Ray tracing je pokročilá forma počítačovej grafiky, ktorá simuluje spôsob, akým svetlo funguje v reálnom živote. Dokáže vytvárať počítačovú grafiku, ktorá vyzerá skutočne fotorealisticky.

V minulosti bolo sledovanie lúčov obmedzené na masívne projekty počítačovej grafiky, ako napríklad hollywoodske CG^{(Hollywood CG)} filmy. Teraz sa nachádza v počítačových hrách a čoskoro aj v herných konzolách novej generácie.

Aby sme pochopili, prečo to vzbudilo toľko ľudí, musíme porovnať grafiku so sledovaním lúčov s bežnou metódou vykresľovania grafiky, ktorá sa doteraz používala: rasterizáciou.

Rasterizácia vs Ray Tracing^{(Rasterization vs Ray Tracing)}

Moderná počítačová grafika v reálnom čase vyzerá úžasne! Je ťažké si predstaviť, že to má niečo spoločné so základnou 3D grafikou spred dvadsiatich či tridsiatich rokov. Pravdou je, že konzola ako Playstation 1 a súčasná Playstation 4 používajú rovnakú základnú metódu vykreslenia 3D grafiky a jej následného umiestnenia na vašu 2D obrazovku.

Toto je známe ako rasterizácia^{(rasterization)} . „Raster“ je obrázok zobrazený ako mriežka pixelov, čo je presne to, čo zobrazuje vaša obrazovka. Rasterizácia^{(Rasterization)} je proces premeny 3D scény na 2D obraz na obrazovke. 

Toto je potrebné urobiť, pretože 3D scéna je 3D. Má hĺbku, takže virtuálne objekty sa môžu pohybovať okolo seba a pozerať sa na ne z akéhokoľvek uhla pohľadu. V procese rasterizácie musí počítač prísť na to, ako by tá scéna vyzerala, keby bola vaša obrazovka v podstate oknom do tohto 3D sveta.

V reálnom živote má scéna textúru a osvetlenie, ako aj tvar, hĺbku a veľkosť. Keďže simulácia svetla tradične spotrebovala viac počítačovej energie, ako je schopný ktorýkoľvek domáci počítač, programátori vytvorili triky a skratky na vytvorenie niečoho, čo sa podobá skutočnému svetlu, farbe a textúre pomocou tohto procesu rastrovania.

Sledovanie^(Ray) lúčov je v jednom smere oveľa jednoduchšie. Namiesto toho, aby sa pokúšal použiť dlhý zoznam trikov na vytvorenie ilúzie skutočného svetla, namiesto toho simuluje skutočné svetlo. Teraz, keď musí počítač zistiť, ako by scéna vyzerala cez „okno“ vašej obrazovky, jednoducho spustí simuláciu sledovania lúčov a všetko funguje.

V skutočnom svete sa lúče svetla vstupujúce do vášho oka odrazili od všetkého ostatného, ​​na čo sa pozeráte, skôr ako sa dostanú do vašich sietníc. Ray tracing dosahuje rovnaký výsledok efektívnejším spôsobom. Robí to tak, že sníma simulované „lúče“ svetla z „fotoaparátu“ a nechá ho odrážať sa po virtuálnej scéne, pričom počas cesty získava informácie o farbách a jase. Vaša obrazovka predstavuje virtuálne oko, takže vidíte skutočne realistický virtuálny svet.

Použitím sledovania lúčov jediná technika vytvára objekty, odrazy, tiene a ďalšie prvky scény, ktoré vyzerajú ako skutočné. Realizmus sa stáva prirodzene výsledkom simulácie, nie sú potrebné žiadne triky ani skratky!

Kde zažiť sledovanie lúčov^{(Where To Experience Ray Tracing)}

Ak chcete vidieť ray tracing v akcii, stačí, ak si pozriete akýkoľvek moderný film, ktorý využíva počítačom generovanú grafiku. Ak sledujete film CG, ako je Toy Story 4 , všetko, čo vidíte, je výsledkom sledovania lúčov. 

