Apa Itu Pelacakan Ray? (Dan Apa Artinya untuk Game PC)
Diterbitkan: 2022-01-29Perhatikan mata Anda lebih melebar saat Anda bermain game akhir-akhir ini? Jika demikian, itu mungkin karena teknik baru yang menyebar, perlahan, di seluruh game-o-sphere. Peningkatan visual terbaru dan paling spektakuler dalam game PC dihadirkan kepada Anda berkat ray tracing, sesuatu yang baru-baru ini menjadi mungkin secara real-time dengan perangkat keras khusus.
Meskipun ray tracing umumnya direferensikan dalam game PC, Microsoft Xbox Series X dan Sony PlayStation 5 juga memiliki perangkat keras yang diperlukan dan perpustakaan game yang terus berkembang yang mendukungnya. Artikel ini membahas bagaimana ray tracing berbeda dari rasterisasi tradisional, mengapa ini penting untuk masa depan game, dan tentu saja, apakah ray tracing akan memengaruhi pembelian PC gaming Anda berikutnya (apakah itu desktop gaming atau laptop gaming) atau konsol.
Dasar-dasar Ray Tracing
Ray tracing adalah teknik yang bekerja dengan baik untuk menerangi pemandangan yang dihasilkan komputer. Konsepnya bukanlah hal baru; apa yang baru telah mencapai otot komputasi untuk melakukannya secara efisien.
Bayangkan menembakkan sinar cahaya pada suatu objek dan menelusuri bagaimana pantulannya dari permukaan, hampir seperti berjalan ke ruangan gelap dan mengarahkan senter. Kemudian bayangkan memotret banyak sinar, menggunakan sinar yang (dan tidak) kembali untuk mencari tahu bagaimana pemandangan seharusnya terlihat. Misalnya, sinar yang gagal kembali kemungkinan terhalang oleh suatu objek, sehingga menciptakan bayangan. (Memikirkan konsep dengan cara yang sama seperti cara kerja radar tidak jauh.)
Penjelasan dasar itu menyoroti bagaimana ray tracing sejajar dengan pencahayaan dunia nyata: Cahaya yang mencapai mata Anda memberi tahu otak Anda apa yang Anda lihat. Film animasi telah menggunakan ray tracing selama beberapa dekade; Pixar's Toy Story , misalnya, membawanya ke pusat perhatian pada tahun 1995, dan langkah besar dalam rendering telah dibuat sejak saat itu.
Selama industri film telah menggunakan ray tracing, bagaimanapun, video game mengandalkan teknik yang berbeda, rasterisasi, untuk merender dunia 3D. Namun, sebelum kita membahas alasan di balik itu, mari kita kontraskan ray tracing dengan rasterisasi.
Dasar-dasar: Ray Tracing Versus Rasterization
Rasterization adalah pendekatan berbasis objek untuk rendering adegan. Setiap objek dicat dengan warna terlebih dahulu, kemudian logika diterapkan untuk menunjukkan hanya piksel yang paling dekat dengan mata. Sebaliknya, ray tracing mewarnai piksel terlebih dahulu, kemudian mengidentifikasinya dengan objek kemudian. Sederhana... itu menjelaskan segalanya, bukan?
Yah, tidak cukup , jadi anggap saja seperti ini. Rasterisasi membutuhkan teknik dan penyesuaian khusus untuk menciptakan visual yang realistis. Misalnya, saluran rendering game dapat disesuaikan dan dioptimalkan untuk menerapkan efek tertentu, di mana piksel pada objek memiliki pola tertentu. Secara alami, jenis logika ini akan bervariasi dari objek ke objek dan dari adegan ke adegan. Dibutuhkan usaha dari pihak pengembang untuk memanfaatkan ini, tetapi hal ini dapat terbayar dengan efisiensi, karena komputer mungkin dapat membuat adegan yang rumit tanpa jumlah kekuatan pemrosesan yang proporsional.
Pelacakan sinar cenderung diterapkan dengan cara yang lebih umum daripada rasterisasi, karena didasarkan pada pemotretan sinar cahaya. Akibatnya, teknik untuk mencapai hasil visual dengannya didasarkan pada bagaimana sinar itu digunakan. Bayangan dan pantulan yang lebih lembut, misalnya, memerlukan pemotretan lebih banyak sinar, sementara gerakan dan efek buram mungkin memerlukan pengubahan pengaturan waktu sinar atau titik asal sinar.
Semua mengatakan, rasterisasi dan ray tracing dapat digunakan untuk mencapai hasil yang sama (atau, setidaknya, mendekati itu). Jadi sekarang mari kita telusuri mengapa yang satu akan digunakan di atas yang lain.
Mainstream Gaming, Temui Ray Tracing
Beberapa dekade yang lalu, rasterisasi mendapatkan tempatnya di video game karena perangkat keras yang diperlukan untuk melakukannya cukup terjangkau untuk diakses oleh pembeli arus utama, tidak seperti yang diperlukan untuk ray tracing. Ini sebagian besar masih benar; kartu grafis game dioptimalkan untuk rasterisasi, dan akan tetap demikian selama bertahun-tahun yang akan datang.
