tracing?

At the surface level, ray tracing is an umbrella term that means everything from a single intersection of light and object to complete photorealism. In the most common context used today, however, ray tracing refers to a rendering technique that follows a beam of light (in pixels) from a set point and simulates how it reacts when it encounters objects.

Take a moment and look at the wall of the room you’re in. Is there a light source on the wall, or is light reflected off the wall from another source? Ray traced graphics would start at your eye and follow your line of sight to the wall, and then follow the path of light from the wall back to the light source.

The diagram above illustrates how this works. The reason for the simulated “eyes” (the camera in this diagram) is to lessen the load on the GPU.

Why? Well, ray tracing isn’t brand-new. It’s actually been around for quite some time. Pixar uses ray tracing techniques to create many of its movies, but high-fidelity, frame-by-frame graphics at the resolutions Pixar achieves take time.

A lot of time. Some frames in Monsters University took a reported 29 hours each. Toy Story 3 took an average of 7 hours per frame, with some frames taking 39 hours according to a 2010 story from Wired.

Because the film illustrates the reflection of light from every surface to create the graphical style everyone has come to know and love, the work load is almost unimaginable. By limiting ray tracing techniques to only what the eye can see, games can utilize the technique without causing your graphics processor to have a (literal) meltdown.

Take a look at the image below.

That’s not a photograph, despite how real it looks. It’s a ray-traced image. Try to imagine how much power is required to create an image that looks like this. One ray can be traced and processed without much trouble, but what about when that ray bounces off an object?

A single ray can turn into 10 rays, and those 10 can turn into 100, and so on. The increase is exponential. After a point, bounces and reflections beyond tertiary and quaternary display diminishing returns. In other words, they require far more power to calculate and display than they are worth. For the sake of rendering an image, a limit has to be drawn somewhere.  

Now imagine doing that 30 to 60 times per second. That is the amount of power required to use ray tracing techniques in games. It’s certainly impressive, right?

The attainability of graphics cards capable of ray tracing will go up as time goes on, and eventually this technique will become as readily available as 3D graphics. For now, though, ray tracing is still considered the cutting-edge of computer graphics. So how does path tracing come into play?

What is Path Tracing?

Path tracing is a type of ray tracing. It falls under that umbrella, but where ray tracing was originally theorized in 1968, path tracing didn’t come onto the scene until 1986 (and the results were not as dramatic as those now.)

Remember the exponential increase in rays mentioned earlier? Path tracing provides a solution to that. When using path tracing for rendering, the rays only produce a single ray per bounce. The rays do not follow a set line per bounce, but rather shoot off in a random direction.

The path tracing algorithm then takes a random sampling of all of the rays to create the final image. This results in sampling a variety of different types of lighting, but especially global illumination.

An interesting thing about path tracing is that the effect can be emulated through the use of shaders. A shader patch appeared recently for a Nintendo Switch emulator that allowed players to emulate path traced global illumination in titles like The Legend of Zelda: Breath of the Wild and Super Mario Odyssey. While the effects look nice, they aren’t as complete as true path tracing.

Path tracing is just one form of ray tracing. While it was hailed as the best way to render images, path tracing comes with its own flaws.

But in the end, both path tracing and ray tracing result in absolutely beautiful images. Now that the hardware in consumer-grade machines has reached a point that ray tracing is possible in real-time in video games, the industry stands poised to make a breakthrough that’s almost as impressive as the step from 2D to 3D graphics.

However, it will still be some time—several years at least—before the necessary hardware will be considered “affordable.” As of now, even the necessary graphics cards cost well over $1,000.

Related posts

• Sådan vender du tekst på en sti i Illustrator

• 3 måder at tage et billede eller en video på en Chromebook

• Sådan registrerer du computer- og e-mail-overvågnings- eller spioneringssoftware

• Fladskærmsteknologi afmystificeret: TN, IPS, VA, OLED og mere

• Sådan slår du Caps Lock til eller fra på Chromebook

• Sådan søger du Facebook-venner efter placering, job eller skole

• Sådan finder du fødselsdage på Facebook

• 7 hurtige rettelser, når Minecraft bliver ved med at gå ned

• Hvad er Uber Passenger Rating, og hvordan man tjekker det

• Kan du ikke planlægge en Uber på forhånd? Her er hvad du skal gøre

• Sådan bruger du VLOOKUP i Google Sheets

• 8 måder at få flere kreditter på Audible

• Tænder din computer tilfældigt af sig selv?

• Hvad er Discord Streamer Mode, og hvordan man konfigurerer det

• Sådan slipper du af med Yahoo Search i Chrome

• Sådan rettes Hulu-fejlkode RUNUNK13

• Sådan rettes Disney Plus-fejlkode 83

• Sådan sender du en anonym tekstbesked, der ikke kan spores tilbage til dig

• Sådan deaktiveres en Facebook-konto i stedet for at slette den

• Sådan ændres sproget på Netflix