Ak chcete preskúmať interaktívny svet s lúčmi, v meste je momentálne iba jedna hra. Séria RTX GPU Nvidia^{(RTX series of Nvidia GPUs)} spolu s videohrami a aplikáciami, ktoré túto technológiu podporujú. Môžete spustiť niektoré aplikácie na sledovanie lúčov s hardvérom bez RTX, ale nedosiahnete dobrý výkon. Nezabudnite si pozrieť náš článok o najlepších hrách, ktoré predvádzajú hardvér RTX^{(best games that show off RTX hardware)} .

Problém je, že hardvér RTX je stále dosť drahý. Nadchádzajúca generácia videoherných konzol má však formu podpory sledovania lúčov. Čo znamená, že hlavný herný svet môže pomôcť premeniť sledovanie lúčov na ďalšiu veľkú hernú technológiu. Napriek tomu, ak je ray-tracing také ťažké robiť v reálnom čase, ako to zvládajú tieto nové GPU ?^(GPUs)

Ako sa dosahuje sledovanie lúčov v reálnom čase?^{(How Is Real Time Ray Tracing Achieved?)}

Každý počítač dokáže vykresliť 3D scénu pomocou sledovania lúčov. Ľudia, ktorí pracujú s 3D renderovacími balíkmi, to robia už roky. Akékoľvek moderné CPU môže vykonávať skutočné výpočty potrebné na sledovanie dráhy svetla okolo scény.

Moderné CPU^(CPUs) a GPU^(GPUs) však tieto čísla nedokážu dostatočne rýchlo vygenerovať na vytvorenie obrazu v reálnom čase. Napríklad masívnym počítačovým farmám, ktoré sa používajú na výrobu filmov ako Monsters Inc alebo Toy Story , trvá vykreslenie jednej snímky konečného produktu hodiny. 

Moderné videohry naproti tomu potrebujú generovať aspoň tridsať snímok za sekundu, aby ich bolo možné považovať za hrateľné, pričom zlatý štandard je v súčasnosti nastavený okolo 60 snímok za sekundu.

Ako teda môžu GPU, ako je séria Nvidia RTX , používať metódu sledovania lúčov pri hrateľnej snímkovej frekvencii? Odpoveď je, že ray tracing nepoužívajú na všetko. Aspoň nie v moderných tituloch.

Trik spočíva v kombinácii tradičnej grafiky so selektívnym sledovaním lúčov. Karty RTX majú vyhradený hardvér na sledovanie lúčov, ktorý sedí na tradičnejšom GPU . Týmto spôsobom je možné použiť sledovanie lúčov na kompenzáciu niektorých nedostatkov tradičného grafického hardvéru.

Existujú videohry, ktoré môžete hrať s kartou ^(are)RTX , ktoré sú plne ray-tracované. Najlepším príkladom je Quake II RTX . Ide o desaťročia starú videohru, ktorá je dostatočne jednoduchá na to, aby umožňovala úplné sledovanie lúčov v reálnom čase. Pokiaľ však ide o aplikáciu čistého sledovania lúčov v súčasných videohrách, bude trvať ešte roky, kým sa takýto hardvér stane mainstreamom.

Je Ray Tracing budúcnosťou?^{(Is Ray Tracing the Future?)}

Krátka odpoveď je áno, sledovanie lúčov je budúcnosť. Dlhšia odpoveď je, že keď sa hardvér, ktorý umožňuje sledovanie lúčov v reálnom čase, stáva lacnejším, pravdepodobne uvidíme, že nahradí tradičné vykresľovanie kúsok po kúsku. Ak sa ray-traced grafika stane bežnou súčasťou novej generácie konzol, už nebude cesty späť.

Vývojári môžu bezpečne zahrnúť funkcie sledovania lúčov do svojich titulov, pretože to budú podporovať všetky populárne platformy. Keďže grafika so sledovaním lúčov je vynikajúca, hviezdy sa skutočne približujú k príchodu sledovania lúčov na cenovo dostupný hardvér. Čo znamená, že skutočný fotorealizmus môže byť konečne tu. 

