讓游戲廠商趨之若鶩的RTX光線追蹤，到底神奇在何處呢？

如今的游戲畫質越做越精美，而同時對GPU/CPU的需求也相應拔高。不少同學應該深有感觸，幾年前購買的電腦在更新固態(tài)硬盤和內存條后好似滿血復活了，可是一旦運行當下的游戲，立馬就被PPT般的幀數打回原形。

游戲廠商往往和硬件廠商緊密合作，熱門大作采用最新的畫面技術和引擎，想要獲得流暢高清的游戲體驗？加錢吧。

不過近幾年來自顯卡危機（孤島危機戲稱）之后，好像再沒有出現類似的“顯卡殺手”級別游戲。孤島危機給3A大作全局光照效果，增強顯示效果的同時也大大增加了計算量。

下一個革命性的游戲畫質增長點在哪呢？那當然是光線追蹤了。

去年我們對于Nvida的一系列布局有過跟進介紹 (Nvidia 新論文解決光線追蹤、路徑追蹤問題)，當時還有些奇怪，N廠作為硬件廠商怎么做起了光線追蹤？

如今他們的目的可以說是昭然若揭——用光線追蹤榨干用戶們的顯卡性能，以便推銷自家下一代顯卡設備。

最近，來自烏克蘭的游戲公司4AGAMES表示，他們的新款游戲《地鐵：逃離》將會成為第一款使用RTX光線追蹤技術的游戲。而這個RTX光線追蹤技術，就是Nvidia前段時間在GDC2018上推出的，號稱可以利用光線追蹤模擬更完美的光照質感，秒殺傳統(tǒng)的光柵渲染的一項技術。

對游戲史有所了解的同學應該還記得，《地鐵2003》曾經也是一款顯卡殺手級別的游戲，如今它的續(xù)作又要讓廣大玩家的顯卡瑟瑟發(fā)抖了。不出意外，一大批游戲廠商也將會把光線追蹤加入進自家3A大作，提高畫質效果。

這讓一眾游戲廠商趨之若鶩的RTX光線追蹤，到底神奇在何處呢？

RTX光線追蹤

在去年關于英偉達的光線追蹤文章中我們有過大致的介紹，當下以及以前的主流渲染方式采用的是光柵化渲染，也就是通過先計算多邊形或者三角形的頂點的坐標變換，然后再這些多邊形內進行紋理填充。

這種辦法的計算量小，但是成像效果不理想，尤其是在渲染倒影、陰影等細節(jié)的時候會出現明顯的失真，也不容易實現全局光照。

因此我們提出了光線追蹤法。

光線追蹤直接模擬穿過虛擬環(huán)境的光線， 創(chuàng)建代表從環(huán)境到相機的光路反向的光線。射線與場景相交，確定射線擊中哪個物體，如果有的話。材質著色器或環(huán)境著色器計算照明值沿著光線的路徑。最后，產生的光照值被寫入幀緩沖器。

這樣一來，雖然顯示效果是上去了，但是運算量也太龐大了點，不適合作為實時渲染使用。

實時光線追蹤的概念并不復雜，但是計算量大。理論上講，光線追蹤包括投射場景中每個光源的光線，產生（通常是隨機的）光線，并在它們碰撞時跟隨它們并在表面上反射。在每個表面上，光線的特性都與其碰觸的材料的特性以及它相交的角度相結合?？梢阅M反射光線的多條射線來追蹤可能采用不同顏色從而反射出物體的光線。追蹤過程一直持續(xù)到光線離開場景。

為了解決計算量和耗時問題，我們必須得做出簡化。

首先，我們需要將場景中的所有對象的著色器加載到GPU的內存中，并在需要計算交叉點的時準備好。

另外，Nvidia還推出了一個新的降噪模塊。去噪在光線追蹤中非常重要，因為我們只能從相機中的每個像素投射有限數量的光線。所以除非讓射線追蹤器長時間運行來填補現場，否則你會看到許多令人不快“噪音”。降低噪音，就可以提高質量輸出的速度。

RTX還具有加速對象功能，例如，通過一些光線追蹤器緩存在交叉點，進行簡單的變換，并且預測他們將在下一幀出現的位置。

近日，NVIDIA表示正在為Vulkan開發(fā)光線追蹤API。

Nvidia正在通過擴大VK_NV_raytracing這個開放圖形API來推廣他們的RTX技術，他們向Khronos集團提供了其方法，旨在標準化Vulkan內的實時光線追蹤技術。