磐镭显卡：到底啥是光线追踪，不讲原理，科普干货让你秒懂

时隔两年，连RTX 3080都已经出来见客了，

但还有很多小白对啥是光线追踪（简称光追）还是一脸蒙逼，

虽然网上有大量对光追技术的科普文章视频，但都只是把技术原理复读一遍。

也不管你听不听得懂，而事实上大部分朋友也真是没听懂。

所以磐镭君就不复读光追原理了，从游戏实际体验角度给大家科普下光追技术。

一光追实际效果

尽管不复读，但还是得先建立一点简单概念。

在光追出现之前，所有游戏都使用“光栅化”技术来模拟光影 。

对这个“光栅化”也不要太纠结，反正只要知道，

所有能看到的和光有关的效果，如太阳光、点光、反射、阴影等，

都是刻意做出来的，而不是经过运算的，只有光线追踪，才能真正动态运算光线。

这个光听不好理解，但不要紧，咱们先记住这个概念，然后再来举例说明，

RTX首发支持的游戏如《古墓丽影 暗影》《战地5》等对光追的应用其实很少，

只是在游戏完成后，象征性的加入点光追效果，

简单来说就是删掉了一些光源，换成光追运算的光源。

这相当于把直发烫卷了再拉直一样，并没有太大意义。

毕竟游戏还是在没有光追的前提下开发的，临时加的光追，自然体现不出来，

而之后的游戏《地铁离乡》就有更多时间去运用光追，

因此它的光追效果就明显了很多。

开了光追后，确实比没有光追更有层次，但也仅限于光线的细腻程度而已，

这种细腻程度，其实只要技术过硬，光栅化技术一样能做出来，

看看《荒野大镖客2》就是没有光追胜似光追。

所以《地铁离乡》还不能体现光追的特点，直到Remedy的《控制》PC版，

我们才能看到光追发挥一定的效果，《控制》可是一个非常吃气氛的游戏。

在游戏里打开光追，当玩家从明亮的走廊走进黑暗的房间，

而房间对面是一面透明玻璃，玩家会突然看到玻璃上面自己若隐若现的反射。

这一瞬间，玩家可能会被自己的反射吓到，以为对面站着一个人。

可能小伙伴们现实中也有这种经历，在不是很熟悉的环境，

比如酒店房间，或者好基友的家里，

晚上抹黑上厕所，会突然被镜子里自己的反射给吓到，

而《控制》场景里随处可见的玻璃，经常能在探索和战斗中，突然被自己的反射给吓到，

虽不是游戏必要的效果，但对游戏渲染诡异的气氛有极大帮助。

所以开了光追的PC版本，在体验上会多出一个维度，能带来更丰富更深层的体验。

二光栅化能否实现光追反射效果

当然是能的，但光追技术有三个光栅化技术做不到的优势，

第一优势是运行效率

因为光栅化呈现的反射效果都是刻意设计的，如果玩家在镜子里看到自己

比如《马克思佩恩3》里佩恩给自己做美发，

其实看到的是两套一样的完整场景和角色模型，

重复的动作用两个摄像机渲染了两次，

这在洗手间这种小场景里并没有太大问题。

但如果整个游戏所有场景都有这样的反射镜，

那显卡全程都要渲染两个场景，两倍的角色，

等于显卡的性能一开始就要打个对折，1080显卡直接变960，

如果有多面不同角度的反射镜，那运算还要乘以几倍，那真的是得不偿失的。

所以现在我们看到的游戏里有镜子的场景，基本都在即时演算动画里，

或者在小小的洗手间里，真正大量运用镜子的游戏基本没有。

而使用了光追后，这个效果就比光栅化节省很多，当然还是要消耗一定的运算资源，

但这个资源是固定的，不会直接用场景乘以二两开花，

开发组只要设定光追的范围、精度等等，就能很好控制整个游戏所有反射所消耗的运算量，

甚至多个镜子时，运算量也可以得到控制。

那只要可控就可以实际运用了，所以游戏里全程随时可以看到场景和角色的反射，

PC版《控制》是游戏史上第一个，就是得益于光追的威力。

第二个优势就是光栅化无法动态计算反射强度和角度

1.反射强度，就是根据透明玻璃两边的明暗差来计算反射率

我们知道，当你大白天偷看汽车内部的时候，看看这个汽车为什么会有自己摇晃呢？

往往需要用手挡住眼睛旁边多余的光线，不然就看不清楚里面，会被反射叠加影响视线，

这就是因为透明玻璃，必须在两边明暗差不多的情况下，才会显得透明。

2.反射角度，是根据透明玻璃两边的明暗差来计算反射率。

同样是透明玻璃，两边光线明暗相同，这时候如果垂直于玻璃看，

因为大部分光线直接穿透过去，你是很难看见玻璃反射出自己和身后的场景的，

但如果贴着玻璃从侧面看过去，因为玻璃厚度的叠加，透光率降低，反射率提高，

你就能明显看到反射的场景，所以那些一脑门毫不犹豫往玻璃上撞的人，

一定都是垂直冲向玻璃门的，但凡有一点角度都能看清反射，

所以各位以后去外面过门的时候，最好从侧面靠近。

这就是两个动态技术。而这两个动态技术就是光栅化所做不到的。

第三个优势真正动态的反射场景所有物体

以上说的是清晰可见的玻璃反射，还有一种是金属或水面上的模糊反射，

虽然这个效果光栅化还处理得比较好，但它毕竟不是真实反射，

像《全境封锁》中的地面虽然能反射霓虹，但却不反射敌人的枪火，

还有赛车游戏能反射地面和天空，却不能反射经过的对手。

而只有运用光追才能真正动态的反射场景所有物体，

这就是很多人没看懂的英伟达在《战地5》里的技术展示。

当爆炸的火焰喷射，旁边的车身上是可以看到点火的扭曲影像。

虽然实际上《战地5》里并没有很好的发挥出来，但是不难想象，

在未来光线追踪技术大面积应用到游戏里，一些高手是可以根据反射的光影提前判断敌情的。

三光追的未来更宽广

实际上除了反射，还有折射、漫射、散射等其他运用，都可以用光追来做出更好的效果。

虽然光栅化技术也能模拟出来，但需要高超的技术和牺牲大量的运算。

但未来，随着光追技术的普及，光线会变得和法线、置换这些基础技术一样必须支持，

那厂商就可以不用顾虑没有光追的显卡，直接以默认有光追的状态去开发游戏，

而且如果整个游戏都是光追技术来照明，那运算量反而是非常可控的，更节省资源的，

因为多种效果一次性打包计算就能给出多个结果，整个游戏界的画面水平也会同时提高。

这样的话，厂商就有更多时间去打磨游戏在玩法上的乐趣。

因此光追不是一个单一的新技术，它是游戏在光线计算方面的打包解决方案，

就像现在的商用引擎一样，很多团队不需要再费心去开发引擎，

未来很多团队也可以减少更多在光影上的技术开发，

这是一个现在看上去并不明显的技术，但它能释放更多性能和成本。

在未来，它将大大提高游戏的深度和维度。

编稿：做显卡有技术

爱分享的磐镭君