Strålspårning^(Ray) är en avancerad form av datorgrafik som simulerar hur ljus fungerar i verkligheten. Det kan skapa datorgrafik som ser riktigt fotorealistisk ut.

Tidigare var strålspårning begränsad till massiva datorgrafikprojekt, såsom Hollywood CG- filmer. Nu finns det i PC-spel och snart nästa generations spelkonsoler.

För att förstå varför så många människor är upphetsade måste vi jämföra strålspårad grafik med den vanliga grafikåtergivningsmetoden som har använts fram till nu: rastrering.

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

Modern datorgrafik i realtid ser fantastisk ut! Det är svårt att föreställa sig att det har något att göra med den grundläggande 3D-grafiken från tjugo eller trettio år sedan. Sanningen är att en konsol som Playstation 1 och nuvarande Playstation 4 använder samma grundläggande metod för att rendera 3D-grafik och sedan sätta den på din 2D-skärm.

Detta kallas rastrering^{(rasterization)} . Ett "raster" är en bild som visas som ett rutnät av pixlar, vilket är exakt vad din skärm visar. Rasterisering^{(Rasterization)} är processen att konvertera en 3D-scen till en 2D-bild på en skärm. 

Detta måste göras, eftersom 3D-scenen är, ja, 3D. Den har djup, så de virtuella objekten kan röra sig förbi varandra och ses från vilken synvinkel som helst. Under rastreringsprocessen måste datorn ta reda på hur den scenen skulle se ut om din skärm i princip var ett fönster in i den 3D-världen.

I det verkliga livet har en scen textur och ljus, såväl som form, djup och storlek. Eftersom simulering av ljus traditionellt har tagit mer datorkraft än någon hemdator kan, har programmerare skapat knep och genvägar för att skapa något som ser nära verkligt ljus, färg och textur med denna process av rastrering.

Strålspårning^(Ray) är på ett sätt mycket enklare. Istället för att försöka använda en lång lista med knep för att skapa en illusion av verkligt ljus, simulerar det verkligt ljus istället. Nu när datorn måste ta reda på hur scenen skulle se ut sett genom "fönstret" på din skärm, kör den bara strålspårningssimuleringen och allt löser sig.

I den verkliga världen har ljusstrålarna som kommer in i ditt öga studsat av allt annat du tittar på innan de når dina näthinnor. Strålspårning^(Ray) uppnår samma resultat på ett mer effektivt sätt. Den gör detta genom att fotografera simulerade "ljusstrålar" från "kameran" och låta den studsa runt den virtuella scenen och plocka upp information om färg och ljusstyrka på vägen. Din skärm representerar det virtuella ögat, så att du ser en verkligt realistisk virtuell värld.

Genom att använda strålspårning skapar en enda teknik objekt, reflektioner, skuggor och andra delar av en scen som ser verkliga ut. Den realismen sker naturligt som ett resultat av simuleringen, inga knep eller genvägar behövs!

Var man kan uppleva strålspårning^{(Where To Experience Ray Tracing)}

Om du vill se ray tracing i aktion behöver du bara titta på vilken modern film som helst som använder datorgenererad grafik. Om du tittar på en CG-film som Toy Story 4 är allt du ser en produkt av strålspårning. 

Om du vill utforska en interaktiv strålspårad värld finns det för närvarande bara ett spel i stan. RTX -serien av Nvidia GPU:er^{(RTX series of Nvidia GPUs)} , tillsammans med videospel och appar som stöder denna teknik. Du kan köra vissa ray-tracing-applikationer med icke-RTX-hårdvara, men du kommer inte att få bra prestanda. Se till att kolla in vår artikel om de bästa spelen som visar upp RTX-hårdvara^{(best games that show off RTX hardware)} .

Problemet är att RTX- hårdvara fortfarande är ganska dyr. Den kommande generationen av videospelskonsoler har dock en form av ray-tracing-stöd. Vilket betyder att den vanliga spelvärlden kan hjälpa till att förvandla ray-tracing till nästa stora spelteknologi. Ändå, om ray-tracing är så svårt att göra i realtid, hur hanterar dessa nya GPU^(GPUs) : er det?

Hur uppnås strålspårning i realtid?^{(How Is Real Time Ray Tracing Achieved?)}

Vilken dator som helst kan återge en 3D-scen med hjälp av strålspårning. Människor som arbetar med 3D-renderingspaket har gjort det i flera år. Vilken modern CPU som helst kan utföra de faktiska beräkningarna som behövs för att spåra ljusets väg runt scenen.

Moderna CPU^(CPUs) :er och GPU^(GPUs) :er kan dock inte bryta dessa siffror tillräckligt snabbt för att generera en bild i realtid. Till exempel tar de enorma datorgårdar som används för att göra filmer som Monsters Inc eller Toy Story timmar att rendera en enda bildruta av slutprodukten. 

