تتبع الأشعة هي تقنية لعرض رسومات الكمبيوتر التي تنشئ صورة عن طريق تتبع مسار الأشعة عبر مشهد. يمكن للأشعة أن تتفاعل مع الأشياء الموجودة في المشهد وترتد عنها وتكتسب خصائص مثل اللون.
تتبع الشعاع: الأساسيات
تتبع الأشعة يحاكي إضاءة العالم الحقيقي. الضوء الذي نراه هو نتيجة الفوتونات المنبعثة من مصادر الطاقة ، مثل الشمس. يمكن للفوتونات أن ترتد وتتشتت عندما تصطدم بالأشياء. المرآة هي كل ما تحتاجه لرؤية هذا في العمل. اصطدام الضوء بالمرآة يخلق انعكاسًا.
تتبع الشعاع يحاكي هذا. عدد الأشعة التي تم تتبعها ضئيل مقارنة بالعالم الحقيقي ، حيث ترتد ملايين الفوتونات عبر مجال رؤيتنا. تتبع الألعاب الحديثة في مكان ما بين أشعة واحدة وأربعة أشعة لكل بكسل. ومع ذلك ، هذا يكفي لمحاكاة العالم الحقيقي.
يتيح تتبع مسار الشعاع أيضًا التفاعل مع عالم اللعبة. يمكن أن يتأثر الشعاع الذي يرتد عن جسم أحمر بهذا اللون ، فيلقي توهجًا أحمر في مكان قريب. يمكن أن تشتت الأشعة بطرق مختلفة بناءً على الخصائص التي يمنحها فناني اللعبة للأشياء ، مما يسمح بأسطح شبه عاكسة أو خشنة واقعية.
يعد تتبع الشعاع خطوة مهمة للأمام بالنسبة للرسومات ثلاثية الأبعاد. يخلق صورة واقعية عن طريق محاكاة مسار الأشعة أثناء تحركها خلال اللعبة. هذا يؤدي إلى الإضاءة التي يمكن أن تتفاعل مع البيئة حتى عندما تكون البيئة غير مرئية للاعب. لا يتطلب تتبع الشعاع أجهزة مصممة لغرض معين للعمل ، ولكنه عملي فقط على بطاقة الفيديو أو وحدة التحكم في الألعاب التي يمكنها تسريع تتبع الأشعة لأنها متطلبة للغاية.
تتبع الشعاع مقابل التنقيط (أو الرسومات ثلاثية الأبعاد كما تعرفها)
قد تظل مرتبكًا حتى لو فهمت هذا التفسير. كانت الانعكاسات حاضرة في الألعاب السابقة ، حتى تلك التي مضى عليها عدة عقود. كيف يختلف تتبع الشعاع؟
الألعاب ثلاثية الأبعاد السابقة ، ومعظم الألعاب الحديثة ، تستخدم التنقيط. يجمع التنقيط بين عناصر عالم اللعبة ثلاثية الأبعاد المرئية للاعب في صورة ثنائية الأبعاد. إنه يعرض فقط ما يجب أن يكون مرئيًا للاعب ، حيث يتم إهدار أي أداء يستخدم لإنشاء ما لا يمكن للاعب رؤيته. ومع ذلك ، هذا يخلق مشكلة.
لنعد إلى مثال المرآة. لا تظهر بيئة اللاعب وشخصيته للاعب (على الأقل في لعبة من منظور الشخص الأول). باستخدام التنقيط ، لا يوجد شيء تعكسه المرآة.
بالطبع المرايا موجودة في الألعاب الحديثة. يرسمون المشهد مرتين. التمريرة من وجهة نظر اللاعب ، والأخرى من منظور مختلف. هذا يضاعف الأداء المطلوب لتصيير مشهد ، ولكن.
انعكاسات مساحة الشاشة ، وهي تقنية في محركات الألعاب ثلاثية الأبعاد الشائعة ، تستخدم البيانات التي تظهر على الشاشة لإنشاء انعكاس. هذه التقنية مثالية للأسطح العاكسة بزاوية من منظور اللاعب ، مثل الماء.ومع ذلك ، تختفي الكائنات المنعكسة إذا تحرك العنصر المنعكس خارج الشاشة.
لا يشارك تتبع الشعاع هذه المشاكل لأنه ، على عكس التنقيط ، يمكن تتبعه خارج منظور اللاعب.
أيضًا ، في الألعاب التي تسمح للأشعة بالتفاعل مع الأسطح ، يمكن أن يعرض تتبع الأشعة نزيفًا حقيقيًا للألوان وأسطحًا شبه عاكسة يصعب التعامل معها.
ما هي الأجهزة التي يتطلبها تتبع الشعاع؟
تتبع الأشعة ليس فكرة جديدة. جرب علماء الكمبيوتر تتبع الأشعة في أوائل الثمانينيات ، وخلقوا صورًا ثابتة بإضاءة وانعكاسات وظلال واقعية. لسوء الحظ ، استغرقوا ساعات للعرض.
تحتاج لعبة الفيديو إلى تتبع الأشعة في الوقت الفعلي بمعدل 30 إطارًا في الثانية أو أعلى. هذا ممكن فقط ببطاقة فيديو مصممة لتسريع تتبع الأشعة.
يعتمد تتبع أشعة RTX من Nvidia على السيليكون المسمى Tensor Core.تم العثور على Tensor Cores فقط في بطاقات فيديو RTX. يمكن لبطاقات GTX من Nvidia عرض لعبة باستخدام تتبع الأشعة لأنه ، كما قيل ، لا يتطلب تتبع الأشعة السيليكون المصمم لغرض معين. ومع ذلك ، فإن الأداء سيء مقارنة ببطاقات RTX. وبعض الألعاب ، مثل Minecraft مع تتبع أشعة RTX ، تتطلب بطاقة فيديو RTX نظرًا للطريقة المحددة التي تتيح بها تتبع الأشعة.
بطاقات AMD التي تسرع تتبع الأشعة ليس لها علامة تجارية محددة ولا تحتوي على السيليكون المخصص. بدلاً من ذلك ، يستخدمون تعديلات الأجهزة وتحديثات البرامج للحصول على نتائج أفضل. من الصعب تحديد بطاقات AMD التي تسرع تتبع الأشعة ، لذا انتبه إلى التفاصيل.
يحتوي PlayStation 5 و Xbox Series X و S من سوني على أجهزة رسومات من AMD يمكنها تسريع تتبع الأشعة. لكن الأمر متروك للمطورين للتمكين ، ولكن العديد من الألعاب لا تفعل ذلك. ومن الأمثلة البارزة على ذلك Cyberpunk 2077 ، التي دعمت تتبع أشعة RTX على جهاز الكمبيوتر عند الإطلاق ولكنها لم تدعم تتبع الأشعة على وحدات التحكم من الجيل التالي. هذه الميزة موعودة لوحدات التحكم من الجيل التالي في التصحيح المستقبلي.
