光线追踪技术即将成为标配？
时间：2020-03-24 05:12:27 来源：千叶帆 本文已影响人
打开文本图片集
说要有光，于是有了光……在虚拟的游戏视界中，神或许可以理解为真实存在的造物主，游戏研发团队在硬件黑科技的加持下，真实的游戏世界一直都是游戏领域追求的，而在这个世界中，"光"绝对是不可或缺的元素。
虚拟视界的里程碑技术
一年多时间以前，NVIDIA在科隆游戏展前发布会上，正式揭晓了全新一代基于"图灵"架构的20系游戏显卡。针对图形性能，NVIDIA带来了革命性的改进，引入了实时光线追踪技术。
对于发烧级游戏玩家而言，实时光线追踪技术绝对称得上里程碑式的颠覆。在忍受多年传统光柵化渲染技术虚虚实实的折磨后，实时光线追踪技术终在游戏画面及体验真实感上迈进了一大步，NVIDIA更宣称实时光线追踪技术是其在计算机图形算法和GPU架构领域经过10年努力所取得的成果。
光线追踪本身是现代电影生成或增强特殊效果所依赖的一种技术，比如逼真的反射、折射和阴影。正是这些效果的运用打造出了科幻史诗片中的星际战士。这种技术会使飙车场景令人血脉偾张，使战争片的火焰、烟雾和爆炸场景看起来像身临其境。在游戏过程中，玩家看到的物体被光束照亮，现在转过身，追踪这些光束从玩家的眼睛向后到与光线交互的物体的路径，这就是光线追踪。
但在过去，计算机硬件的速度不够快，无法实时使用这些技术，比如在视频游戏中。电影制作人可以随心所欲地花时间来渲染单个帧，因此他们会在渲染场中离线渲染。而视频游戏画面转瞬即逝，因此，人们过去依赖于另一种技术来处理大部分实时图形，即光柵化。
随着硬件性能的提升和驱动的优化，实时光线追踪技术终于被运用到消费级的游戏应用中，力求为玩家还原真实视觉体验。因此，其一经推出便成为市场关注的焦点，可新技术的应用与落地，显然没有想象中的美好。
不太亲民的新技术
实时光线追踪技术带来的真实感的确让众多玩家感到惊喜，不过作为一项全新的、兼具黑科技属性的技术，实时光线追踪技术的要求同样不低。早在2017年时，英伟达实任巴西地区总裁Richard Cameron在接受媒体采访时就表示过，他认为要实现这项技术，我们需要的显卡性能要比目前的强上100倍。
随着实时光线追踪技术的亮相，EPIC创始人表示光线追踪需要25TFLOPS的性能，大概就是三块GTX 1080显卡的水平。而在具体的游戏应用上，人們发现在《战地5》开启"DXR光线跟踪反射质量"后，在DXR最高的设定下，即使是i9-9900K+RTX 2080 Ti这样顶级的硬件组合下，也只能在1080P分辨率下保持流畅的画面体验。
这样的硬件性能需求显然是不利于实时光线追踪技术落地的，而NVIDIA自然也不能无视市场的声音，于是，支持光线追踪技术的平价显卡RTX 2060被推了出来，低门槛成功激活了玩家市场对实时光线追踪技术的兴趣。
有意思的是在市场玩家都认为实时光线追踪技术将会成为RTX显卡专利时NVIDIA在游戏开发者大会（GDC）期间宣布GeForce GTX 1060 6GB或更高GPU将支持光线追踪。
不过由于相比RTX显卡，GTX显卡没有"光线追踪核心"以及"Tensor核心"，所以在体验光线追踪游戏时画质或许只能维持在较低水平（RTX或提供相当于GTX GPU大概2〜3倍的光线追踪性能）。基于NVIDIA提供的驱动，GeForce GTX GPU将在Shader Cores上运行光线追踪。
在DXR下，光线追踪提供了两种执行方案，分别是Compute-base Path和DXR API Path。顾名思义，Compute-base Path是在DXR框架下使用通用计算单元来进行光线追踪。GeForce GTX 10系列就是利用这一套方式。另外一套执行方案DXR API Path，则是使用DXR框架的硬件加速电路在GPU上执行光线追踪，在GeForce RTX 20系列上，这套硬件加速电路就是RT Core。