Perjalanan Ray tracing ke dalam game mainstream dimulai pada tahun 2018 dengan peluncuran jajaran kartu desktop GeForce RTX Nvidia, dalam bentuk GeForce RTX 2080. Nvidia memperkenalkan kartu seri GeForce RTX 3000 generasi kedua pada tahun 2020 (dijuluki oleh GeForce RTX 3080) , dan saingannya AMD dengan cepat mengikutinya dengan seri Radeon RX 6000-nya. (Lihat ulasan kami tentang Radeon RX 6800 XT andalan kami.)
Singkatnya, butuh waktu lama bagi ray tracing untuk memasuki dunia game karena sumber daya komputasi untuk melakukannya tidak terjangkau dengan harga yang memungkinkan adopsi arus utama. Memang, biaya masuknya masih relatif tinggi — baik AMD maupun Nvidia tidak menawarkan kartu grafis desktop kelas bawah dengan penelusuran sinar perangkat keras. Saat ini, kartu video "entry level" yang mampu melakukan ray tracing di perangkat keras adalah GeForce RTX 2060, yang diluncurkan pada tahun 2019 dengan harga yang tidak terlalu murah $349 dan terjual jauh melebihi harga tersebut dari sebagian besar sumber akhir-akhir ini, karena tingginya permintaan (dan rendahnya pasokan) kartu video.
Kartu Grafis Ray-Tracing Teratas Kami Telah Menguji...
Namun, di beberapa titik, harga akan stabil. Dan adegan diatur untuk adopsi arus utama yang berkelanjutan, terutama karena konsol game terbaru telah bergabung dengan pesta.
Peningkatan Visual Dengan Ray Tracing
Sangat penting untuk menyadari bahwa ray tracing hanya menempatkan kakinya di pintu grafis game. Itu karena merender seluruh game secara real-time ray tracing masih jauh di luar kemampuan perangkat keras saat ini. Game yang mendukung ray tracing menggunakannya hanya untuk efek tertentu, terutama yang terkait dengan bayangan dan pencahayaan, sementara yang lainnya masih dalam raster.
Pertama, primer cepat pada terminologi. Kartu bermerek RTX Nvidia—GeForce RTX 2060 atau RTX 3080, misalnya—menggunakan implementasi rendering grafis berpemilik yang oleh Nvidia secara luas disebut sebagai "RTX." Implementasi ini dapat menggunakan DirectX 12, dan lebih khusus lagi DirectX Raytracing API (DXR) untuk merender jalur cahaya di mesin game.
DXR, sementara itu, adalah ray-tracing API yang dapat beroperasi secara independen dari perangkat keras Nvidia, atau bersama dengannya. Misalnya, pengembang game Crysis memamerkan demo mesin Crytek mereka sendiri beberapa tahun lalu yang menjalankan refleksi ray-traced pada kartu seri AMD Radeon RX 5000 (GPU tanpa inti RT onboard), meskipun kinerjanya diharapkan lambat . Jika Anda menjalankan demo yang sama pada kartu AMD Radeon RX 6000 Series, lengkap dengan RT core onboard, itu akan memproses adegan DXR secara signifikan lebih cepat.
Core RT (yang dikhususkan untuk mengolah matematika sinar cahaya) membantu kartu grafis apa pun, bermerek AMD atau Nvidia, menjalankan DXR lebih cepat, tetapi DXR tidak memerlukan core RT untuk menjalankannya.
Mari kita lihat bagaimana ray tracing dapat meningkatkan permainan secara visual. Saya mengambil pasangan tangkapan layar berikut di Shadow of the Tomb Raider Square Enix untuk PC, yang mendukung bayangan ray-traced pada kartu grafis Nvidia GeForce RTX. Secara khusus, lihat bayangan di tanah.
Berikut adalah pasangan adegan lain dari Shadow of the Tomb Raider...
Dan mari kita lihat set terakhir...
Bayangan yang dilacak dengan sinar lebih lembut dan lebih realistis dibandingkan dengan versi raster yang lebih keras. Kegelapannya bervariasi tergantung pada seberapa banyak cahaya yang diblokir objek dan bahkan di dalam bayangan itu sendiri, sementara rasterisasi tampaknya memberi setiap objek keunggulan yang sulit. Bayangan raster masih tidak terlihat buruk, tetapi setelah memainkan permainan dengan bayangan yang dilacak sinar, sulit untuk kembali.
Saat ini, dukungan ray tracing dalam game agak terpolarisasi karena fitur tersebut harus diterapkan secara terpisah untuk kartu AMD dan Nvidia. Lebih banyak game mendukung kartu Nvidia terutama karena Nvidia adalah satu-satunya yang memproduksi kartu grafis berkemampuan ray-tracing hingga tahun 2020, tetapi lebih banyak game mulai mendukung kedua rasa tersebut. Contoh yang terakhir termasuk Cyberpunk 2077, Dirt 5, Godfall, dan World of Warcraft: Shadowlands.
