光线追踪是什么意思光线追踪是什么 _生活百科

光线跟踪是一种照明技术，可以给游戏带来额外的现实感。它模拟了现实世界中光线的反射和折射方法，提供了一个比在更传统的游戏中使用静态照明更可信的环境。但什么是光线跟踪呢？更重要的是，它是如何工作的？

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【光线追踪是什么意思光线追踪是什么】好的显卡可以通过光线跟踪来增强沉浸感，但并不是所有的显卡都可以通过光线跟踪来增强沉浸感。GPU 所有这些技术都可以解决。继续阅读来决定光线跟踪是否对你的游戏体验特别重要，以及是否有理由改进 GPU 花费数百美元。
虚光子要知道光线跟踪革命性的照明系统是如何工作的，我们应该退后一步，掌握游戏之前是如何渲染光线的，以及需要模拟哪些内容来获得现实的感觉。
没有光线跟踪的游戏取决于静态的“烘焙”光线。开发人员将灯源放置在任何给出视图的环境中。此外，像 NPC 像对象这样的虚拟模型不包括任何其他模型的任何信息，因此需要 GPU 在渲染过程中测量光照行为。表面线条可以折射光来模拟光泽，但只能反射静态光源的光。下面以 GTA V 里的反射比照为例。
总而言之，多年来， GPU 发展帮助这个过程在外观上变得更加真实，但游戏在现实世界中的反射、映射和一般照明水平仍然不够真实。因此， GPU 虚拟光源必须能够跟踪。
在现实世界中，能见光只是人眼感知的电磁辐射家族的一小部分。它包含既像颗粒又像波的光子。光子没有完全的大小或形状——它们只能被创造或摧毁。
换句话说，光可以被识别为光子流。你拥有的光子越大，你感觉到的光就越亮。当光子从表面反射时，就会发生反射。当沿直线传播的光子越过透明物质，线被跳转或“弯曲”时，就会发生反射。被破坏的光子可以被称为“被吸收的” 。
游戏中的光跟踪试图模拟现实世界中光的工作模式。它通过跟踪数百万个虚拟光子来跟踪模拟光的路径。光源越亮， GPU 必须计算的虚拟光子越多，其反射、映射和透射表面就越多。
这个过程并不新鲜。CGI 应用光跟踪已经有几十年了，虽然这个过程需要很多计算机在早期生成完整的电影，但单帧可能需要几个小时甚至几天才能渲染。现在，家庭 PC 它可以实时模拟光线跟踪图形，并利用硬件加速和巧妙的照明方法将光源数量限制在可管理的范围内。
真正让人大开眼界的是：就像任何电影或电视栏目一样， CGI 动画中的场景通常是从不同的角度“拍摄”的。对于每一帧，您可以移动相机捕捉动作、放大、缩小或移动整个区域。就像动画一样，你必须逐帧操作所有的内容来模拟运动。把所有的镜头放在一起，你就会有一个流畅的故事。
在游戏中，你可以控制一个总是运动并改变视角的相机，尤其是在快节奏的游戏中。CGI 在光线跟踪游戏中， GPU 不仅要测量光源在任何给出场景中的反射和折射方法，还要测量镜头如何捕捉光——你的视点。对于游戏来说，这是单独的 PC 或者控制台是一项伟大的计算工作。
遗憾的是，我们仍然没有能够真正以高帧速率渲染光线跟踪图形的消费水平 PC 。相反，我们现在有能有效作弊的硬件。
让我们变得真实光线跟踪与现实生活的基本相似性使它成为一种非常现实的 3D 渲染技术甚至可以使图像渲染技术，甚至使图像 Minecraft 这样的小游戏在适当的条件下，它看起来像照片一样真实。只有一个问题：它无法模拟。现实世界中再现光的工作模式复杂，资源密集，需要大量的计算水平。
这就是为什么游戏中现有的光线跟踪选项(如游戏中的光线跟踪选项) Nvidia 的 RTX 驱动的光线跟踪)并不真实。它们不是真正的光线跟踪，每个光斑都是模拟的。相反， GPU 根据使用几种智能相似性来“作弊” ，以提供接近相同视觉效果的东西，但不会对硬件造成太大的压力。
现在大多数光线跟踪游戏结合了传统照明技术（通常称为光栅化）和特定表面（如反射水坑和金属制造）上的光线跟踪。战场 V 这就是一个很好的例子。你会看到水上部队、飞机上的地形和汽车油漆上的爆炸。它可以在当代 3D 反射显示在模块中，但当光线跟踪打开时，无法到达战场 V 等待游戏中显示的细节水平。
光线跟踪也可以用于阴影，使它们看起来更加动态和真实。你会在《古墓丽影：阴影》中看到这种效果。
光线跟踪照明可以在黑暗和明亮的场景中建立更逼真的阴影，边缘更温和，清晰度更高。在没有光线跟踪的情况下完成这种外观是非常困难的。开发人员只能依靠谨慎和可控地使用预设的静态光源来伪造它。放置所有这些“舞台灯”都需要花费大量的时间和精力——即便如此，结果也不是很对。
一些游戏尽最大努力利用光线跟踪进行全球照明，有效地跟踪整个场景。但这是计算成本的最大选择，必须是最强大的当代显卡才能有效运行。Metro Exodus 使用这种技术，虽然完成并不极端。
正因为如此，只有光线跟踪阴影或反射表面等半对策非常流行。其他游戏使用 Nvidia 技术（如去噪和深度学习非常取样）来提高性能，并覆盖一些由于渲染光源低于建立真实光跟踪场景所需的光源而引起的视觉问题。这些屏幕截图和电影仍然保存在预渲染中，高性能服务器可以花几天时间渲染单帧。

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