Moderna videospel, däremot, måste generera minst trettio bildrutor per sekund för att anses spelbara, med guldstandarden för närvarande runt 60 bildrutor per sekund.

Så hur kan GPU:er som Nvidia RTX -serien lyckas använda ray-tracing-metoden vid spelbara bildhastigheter? Svaret är att de inte använder ray tracing för allt. Åtminstone inte i moderna titlar.

Tricket är att kombinera traditionell grafik med selektiv ray-tracing. RTX -korten har dedikerad ray-tracing-hårdvara som sitter längs en mer traditionell ^(RTX)GPU . På så sätt kan ray-tracing användas för att kompensera för några av bristerna med traditionell grafikhårdvara.

Det finns^(are) videospel du kan spela med ett RTX -kort som är helt ray-traced. Det bästa exemplet är Quake II RTX . Det här är ett decennier gammalt videospel som är tillräckligt enkelt för att strålspårning i realtid är möjlig. När det gäller att tillämpa ren ray-tracing på nuvarande videospel kommer det dock fortfarande att dröja år innan sådan hårdvara blir mainstream.

Spårar Ray framtiden?^{(Is Ray Tracing the Future?)}

Det korta svaret är ja, ray tracing är framtiden. Det längre svaret är att eftersom hårdvara som gör strålspårning i realtid möjlig blir billigare, kommer vi förmodligen att få se den ersätta traditionell rendering bit för bit. Om strålspårad grafik blir en normal del av den nya konsolgenerationen finns det ingen återvändo.

Utvecklare kan säkert inkludera ray-tracing-funktioner i sina titlar, eftersom alla populära plattformar kommer att stödja det. Eftersom strålspårad grafik är överlägsen, håller stjärnorna verkligen på att anpassa sig för ankomsten av strålspårning på prisvärd hårdvara. Vilket betyder att sann fotorealism äntligen kan vara här. 

Det andra stora tecknet på att ray-tracing kommer att bli en vanlig renderingsmetod är hur den nu ingår i de vanliga verktygen som utvecklare använder för att göra videospel och andra 3D-applikationer. Med andra ord är det inte längre nödvändigt för utvecklare att uppfinna sina egna ray-tracing-lösningar.

Populära grafikmotorer som Unreal Engine 4 eller Frostbite inkluderar nu stöd för RTX hårdvaruaccelererad ray-tracing. Gör det mycket mer sannolikt att utvecklare kommer att inkludera det som ett alternativ för sina titlar.

Ska du köpa in Ray Tracing nu?^{(Should You Buy Into Ray Tracing Now?)}

I skrivande stund befinner vi oss fortfarande i den första generationen av ray-tracing-hårdvara. Även om priserna har sjunkit är prestandan fortfarande ganska medioker. Om du är en hardcore, early adopter så finns det mycket att tycka om med ray-tracing på PC.

Om du inte är villig att spendera hundratals eller tusentals dollar som en early adopter, är det bättre att investera i nästa generation av vanliga konsoler som lovar att ha tekniken, eller vänta på efterföljaren till RTX 20-seriens kort.

OTT Explains: What Is Ray Tracing?

Ray tracing is an аdvanced form of computer graphics that simulates the way light works in real life. It can create computer graphics that look trulу photorealistic.

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

• Hur man aktiverar Ray Tracing i Minecraft

• 3 bästa spel för din RTX Ray Tracing GPU

• Vad är Path Tracing och Ray Tracing? Och varför förbättrar de grafiken?

• Bästa trådbundna och trådlösa spelheadset

• Bästa mekaniska tangentbord för spel och arbete för Windows 10 PC

• Vad är Roll20 Dynamic Lighting och hur man använder det?

• 7 bästa SSD-enheter för spel

• 5 bästa Android-speltelefoner som är värda att köpa 2021

• Hur man ansluter en PS4-kontroll till en PC

• Hur man skapar gaming YouTube-videor som ett proffs

• Ladda ner Tencent Gaming Buddy PUBG Mobile emulator för PC

• Åtgärda Surface Book Battery Drain problem under spel, sömn, VR

• Hur Oculus Quest Hand Tracking Technology fungerar

• Hur man får spelläge på Android

• Använd GBoost för att öka spelprestanda i Windows 10 PC

• Var man hittar diamanter, slem och bin i Minecraft

• Vad är PS4 Säkert läge och när ska du använda det?

• 14 sätt att sänka din ping och förbättra onlinespel

• 8 PC-spel med fantastiska berättelser

• Hur man lägger till icke-Steam-spel till ditt Steam-bibliotek