NVIDIA RTX, Kaj je Ray Tracing?

Če trenutno sedite v sobi, ki ni popolnoma v temi, se malce ozrite okoli sebe. Izberite si mesto na steni, ki je zatemnjeno. Nato v višini vaših oči ustvarite navidezno linijo, ki poteka od oči do točke na steni ter do vira svetlobe, ki povzroča senco na izbranem mestu. Postopku, ki ste mu pravkar sledili, pravimo Ray Tracing.

Ray Tracing

Ray Tracing je nova grafična tehnologija, ki je v zadnjih nekaj tednih polnila naslovnice tehničnih kanalov in predstavlja največji tehnološki napredek za grafike Nvidia od Physx. Ta tehnologija se bo uporabljala pri vseh novejših grafičnih karticah generacije 2xxx, ki se označujejo kot arhitektura Turing. Le-ta bo nasledila prejšnji arhitekturi Volta in Pascal. Začetna modela, ki bosta uporabljala to novo tehnologija sta RTX 2080 in RTX 2080 Ti. Za razumevanje Ray Tracing-a se bomo najprej obrnili na starejše načine prikaza grafike, ki smo jih uporabljali do sedaj.

Klasični prikazi in prikazi prihodnosti

Večina iger danes za prikaz slike uporablja rasterizacijo. Pri takemu načinu prikaza slike programska koda kliče grafično kartico in ji ukaže, naj ustvari 3D okolje s poligoni. Ti so 2D liki, ki so ponavadi trikotniki in ustvarjajo računalniški svet. Iz njih so sestavljeni liki, objekti, okolja in vsak objekt, ki je viden v  virtualnem svetu. Ko je scena enkrat ustvarjena, se ta rasterizira oz. prevede v dejansko slikovno piko, nakar gre skozi proces senčenja, ki doda sp (slikovni piki) globino, barvo in svetlost. Ta proces se nato ponovi 30, 60 ali več kot 100-krat. Končni produkt je igra, ki je zelo tekoča za igranje.

Rasterizacija, stvar preteklosti

Čeprav nam je proces transformiranja 3D v 2D zelo znan in ga računalniška industrija uporablja že leta, pa je samo ugotavljanje približka 3D slike na 2D zaslon dokaj nenatančno. Položaj senc ni točen, če pa se bolj poglobimo v virtualno sliko na zaslonu, lahko opazimo še več pomanjkljivosti, ki ne sledijo zakonu narave. Ray Tracing opravi to delo veliko natančneje. Čeprav je v svetu računalniških iger ta tehnologija dokaj sveža, je njena prisotnost na področju animiranih filmov aktivna že nekaj let. Prednost animiranih filmov je količina računalnikov, ki jih lahko uporabijo za ustvarjanje filma. Ti se lahko predvajajo vedno enako, pri 30. slikah na sekundo, za razliko od računalniških iger, kjer se ta proces dogaja praktično neomejeno v poljubnem zaporednem procesu. Prav tako je čas pri filmih merjen v mesecih ali celo letih, medtem ko ga pri igrah merimo v milisekundah.

Nova doba žarkov

Ray Tracing je torej zelo napredna tehnologija, ki lahko ustvari popolnoma realistične slike in tako bolj realne računalniške igre ter animirane filme. Kaj je torej razlog, da se ta tehnologija ne uporablja bolj pogosto? Če še niste razbrali iz vrstic, je za uporabo te tehnologije potrebna zelo velika procesorska moč. Čas, ki je bil potreben za rasterizacijo in sledenje žarkom ene slike animiranega filma Pošasti iz omare, je bil več kot 1 dan, kar je zelo veliko, če upoštevamo, da ima film na eno sekundo 24 slik, celoten film pa traja več kot 1 uro.

Ray Tracing nam ta dolg proces skrajša tako, da sledi žarkom iz virtualne kamere, ki predstavlja naše oči. Ti gredo skozi posamezno sp do objekta, ki se nahaja izza te sp ter nato od te do svetlobnega vira. Prav tako še sproti preverja, če je žarek šel skozi objekt, ki svetlobo absorbira ali pa odbije. Na ta način lahko ustvari žarke še natančneje in kot bolj resnične.

Čakanje na industrijo

Svetloba je zelo pomemben faktor pri ustvarjanju realnega in prepričljivega virtualnega sveta, zato je po koncu tega procesa, ki se zgodi za vsako sp posebej,  končna slika nadvse podrobna in natančna. Kot vsak drug tehnološki napredek, bo tudi za tega potrebno počakati, da ga industrija prevzame za standard, sicer bo cena še vedno ostala visoka, kot to velja za trenutno dosegljive RTX grafične kartice.

Viri:

  • https://goo.gl/Fr3TKi
  • https://goo.gl/vDb1g4
  • https://goo.gl/1F4xMf
Komentarji
Ivan Srbič

Ivan Srbič

Že od nekdaj se je ukvarjal z računalniki in ker je hotel znanje še izpopolniti se trenutno izobražuje na FERI. V prostem času pa piše članke, ki jih lahko preberete tukaj.
Ivan Srbič

Latest posts by Ivan Srbič (see all)

Ivan Srbič

Že od nekdaj se je ukvarjal z računalniki in ker je hotel znanje še izpopolniti se trenutno izobražuje na FERI. V prostem času pa piše članke, ki jih lahko preberete tukaj.