Mainos
Ray-tracing, eli säteenseuranta on yksi peligrafiikan uudistuksista, jonka Nvidia toi RTX-näytönohjaintensa mukana markkinoille. Mutta mikä se oikeasti on ja mikä kumma on uusi termi Path-tracing?

NVIDIA esitteli GeForce RTX -teknologian ensimmäisen kerran elokuussa 2018. Tämä teknologia toi mukanaan säteenseurannan ja tekoälypohjaisen kuvanparannuksen, kuten DLSS:n (Deep Learning Super Sampling).

Ray-tracing, RTX, säteenseuranta. Kyseessä on kolmeen osaan jaettu graafinen simulaatiotoiminto, joka renderöi, eli piirtää pelimoottorin grafiikan valot, varjot ja heijastukset fotorealismiin tähdäten.

Mainos

Ray-tracing-tekniikkaa on ennen pelimoottorien ja näytönohjainten kyvykkyyden parantamista käytetty 3D-sovelluksissa jo vuosikymmeniä, mutta niiden avulla renderöidyt kuvat ovat täytyneet laskea kuva kerrallaan. Yhden kuvan renderöintiin on voinut mennä esimerkiksi puolitoista vuorokautta. Tekniikkaa onkin käytetty lähinnä animaatioelokuvissa.

Säteenseuranta mahdollistaa aidot peilipinnat ja esimerkiksi varjot, jotka pehmenevät, mitä kauempana ne ovat lähteestään. Tässä kuvassa puiden varjot ovat laskettu autenttisesti. Se vaatii valtavasti laskentatehoja, mutta näyttää hyvältä. Varjot näyttäytyvät myös savussa ja usvassa, kuten oikeassa elämässä.

Ray-tracing saapui pelimoottoreihin

Kun Nvidia kehitti uuden RTX-piirisarjansa, saatiin laskentateho mukaan pelimoottoreihin. Sittemmin tekniikka on tuotu mm. PlayStation 5 -konsoliin ja kilpaileviin näytönohjaimiin. Epic Games on jalostanut omaa Unreal-pelimoottoriaan tukemaan reaaliaikaista laskentaa, joka edelleen on erittäin kuormittavaa.

Ray-tracingin avulla pelimoottoriin voidaan siis laskea auringonvalo varjoineen realistisesti sekä heijastukset, jotka peilaavat kaiken kuten ihminen on tottunut oikeassa elämässä peilaamisen havaitsevan. Nämä eri tekniikat voidaan aktivoida erikseen tai kaikki samaan aikaan peleihin päälle. Mitä enemmän rtx-tehosteita on päällä, sitä raskaammaksi yhden freimin, eli kuvan renderöinti käy.

Normaali 3D-kuvan renderöinti tapahtuu ns. diffuce-renderöinnin avulla. Kuvan visualisointi on tehtävä näyttäväksi tekstuureilla ja sijoittamalla lukuisia valoja 3D-ympäristöön. Joskus tekstuureihin voidaan luoda jo suoraan tietyn tyyppinen valaistus, jolloin voidaan simuloida sitä, että kuvassa olisi valon heijastuksia.
Path-tracing-renderöinti kimmottaa valonlähteistä tulevaa valoa eri pinnoilta. Tällöin kaikki pinnat toimivat valonlähteinä, kuten oikeassa maailmassa. Esimerkkinä punainen pallo, josta heijastuu punaista väriä lattiaan. Voit kokeilla tätä oikeassakin elämässä, sillä niin valo käyttäytyy.

Path-tracing puolestaan pakottaa kaikki rtx-tehosteet päälle samanaikaisesti, mutta niin, että se ottaa jokaisesta simulaatiosta kaiken irti ja hyödyntää niitä toinen toisiinsa. Path-tracing on siis äärimmäinen rtx-tehoste, joka vaatii erittäin paljon tehoa. Esimerkkejä on markkinoilla vielä marginaalinen määrä, joista tunnetuin on Cyberpunk 2077:n maksimaaliset grafiikka-asetukset. Esimerkiksi RTX 3090Ti -näytönohjain pyörittää tätä grafiikkaa vain 2 kuvan sekuntinopeutta. Suurin osa Path-tracing-grafiikoista muissa peleissä on saavutettavissa erillisten modien ansiosta.

DLSS puolestaan osoittautui lähes välttämättömäksi tavaksi tukea säteenseurannalla luotuja kuvia, sillä säteenseurannan laskeminen vaatii valtavasti konetehoja. DLSS mahdollistaa kuvan skaalauksen pienestä resoluutiosta suureen resoluutioon, jolloin natiivi rtx-renderöity kuva voi olla vain esimerkiksi 720×576 ja skaalattu 4K-resoluutioon. Näin ollen laskentatehoa voidaan ohjata resoluution sijaan muualle.

Mainos

VASTAAVANLAISET ARTIKKELITLISÄÄ SAMALTA KIRJOITTAJALTA