Ray Tracing - לעולם בעקבות השמש?

Ray Tracing היא טכנולוגיה שמספקת רמה נוספת של ריאליזם למשחקים. באמצעותה, מפתחי משחקים מסוגלים לחקות את הדרך שבה האור משתקף ונשבר בעולם האמיתי, ולכן כשנביט בוידאו שעובד על ידי מחשב, נוכל להביט בתמונה אמינה יותר ממה שאנו חווים בדרך כלל.

מהו Ray Tracing ואיך זה עובד?

כדי להבין בדיוק כיצד פועלת טכנולוגיית Ray Tracing ומדוע היא מהפכנית, כדאי להבין קודם כיצד המשחקים ששיחקנו בהם עד כה טיפלו בתאורה כדי לחקות חוויה אמיתית.

משחקים ללא יכולת התמודדות עם תאורה דינאמית, מסתמכים על תאורה סטטית, כלומר מציבים מקורות אור בוידאו, שפולטים אור באופן שווה על פני נוף נתון. עם התפתחות כרטיסי המסך במחשב אמנם נוצרו אמצעים שהופכים את הסרטונים להיראות מציאותיים יותר, אבל תופעות כגון השתקפויות, שבירת אור או תאורה בעולם האמיתי, היו קשים לחיקוי.

הסרטון הבא ממחיש את היכולת לחקות Ray Tracing באופן ממש מהימן.

מכיוון שאור נוצר כזרם של פוטונים, ככל שיש יותר פוטונים, האור נראה בהיר יותר. הטכנולוגיה של Ray Tracing בעולמות המשחקים, מנסה לחקות את הדרך שבה האור פועל בעולם האמיתי. היא עוקבת אחרי נתיב האור המדומה על ידי מעקב אחר מיליוני פוטונים וירטואליים. ככל שהאור בהיר יותר, כך ה-GPU (המאיץ הגראפי) חייב לחשב יותר פוטונים וירטואליים, ולכן הצורך ביכולת עיבוד מתקדמת כל כך.

Ray Tracing ב-CGI

כדאי לציין שהנסיון לדמות תנועות אור אינו חדש. טכנולוגיית CGI (computer-generated imagery) מנסה לבצע Ray Tracing כבר עשרות שנים, למרות שזה הצריך הקמת "חוות מחשבים" מכיוון שעיבוד פריים בודד יכל היה לקחת שעות או אפילו ימים. כיום לעומת זאת, יכולים מחשבים ביתיים לחקות גרפיקה מתוחכמת של Ray Tracing באמצעות האצת חומרה. העניין שסצינה עשויה להיות "מצולמת" במספר זוויות, ואם עבור כל פריים נידרש להזיז את המצלמה יש לחקות את התנועה.

מכיוון שבמשחקים יכול המשתמש לשנות את נקודת המבט בקלות, המאיץ הגרפי צריך לחשב בזמן אמת את האופן בו האור משתקף ונשבר בכל סצנה, ולכן גם לחשב כיצד הוא נקלט בזווית שבחר השחקן, ומשכך מדובר בכמות עיבוד עצומה עבור מחשב.

המצב כיום

למרבה הצער, עדיין אין לנו מחשבים אישיים ברמת הצרכן שיכולים באמת להציג גרפיקה עם קצבי פריימים גבוהים. במקום זאת, קיימת כיום חומרה שיכולה לפעול ביעילות גבוהה ביותר. ועם זאת, הטכנולוגיה של Ray Tracing במשחקים, כמו זו המוטמעת במאיצים הגרפיים של Nvidia, אינה באמת מעקב אמיתי אחר קרני האור, אלא ניסיון לחקות בקירוב את האפקט החזותי המתקבל במציאות. הטכנולוגיה כה התקדמה, שהביצועים של Ray Tracing כיום, טובים בהרבה מן העבר.

Ray Tracing בבית?

כדי ליהנות ממשחקים בשילוב טכנולוגיית Ray Tracing אמיתית, תזדקקו לכרטיס גרפי עדכני אבל גם יקר יחסית. Ray Tracing, באמצעות האצת חומרה שאינה פוגעת במספר הפריימים לשניה, קיימת כיום במאיצים הגרפיים של NVIDIA בסדרת RTX 40.