根據(jù)目前已知的情報，次時代的 PS 和 Xbox 主機（下文統(tǒng)稱為次時代主機）都將搭載「實時光線追蹤」技術(shù)。相信已經(jīng)有不少文章對于光線追蹤這項技術(shù)進行了說明和介紹，然而其中鮮有提及其會給次時代家用主機的畫面表現(xiàn)帶來怎樣的影響，本文將以此為核心，講講光線追蹤技術(shù)將會給家用主機帶來的變化。

為什么需要光線追蹤？

首先不得不說的是，盡管搭載了實時光線追蹤技術(shù)，但并不代表著游戲畫面中的所有要素都將以光線追蹤的形式進行呈現(xiàn)。從初代 PS 主機就開始使用的「柵格化（Rasterise）渲染」，在次時代主機中依舊還會沿用。那么到底哪些場景會運用光線追蹤技術(shù)來呈現(xiàn)呢？那就是當(dāng)使用現(xiàn)有的柵格化渲染的圖像出現(xiàn)「呈現(xiàn)出不真實感」或是「在惡劣條件下，品質(zhì)明顯下降」的情況時。

其中一個關(guān)鍵點就是「鏡像」的細(xì)節(jié)。試想在一個激烈的賽車比賽現(xiàn)場，明明車體上能夠映射出周圍的天空、云彩和美麗的環(huán)境，但卻沒法呈現(xiàn)出對手車體的倒影，玩家明顯會產(chǎn)生不自然的感覺。
?

另一個難點就是影子。使用柵格化渲染，影子很難能夠表現(xiàn)物體的細(xì)節(jié)，腳和地面連接處的影子也會有錯位現(xiàn)象。同時在表現(xiàn)遠(yuǎn)距離投射下來的長影時，會有明顯的鋸齒感。

物體不僅僅要接受直接光源的照射，還要表現(xiàn)出受到其他物體的反射光，也就是「間接光源」所照射的效果，實現(xiàn)類似效果的技術(shù)其實也是從 PS3 時代的中期才開始漸漸普及的。「掀開窗簾后，陽光照射進屋內(nèi)，昏暗的小屋一下明亮起來……」這樣在現(xiàn)實中理所應(yīng)當(dāng)?shù)膱鼍?#xff0c;在 CG 的制作中其實是很難攻克的話題。

圖像在這些方面的表現(xiàn)難度，哪怕是目前最新的 GPU，也沒法直接處理光線的照射效果，必須得舍棄畫面外的情報來進行運算。因為說到底，柵格化渲染技術(shù)是基于計算畫面中每個像素的色彩來渲染圖像的，無法準(zhǔn)確判斷和計算 3D 空間內(nèi)存在的第三者帶來的影響。而最初柵格化渲染技術(shù)就是特地省略了這部分高負(fù)荷的內(nèi)容來實現(xiàn)高速的計算效果，以此為基礎(chǔ)的 GPU 技術(shù)，也從 1990 年代開始不斷地進化。

說了這么多，光線追蹤技術(shù)其實就是克服了上文中提到的傳統(tǒng)渲染手段的弱點，具有「采集畫面外情報并進行計算」的能力，解決了如何在計算像素色彩的同時，兼顧第三者影響的難題。
?

次時代主機的畫面究竟是什么感覺？

先前的情報已經(jīng)確認(rèn)，買手機游戲次時代的主機將會搭載由 AMD 生產(chǎn)的 GPU。而競爭對手英偉達則領(lǐng)先一步，在 2018 年夏天就已經(jīng)將搭載了光線追蹤技術(shù)的 RTX 系列 GPU 投入了消費者市場。按照目前的推算，次時代主機的光線追蹤性能應(yīng)該會與 RTX 系 GPU 的水平基本相同或稍低一些。因此目前已上市的支持光線追蹤技術(shù)的游戲，在使用 RTX 系 GPU 的 PC 上的畫面效果應(yīng)該會和未來的主機畫面效果十分接近。

「光線」就像是宇宙探測器

光線追蹤（ray tracing）中的「ray」盡管被翻譯為「光線」，但實際上更接近于由像素點向整個 3D 空間發(fā)出的宇宙探測器。而光線追蹤技術(shù)會將這些探測器一一回收，并根據(jù)其中的情報來計算該像素應(yīng)該呈現(xiàn)的色彩。從每個像素發(fā)出的探測器越多，就能夠更準(zhǔn)確地再現(xiàn)出這個「浩瀚的宇宙」也就是游戲內(nèi)的 3D 世界。

比如說現(xiàn)在有 10 個光源，每個光源都會生成對應(yīng)的陰影。那么各個像素點就得向每個光源都發(fā)射光線，來確認(rèn)是否有遮蔽物之類的情報。如果只向其中 4 個光源發(fā)射的話，剩下的 6 個光源就不會形成陰影。

那么以目前搭載了實時光線追蹤技術(shù)的 GPU 性能，在 1080P 分辨率下呈現(xiàn) 60 幀的畫面時，每一個像素大概能發(fā)出多少光線呢？因為目前次時代主機所使用的 GPU 型號尚未公開，所以我們只能以英偉達最新發(fā)售的 GPU 的相關(guān)數(shù)據(jù)來作為參考。
?

雖然看上去能射出不少數(shù)量的光線，但考慮到處理每束光線的情報帶來的負(fù)荷，實際能夠使用到的數(shù)量會更少。對于必須得控制售價的家用主機來說，比起英偉達的 GPU，性能恐怕也不會有很大提升。

從「光線追蹤」到「路徑追蹤」（path tracing）

目前的 GPU 已經(jīng)搭載了光線追蹤技術(shù)，而今后隨著技術(shù)的進步，相信「每秒射出的光線數(shù)」也會有進一步地增長。伴隨性能提升的同時，利用光線追蹤來呈現(xiàn)的場景也會越來越多，圖形技術(shù)可能會邁入到一個全新的階段。

注：路徑追蹤：理論上是指由各像素向全方位的空間發(fā)射無限數(shù)量的光線，再對其進行光線追蹤渲染，可以說是光線追蹤的高級概念。因為在現(xiàn)實中不可能射出無限條光線，所以目前實際表現(xiàn)為向隨機方向發(fā)射上百條光線的形式。在今年的 CG 國際會議上，英偉達的工程師曾提出了「游戲圖形畫面將在2035 年實現(xiàn)對路徑追蹤的支持」的預(yù)測。

而次時代主機也將會參與進這次游戲畫面的技術(shù)革新之中，相信大家都和我一樣非常期待它們的正式亮相。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的搭载「光线追踪」技术的次时代主机会有怎样的画面表现？的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。