昨天,英伟达发布了最新一代的服务器级Quadro图形处理器,Quadro RTX家族,它可以实时处理光线追踪。英伟达会告诉你光线追踪是图形渲染技术的圣杯,但它到底是什么呢?为什么它如此重要?
简单地说,光线追踪是一种渲染技术这产生了逼真的图形与真实生活的照明和阴影形成。该过程考虑了渲染对象的物理属性和它们的材料组成,以准确模拟光如何与它们相互作用,包括光的反射、折射或吸收水平。
它是如何工作的
光线追踪渲染引擎映射光线到达视口(也就是你的眼睛)的轨迹,通过向后工作并从视口直线投射光线(为显示器的每个像素投射一条光线),并捕捉光线与数字表面相交的点。物体表面的材料属性,如颜色、反射率和不透明度,决定了物体的颜色以及它如何与光线相互作用。因为光线从你的视口传播,当你改变视角时,光和影自然地相互作用。
光线追踪计算光线如何从表面反射回来。它还决定了阴影会在哪里形成,以及光线是否会从另一个方向反射来照亮那个空间。因此,光线追踪图形可以产生带有柔和、平滑边缘的阴影,尤其是当场景中有多个光源时。
光线追踪还有一个明显的优势,那就是能够模拟玻璃或水等透明材料,以及光通过这些物体时的折射。
没有栅格化,没有着色器
传统的计算机图形技术依赖于一种称为光栅化的技术,它将3D渲染转换为显示器的2D输出。然后,评级图像依赖于复杂的着色器来给场景一种深度感。在光线追踪图形中,深度是场景中不可分割的一部分,你不需要一个着色器来赋予它生命。
计算密集型
光线追踪技术并不是什么新技术,而且我们几乎可以保证你以前就遇到过光线追踪图形。好莱坞在电影中使用光线追踪技术,将数字特效与实景电影无缝融合。然而,光线追踪是非常密集的计算,用传统渲染场处理这些场景可能需要数天甚至数周的时间,这就是为什么游戏的光线追踪图像只存在于预渲染过场动画中。
英伟达至少十年来一直在推动光线追踪技术。在2008年,它收购了一家名为RayScale的光线追踪公司在两年后的2010年Siggraph上,它显示了第一个交互式光线追踪演示使用基于费米的Quadro卡片。在亲眼目睹了演示后,我们猜测我们将在“几代GPU”中看到实时光线追踪能力。
几代变成了六代,但英伟达最终实现了实时射线跟踪与新的Quadro RTX阵容。当该公司发布支持实时光线追踪的游戏级gpu时,我们应该会看到未来电子游戏图像保真度的巨大提升。实时光线追踪是让游戏图像与我们周围的现实世界难以区分的基本步骤。