Era fotorealizmu nadchodzi do gier wideo dzięki nowej generacji konsol do gier i kart graficznych, ale czym jest ray-tracing i dlaczego jest to następna wielka rzecz w grafice 3D?
Jeśli jesteś w grach wideo, to prawdopodobnie słyszałeś nowy termin, który wydaje się być na ustach wszystkich, ale nikt nie rozumie do końca. Mowa tu oczywiście o ray-tracingu. Technologia ta, wcześniej zarezerwowana dla filmów i środowisk profesjonalnych, w końcu trafia na konsole i karty graficzne następnej generacji, pozwalając na tworzenie praktycznie fotorealistycznych środowisk. Jakie są jednak jej zalety i jak działa?
Co to jest ray-tracing?
Ray-tracing to technologia, która zasadniczo zmienia sposób wyświetlania grafiki 3D na ekranie. Do tej pory powszechne było używanie procesu zwanego rasteryzacją, aby, najprościej mówiąc, wygenerować dwuwymiarowy wycinek sceny 3D i wyrenderować go w rozdzielczości, jaką chcesz uzyskać na swoim monitorze (na przykład 1920 x 1080). Technika ta jest bardzo wydajna i szybka, ale ma kilka istotnych wad.
Na przykład, zwykły raster nie może “zobaczyć” co jest za obiektem, ani nie może wygenerować wiarygodnych odbić. Stwarza to pewne problemy dla deweloperów, którzy muszą tworzyć “gotowe” cienie, aby symulować pełne oświetlenie otoczenia i odbicia przy użyciu skomplikowanych sztuczek graficznych, które nie do końca oddają scenerię z realistycznym poziomem szczegółowości. Mówiąc wprost, można stwierdzić, że oświetlenie jest “sztuczne”.
Zupełnie inne podejścia do generowania wirtualnej rzeczywistości
Ray-tracing wykorzystuje zupełnie inne podejście. Zamiast generować dwuwymiarowy wycinek trójwymiarowej sceny, używa każdego piksela kamery (naszego ekranu, dla wszystkich zamiarów i celów) i traktuje go jak wiązkę światła trafiającą w konkretny punkt. Co więcej, wiązka światła może odbijać się od obiektów, dzięki czemu możliwe jest tworzenie w czasie rzeczywistym efektów załamania światła, radiosity i bardzo naturalnych odbić.
Dzięki ray tracingowi oświetlenie w grach wideo, które go wykorzystują, jest niezwykle realistyczne, z kałużami odbijającymi się od postaci, ogniami, które w naturalny sposób eliminują obszary mroku, oraz cieniami, które są nie tylko dokładne, ale także odpowiednio rozproszone. To prawie tak, jakby oświetlenie świata zewnętrznego zostało przeniesione do gry.
Ray-tracing jest techniką niezwykle złożoną i wymagającą dużej ilości zasobów. Dziś nie jest możliwe wyrenderowanie gry tylko za pomocą ray-tracingu, ponieważ wyrenderowanie jednej klatki w dobrej rozdzielczości zajęłoby kilka minut. Twórcy gier stosują więc podejście hybrydowe: duża część obrazu jest rastrowana, ale efekty takie jak oświetlenie, cząsteczki, cienie i odbicia wykorzystują ray-tracing, aby zwiększyć ich wiarygodność.