显然，为了让实时光线追踪技术落地，NVIDIA已然使出浑身解数不断降低门槛NVIDIA很清楚一项全新技术的崛起往往需要整个生态的支撑，而随着玩家对实时光线追踪技术了解的深入及刚需的出现，AMD、Intel两大上游厂商也开始了动作。
AMD驱动暗藏光线追踪代码
NVIDIA实时光线追踪技术亮相后，AMD作为其首当其冲的竞争对手，不断被问及实时光线追踪技术相关信息。
相对于似是而非的"口水仗"，AMD驱动的"实锤"对于光线追踪技术的应用具有极大意义。三季度开始就有玩家发现，从今年7月份的19.7.2版本开始，AMD显卡驱动里就已经加入了光线追踪相关代码，包括对于微软DirectX光追库的引用（未完成），以及部分看起来和AMDTraceRay代码有关的dll动态链接库文件。
随着玩家讨论的深入，AMD高级总监Jason Banta也表示确定将在12月为肾上腺素驱动带来一次重大升级，其中相当重要的一个部分，就是为Navi显卡带来光线追踪支持。
不过需要注意的是目前的Navi显卡中并没有能够支持光线追踪的硬件部分，因此AMD计划通过软件的方式为Navi显卡提供光追效果，算是一种权宜之计。
发力光追的二代RDNA架构显卡
AMD今年6月正式发布了7nm Navi架构的RX 5700系列显卡，这次的架构不再叫GCN，而是RDNA，AMD强调它是一个全方位重新设计的架构，并不是GCN的又一个升级版，也不是与GCN的混合体，只是集成了GCN架构的指令以保持向下兼容，现有技术仍然可以在RDNA架构上得到支持。
现在的GCN及RDNA架构也是支持光追的，但是通过Shader渲染器完成的，AMD ProRender、Radeon Rays都早就支持了光线追踪，分别面向内容创作渲染和游戏开发。
而RDNA架构也不会只用一代，后续至少还有新一代的RDNA 2架构，届时制程工艺会从现在的台积电7nm升级到7nm+，也就是台积电的7nm EUV光刻工艺。这样的产品线规划意味着到了明年的RDNA2架构上，AMD才会做硬件加速的光追，在实时游戏中实现特定的集中光线渲染效果，也就是说明年的RDNA2架构上也会集成图灵GPU那样的专用硬件单元，提升光追加速效果。
不过AMD长期追求的光追是基于云端的，毕竟云端的计算性能更为强大，效果远好于本地光追加速，这才是解决光追渲染吃硬件的根本办法。
翘首以盼的次世代主机玩家
在PC市场，格外重视硬件光追的玩家本身可以选择NVIDIA产品，再慢慢期待AMD新一代的RDNA 2架构显卡的亮相，可对于次世代主机玩家而言AMD显卡一举一动却有些揪心了。
经过几十年风风雨雨的发展，主机游戏领域经过了数轮洗牌，目前形成了索尼、任天堂以及微软三大巨头的局面，而微软和索尼不约而同地选择AMD平台作为自家新一代次世代主机硬件平台，让AMD成为次世代主机市场最大硬件的同时，AMD硬件光追也成为主机玩家心理的牵挂。
根据目前泄露的消息，采用定制APU的索尼和微软两家的次世代主机将会支持光线追踪，但是这项功能在AMD此前发布的RX 5000系列显卡当中并没有搭载，这也佐证了AMD会在下一代显卡中提供硬件光追的说法。
随着下一代游戏系统的推出，光线追踪兼容硬件将交付给用户，从而创建一个跨越PC，Xbox和PlayStation的光线跟踪生态系统，这足以让开发人员致力于该功能。
耕耘光追领域多年的Intel
