小奶猫樱桃 RTX 30 系显卡后，你能得到什么？，升级「真香」的( 二 ) 9月2日

文章图片
投影和更接近真实的投影图片来自unreal引擎官网
相比之下，实时光线跟踪可以营造比传统处理方式更加真实的光线，它通过逆向跟踪与假想照相机镜头（或者眼睛）相交的光作为工作原理，来实现对光线的实时追踪。
逆向跟踪远比真实地模拟光线相互作用的效率要高很多，因为大部分的光经过多次反射会逐渐消失，最后也不会进入眼睛，减少不必要的模拟会让最后的计算压力小很多。

文章图片
通过逆向跟踪实现的实时光线跟踪
实时光线跟踪技术最终的产物大家或多或少也都接触过了，电影院里能看到的不少好莱坞大片，在特效制作过程中其实都会用到光线追踪技术，最终生成以假乱真的特效场景——这背后往往需要以亿为单位的庞大运算量，每一帧的画面都需要高性能计算机花费数小时的运算。而这仅仅是在设计好一切之后的视觉运算，相比于电影提前设计好了场景和环境的光线计算，游戏的随机性显然更大，实时光线跟踪的实现难度自然也更高。
那么如何把光线跟踪引入到游戏中呢？
作为第一个将光线跟踪技术引入的显卡， Nvidia在RTX20系列中专门设计了几组RTCore来加速逆向跟踪光线的过程，比起GTX10系列， RTCore能够在实时光线跟踪这件事情上拥有更好的性能，表现在游戏中就是，开启实时光线跟踪以后RTX20系列的显卡平均帧数会更高。
具体而言， RTX在游戏中实时光线跟踪主要有三种不同的实现方式：

文章图片
仅阴影
仅阴影的代表游戏就是《古墓丽影》，这也是实时光线跟踪最简单的实现方式，只需要确定动态光源的数量和位置就可以给游戏带去动态阴影的效果，在任何的表面和环境下都能获得逼真自然的阴影效果。

文章图片
上：未开启光追；下：开启光追，人物有了更真实的投影

文章图片
高级反射
高级反射的代表游戏是《战地5》，光线需要实时跟踪场景里的所有物体才能正确精准地表现出反射效果，所以很多时候会造成很大的计算压力，因此这里往往还会引入传统的反射处理方法：屏幕空间法，只要画面中你能看到的物件不出现、被遮挡或是不可见，就不会产生反射。这也是为什么有些游戏中镜子看不见背后的人的原因。

文章图片
上：开启光追；下：未开启光追，小汽车更融入环境里了

文章图片
全局光照
最复杂的实时光线跟踪方式则是实现全局光照，《地铁：离去》和《控制》都利用了实时光线跟踪去实现全局光照。无论是光源、反射还是投影都是实时光线跟踪计算得到的，这可以进一步提高光照的准确度，更好地烘托游戏场景和氛围。

文章图片
上：未开启光追，下：开启光追；房间内的光照更为准确，给人的感受更为真实
但是实现全局光照的压力真的是太大了：在没有RTCore的GTX系列的显卡上打开《地铁：离去》的实时光线跟踪， 1080Ti的表现直接从「高刷模式」掉到了「电影级画质」，帧率从149掉到了38 。
进一步了解实时光线跟踪技术和传统技术在最后营造的画面上有什么不同。
所以正如前面提到的电影工业里的实时光线跟踪十分考验计算能力一样，即便有RTCore这样的计算核心进行加速，在原生分辨率下开启实时光线跟踪也会带来非常严重的帧率下滑；受限于成本， Nvidia也不可能无限制地堆砌RTCore数量（不然就真的没几个人买得起了）。