Ďalším hlavným znakom toho, že sledovanie lúčov sa stane bežnou metódou vykresľovania, je to, ako je teraz zahrnuté do bežných nástrojov, ktoré vývojári používajú na vytváranie videohier a iných 3D aplikácií. Inými slovami, vývojári už nemusia vymýšľať svoje vlastné riešenia sledovania lúčov.

Populárne grafické motory ako Unreal Engine 4 alebo Frostbite teraz obsahujú podporu pre RTX hardvérovo akcelerované ray-tracing. Vďaka tomu je oveľa pravdepodobnejšie, že to vývojári zahrnú ako možnosť pre svoje tituly.

Mali by ste si teraz kúpiť Ray Tracing?^{(Should You Buy Into Ray Tracing Now?)}

V čase písania tohto článku sme stále pri prvej generácii hardvéru na sledovanie lúčov. Aj keď ceny klesli, výkon je stále dosť priemerný. Ak ste hardcore, ranný používateľ, potom sa vám na ray-tracingu na PC páči veľa.

Ak nie ste ochotní minúť stovky alebo tisíce dolárov ako prvý používateľ, je lepšie investovať do ďalšej generácie bežných konzol, ktoré sľubujú technológiu, alebo počkať na nástupcu kariet série RTX 20.^(RTX)

OTT Explains: What Is Ray Tracing?

Ray trаcing is an advanced form of computer graphics that simulates the way light works in real life. It can creatе computer graphics that look truly photorealistіc.

In the past, ray tracing was limited to massive computer graphics projects, such as Hollywood CG films. Now it’s found in PC gaming and soon, next generation gaming consoles.

To understand why this has so many people excited, we need to compare ray-traced graphics to the mainstream graphics rendering method that’s been used until now: rasterization.

Rasterization vs Ray Tracing

Modern real-time computer graphics look amazing! It’s hard to imagine that it has anything to do with the basic 3D graphics from twenty or thirty years ago. The truth is that a console like the Playstation 1 and the current Playstation 4 use the same basic method of rendering 3D graphics and then putting it on your 2D screen.

This is known as rasterization. A “raster” is an image shown as a grid of pixels, which is exactly what your screen displays. Rasterization is the process of converting a 3D scene into a 2D image on a screen. 

This needs to be done, because the 3D scene is, well, 3D. It has depth, so the virtual objects can move past each other and be looked at from any point of view. In the process of rasterization, the computer has to figure out what that scene would look like if your screen was basically a window into that 3D world.

In real life, a scene has texture and lighting, as well as shape, depth and size. Since simulating light has traditionally taken more computer power than any home computer is capable of, programmers have created tricks and shortcuts to create something that looks close to real light, color and texture using this process of rasterization.

Ray tracing is, in one way, much simpler. Instead of trying to use a long list of tricks to create the illusion of real ight, it simulates real light instead. Now when the computer has to figure out what the scene would look like seen through the “window” of your screen, it just runs the ray tracing simulation and it all works out.

In the real world, the rays of light entering your eye have bounced off everything else you are looking at before reaching your retinas. Ray tracing achieves the same result in a more efficient way. It does this by shooting simulated “rays” of light from the “camera” and letting it bounce around the virtual scene, picking up color and brightness information on the way. Your screen represents the virtual eye, so you see a truly realistic virtual world.

By using ray tracing, a single technique creates objects, reflections, shadows and other elements of a scene that look real. That realism happens naturally as a result of the simulation, no tricks or shortcuts needed!

Where To Experience Ray Tracing

If you want to see ray tracing in action, all you have to do is watch any modern movie that uses computer-generated graphics. If you watch a CG film such as Toy Story 4, everything you’re seeing is a product of ray tracing. 

If you want to explore an interactive ray-traced world, there’s currently only one game in town. The RTX series of Nvidia GPUs, along with video games and apps that support this technology. You can run some ray-tracing applications with non-RTX hardware, but you won’t get good performance. Be sure to check out our article on the best games that show off RTX hardware.

The problem is that RTX hardware is still quite expensive. However, the upcoming generation of video game consoles have a form of ray-tracing support. Which means that the mainstream gaming world may help turn ray-tracing into the next major gaming technology. Still, if ray-tracing is so difficult to do in real time, how do these new GPUs manage it?