十年前，光线追踪本来是Intel对付英伟达的黑科技，结果不幸难产。十年后，光追终于应用到游戏中，却是在NVIDIA手里发扬光大。因此，在光线追踪技术领域，Intel同样拥有相当雄厚的积淀。
2008年前后，Intel和NVIDIA两家大厂对于电脑显卡的存在意义展开了激烈的对线。由于《孤岛危机》这样画面精细对性能要求极高的游戏的出现，让显卡成为电脑中的重要部件。游戏玩家愿意花更多的錢买一个更好的显卡，而不是CPU，这对Intel是一个危险的信号。
当时的Intel在很多场合下表示，独立显卡最终会被淘汰，未来的PC图像处理会逐渐集成到CPU中，并认为自己的CPU可以提供更好的游戏渲染，Intel自信的来源便是光线追踪技术。
曾在2004年就将来光线追踪技术应用在《雷神之锤3》上的技术大牛德国人Daniel Pohl更是在2007年加盟Intel，为Intel光线追踪技术的构建打下了基础。因此，Intel"重回"光线追踪应用领域一点都不会让人感到惊讶，尤其是在Intel宣布重返独显领域的当下。
传闻不断的Xe GPU
Intel将在明年推出自己的独立显卡，同时启用全新的Xe GPU品牌，这在显卡领域绝对是件大事儿，而且外媒DigiTimes援引业内人士的话称，英特尔将在2020年中推出首款Xe GPU，其热设计功耗仅为25W、辅以6GB GDDR6显存、且型号可能不止一款，相关规格、功能设计的新闻也层出不穷，这其中，自然少不了光线追踪这个焦点。
前不久Intel日本公司在东京举行了一次活动，介绍了Intel处理器的一些进展，其中谈到了第二代10nm处理器Tiger Lake的核显，称后者的Genl2核显性能会再次翻倍，而Xe架构独显将会支持光线追踪，这两个消息让业界都很振奋。
然而，随后Intel就进行了官方辟谣，他们审查了日本活动的简报，确认PPT资料中没有提到Xe架构独显GPU会支持光线追踪，相关报道实际上是由于日文-英文翻译的误会所致。Intel甚至还否认提到了Tiger Lake的Gen12核显性能翻倍、可实现1080p 60fps游戏的报道，表示这个目标也是不存在的。不过有意思的是Intel早在今年年初就放出了一份开放图像降噪库（Open Image Denoise Library），缩写OIDN，专为改善光追效果而来，而且完全开放、免费。或许光线追踪对于Intel而言，为显卡加入光线追踪技术并没有太高难度。
态度积极的微软
在讨论一众硬件厂商及产品对光线追踪技术态度的同时，微软的态度同样不容忽视。多年前Intel用"光线追踪"同NVIDIA"一较高低"时，微软DirectX 11同样是不容各方忽视的存在。
而在GDC 2018全球游戏开发者大会上，微软推出了名为DirectX Raytracing（DirectX光线追踪，简称DXR）的新功能。通过DXR API，图像设备可以进行实时光线追踪。DXR API带来了一系列全新技术（如实现真实全局光照），为未来的游戏世界打开了大门。微软还宣布PIX for Windows将支持DXR API。PIX for Windows将帮助游戏开发人员捕获和分析使用DXR构建的帧，并了解DXR如何与硬件进行交互。
写在最后不可或缺的游戏
缺乏游戏支持，各家令人垂涎的光线追踪Demo只能是Demo，而在全球范围当中，主机游戏的销量要比PC游戏多得多，例如根据VGChartz的统计，《战地4》PC版的销量仅有主机板（PS3/4+Xbox 360/One）的十分之一。对于大部分的游戏厂商来说，只有在主机平台发售游戏才是生财之道。因此，以AMD为代表的硬件厂商在硬件光追上的进度显然是极为关键的，只有整个生态在光线追踪技术上的进度跟上了，这项技术才有可能真的落地。
相关热词搜索：标配，光线，追踪，技术，