Direkomendasikan oleh Editor Kami
Ray Tracing: Dampak Kinerja
Ketika datang ke grafis PC, semuanya datang dengan harga, dan barang visual ray tracing tidak terkecuali. Mengaktifkannya umumnya menghasilkan penalti kinerja yang bervariasi dalam dampaknya dari satu pertandingan ke pertandingan lainnya.
Mari kita ambil, misalnya, tolok ukur bawaan dalam game Shadow of the Tomb Raider. Saya menjalankannya di desktop yang siap bermain game dengan prosesor AMD Ryzen 9 5900X, kartu grafis GeForce RTX 3080, dan memori 32GB. Angka-angka yang disajikan di bawah ini, diuji pada dua resolusi, adalah rata-rata frame per detik (fps). Setidaknya 60fps diperlukan untuk gameplay yang lancar.
Hit kinerja dua digit dari ray tracing adalah signifikan, dan perhatikan bahwa ini adalah dengan mengaktifkan fitur DLSS yang meningkatkan kinerja. DLSS adalah fitur khusus Nvidia yang didukung dalam game tertentu yang dapat membantu mengurangi dampak pada kecepatan bingkai beban komputasi ray tracing. (Untuk lebih lanjut tentang DLSS, lihat fitur kami Menguji DLSS 2.0 Nvidia: Frame Rates Lebih Tinggi Gratis?) DLSS menunjukkan janji besar, tetapi permainan harus mendukungnya. Meskipun mendapatkan momentum akhir-akhir ini, dukungan untuk itu jauh dari universal.
Ingat, kinerja trade-off ini datang hanya dari penerapan efek bayangan dan pencahayaan, jadi teknologi saat ini memang jauh dari menggunakan ray tracing untuk membuat keseluruhan game. Konon, hit kinerja adalah skenario terburuk dalam kasus ini, karena game ini memiliki pengaturan bayangan yang dilacak dengan sinar dengan dampak kinerja yang lebih sedikit negatif.
Optimalisasi game layak disebutkan. Pengembang tidak diragukan lagi akan belajar untuk lebih mengoptimalkan ray tracing seperti yang mereka lakukan pada rasterisasi, jadi seharusnya menjadi mungkin untuk mendapatkan lebih banyak efek ray-tracing dari perangkat keras saat ini. (Sekali lagi, lihat seberapa jauh rasterisasi telah terjadi.)
Game Pelacakan Sinar Utama yang Telah Kami Tinjau
DLSS adalah salah satu pendekatan yang juga akan membantu, dan kami mengharapkan penyempurnaan dan perluasan DLSS seiring berjalannya waktu. AMD juga sedang mengerjakan alternatif hemat kinerja bergaya DLSS, yang dijuluki "Resolusi Super." Resolusi Super sedang dikembangkan bersama dengan tim DirectML Microsoft ("ML" adalah kependekan dari "pembelajaran mesin"). Namun, AMD mengatakan teknologinya masih merupakan jalan keluar, dan kemungkinan besar kami tidak akan melihat game apa pun yang berjalan dengannya hingga paling cepat 2022.
Masa Depan yang Dilacak Sinar: Perlahan Mendapatkan Uap
Meskipun aplikasi ray tracing terbatas dalam game saat ini, fitur ini akan tetap ada. Tulisan itu sudah ada sejak AMD mengikuti Nvidia dengan memperkenalkan kartu grafis Radeon dengan dukungan hardware ray tracing. Dukungan penelusuran sinar perangkat keras di Xbox Series X dan PlayStation 5 semakin mendorong titik itu.
Oleh karena itu, pilihan untuk mengadopsi ray tracing telah dibuat untuk para gamer konsol. Ini juga dibuat untuk gamer PC yang membeli kartu grafis kelas menengah hingga kelas atas, karena semua model terbaru mendukung penelusuran sinar perangkat keras, tetapi pertanyaannya tetap apakah gamer dengan kartu grafis yang lebih lama atau kelas bawah harus meningkatkan, atau yang ada di pasar. harus naik kuda.
Singkatnya, tidak ada keharusan untuk berinvestasi dalam kartu grafis yang mendukung penelusuran sinar perangkat keras kecuali Anda menentukan perbedaan visual yang sepadan dengan uang yang dikeluarkan. Ray tracing saat ini memberikan sedikit keuntungan lain untuk bermain game, jadi ini bermuara pada kesenangan sederhana.
Ketersediaan terbatas saat ini dan harga kartu grafis yang tinggi membuat ray tracing menjadi investasi yang lebih besar dari yang seharusnya, jadi kecuali Anda cukup beruntung untuk mendapatkan kartu GeForce RTX atau Radeon RX 6800, mungkin masuk akal untuk tetap mengaktifkan ray tracing. daftar keinginan dan gunakan uang tunai untuk permainan. Strategi itu bisa bekerja lebih baik dalam jangka panjang, karena Anda akan dapat merasakan kembali permainan apa pun yang Anda beli yang menambahkan dukungan ray tracing saat Anda menunggu.