How Is Real Time Ray Tracing Achieved?

Any computer can render a 3D scene using ray tracing. People who work with 3D rendering packages have been doing it for years. Any modern CPU can perform the actual calculations needed to trace the path of light around the scene.

However, modern CPUs and GPUs can’t crunch those numbers quickly enough to generate an image in real time. For example, the massive computer farms used to make films such as Monsters Inc or Toy Story take hours to render a single frame of the final product. 

Modern video games, by contrast, need to generate at least thirty frames of images every second to be considered playable, with the gold standard currently set around the 60 frames per second mark.

So how can GPUs such as the Nvidia RTX series manage to use the ray-tracing method at playable frame rates? The answer is that they don’t use ray tracing for everything. At least not in modern titles.

The trick is to combine traditional graphics with selective ray-tracing. The RTX cards have dedicated ray-tracing hardware that sits along a more traditional GPU. In this way, ray-tracing can be used to compensate for some of the shortcomings of traditional graphics hardware.

There are video games you can play with an RTX card that are fully ray-traced. The best example is Quake II RTX. This is a decades-old video game that is simple enough that full real-time ray-tracing is possible. When it comes to applying pure ray-tracing to current video games however, it will still be years before such hardware becomes mainstream.

Is Ray Tracing the Future?

The short answer is yes, ray tracing is the future. The longer answer is that as hardware that makes real-time ray tracing possible becomes cheaper, we’ll probably see it replace traditional rendering bit by bit. If ray-traced graphics become a normal part of the new console generation, there will be no going back.

Developers can safely include ray-tracing features in their titles, because all popular platforms will support it. Since ray-traced graphics are superior, the stars really are aligning for the arrival of ray-tracing on affordable hardware. Which means that true photorealism may finally be here. 

The other major sign that ray-tracing will become a mainstream rendering method is how it’s now being included in the common tools that developers use to make video games and other 3D applications. In other words, it’s no longer necessary for developers to invent their own ray-tracing solutions.

Popular graphics engines such as Unreal Engine 4 or Frostbite now include support for RTX hardware-accelerated ray-tracing. Making it much more likely that developers will include it as an option for their titles.

Should You Buy Into Ray Tracing Now?

At the time of writing, we are still at the first-generation of ray-tracing hardware. While prices have come down, performance is still pretty mediocre. If you’re a hardcore, early adopter then there’s plenty to like about ray-tracing on PC.

If you aren’t willing to spend hundreds or thousands of dollars as an early adopter, it’s better to invest in the next generation of mainstream consoles which promise to feature the technology, or wait for the successor to the RTX 20-series cards.

Related posts

• Ako zapnúť sledovanie lúčov v Minecrafte

• 3 najlepšie hry pre váš GPU RTX Ray Tracing

• Čo je sledovanie cesty a sledovanie lúčov? A prečo zlepšujú grafiku?

• Najlepšie káblové a bezdrôtové herné slúchadlá

• Najlepšie mechanické klávesnice pre hry a prácu pre Windows 10 PC

• Ako začať v Animal Crossing: New Horizons

• Najlepší spôsob, ako hrať hry Legend of Zelda po poriadku

• 6 najlepších videohier vo verejnej doméne, ktoré si teraz môžete zahrať zadarmo

• Ako pripojiť ovládač PS4 k počítaču

• 5 najlepších ovládačov pre počítačové hry

• Ako zdieľať hry v službe Steam

• Oplatia sa herné klávesnice jednou rukou?

• Ako získať viac divákov na Twitchi

• Ako šepkať na Twitchi

• 8 voľne hrateľných MMORPG hier v roku 2021

• Monitor vs TV pre hry? Existuje najlepšia voľba?

• Ako hrať hry Wireless PC VR na Oculus Quest s virtuálnou plochou

• Ako variť elixíry v Minecrafte

• 8 PC hier so skvelými príbehmi

• Čo je to dynamické osvetlenie Roll20 a ako ho používať?