شرح لتقنية Ray Tracing من شركة Nvidia
نوفمبر 30, 2019 6006 مشاهدات
أعلنت شركة NVIDIA في حدث Gamescom 2018، عن تقنية جديدة تسمى “Ray Tracing” (بالعربية: إقتفاء الشعاع) من شأنها أن تحدث ثورة في عالم صناعة الألعاب، وتغير من طريقة تصميم ومستوى الرسوميات بها. ولكن ما هي تلك التقنية الجديدة؟ الإجابة باختصار شديد هي تغيير كيفية تفاعل الضوء مع الأجسام المحيطة به، أما الإجابة التفصيلية فسنتعرف عليها في هذا المقال.
عادة ما يكون من الصعب شرح التقنيات الرسومية، ولكن تقنية تتبع الأشعة ليست معقدة على الإطلاق. فالتقنية تحاول محاكاة الطريقة التي يعمل بها الضوء في العالم الحقيقي. فبدلاً من إنشاء إضاءة جاهزة للمشاهد المختلفة في الألعاب، في إن التقنية الجديدة تحاول تتبع مسار الضوء، فمثلاً إن ارتد الضوء عن سطح أخضر فتسجد لونه قد تغير.
هذه بالضبط طريقة عمل الضوء في الحقيقة، فجزيئات الضوء تخرج من المصدر وتستمر في طريقها إلى أن تصطدم بجسم وتبدأ في التفاعل معه، فإن كان جسم مُعتم فسوف يمتص الضوء، أو يمكن للضوء أن ينعكس كلياً إن اصطدم بمرآة. تقنية تتبع الأشعة تُستخدم كثيراً في أفلام الرسوم المتحركة أو التي تحتوي على مؤثرات بصرية، ولكن ما منعها من الوصول إلى حواسيبنا الشخصية هو حاجتها إلى حاسب خارق لكي يستطيع تتبع كل شعاع ضوء يخرج من المصدر منفرداً وتحديد مساره وانعكاسه على الاجسام المحيطة حوله، فمثلا استوديو Pixar يستخدم تلك التقنية في الأفلام التي ينتجها بفضل الميزانيات الضخمة للأفلام وسهولة الوصول إلى تلك الحواسيب الخارقة.
أمَّا بالنسبة لتقنية تتبع الأشعة التي أعلنت عنها NVIDIA فإنها أبسط من ذلك بكثير، فهي تعكس العملية كلياً. فمثلاً تخيل نفسك في غرفة بها مصباح واحد وأمامك قطعة من الأثاث، وما تفعله هذه التقنية هو تتبع مسار الضوء عكسياً بداية من منظور اللاعب وانعكاس الضوء على قطعة الأساس ومن ثم عودته إلى المصدر، وذلك أسهل بكثير على حاسوبك ولا يتطلب الكثير من الموارد.
معظم الألعاب التي طبقت تقنية تتبع الأشعة في ألعابها تستخدم مزيج من تقنيات الإضاءة التقليدية والتي تسمى “rasterization” وتقنية “Ray Tracing” على عناصر محددة مثل الماء والأسطح المعدنية. لعبة Battlefield أوضح مثال على ذلك فيمكنك رؤية انعكاس القُوات على الماء، وانعكاس التضاريس المختلفة على الطائرات، وانعكاس الانفجارات على السيارات. يمكن أيضاً استخدام تقنية تتبع الأشعة لزيادة تفاصيل الظلال وجعلها أكثر ديناميكية وواقعية، وتم تطبيق ذلك في لعبة Shadow of the Tomb Raider. فهي تخلق ظلال أكثر واقعية في المشاهد المظلمة والمُضيئة بتفاصيل أكثر، وفعل ذلك بدون تقنية تتبع الأشعة يتطلب الكثر من الوقت والجهد من المطور من أجل أن تخرج في أفضل صورة.
بعض مطوري الألعاب استخدموا التقنية الجديدة في إضاءة عالم اللعبة بأكمله، وبرغم أن رسوميات اللعبة أصبحت أكثر من رائعة إلا أنها أثرت على الأداء كثيراً، ولتشغيل مثل تلك الألعاب فستحتاج إلى أقوى معالج رسومي تقدمه NVIDIA ومثال ذلك لعبة “Metro Exodus” فالفكرة كانت رائعة ولكن التطبيق لم يخرج بالصورة الصحيحة. بالطبع التقنية ليست كاملة في الوقت الحالي وللتغلب على ذلك فإن NVIDIA زودت معالجتها الرسومية بخاصية الذكاء الاصطناعي “AI Super Sampling” لمعالجة بعض الأخطاء التي قد تظهر أثناء تتبع الضوء والتي قد تفسد المشهد بأكمله.
من أجل تشغيل هذه التقنية الجديدة أطلقت NVIDIA سلسلة TURING “RTX”، ومقارنة بالجيل السابق “GTX 10 Series” فإن الأداء لا يختلف كثيراً ولكن عند تشغيل التقنية في الألعاب المدعومة يظهر الفارق حيث يهبط معدل الإطارات كثيراً بالنسبة للجيل السابق، بينما تحافظ فئة “RTX” الجديدة على معدل إطارات ثابت.
بالطبع تعمل شركة AMD على تقنيتها الخاصة لتتبع الأشعة، وبالشراكة مع استوديو Crytek فقد أطلقت عرض تشويقي نرى فيه تنقية تتبع الأشعة الخاصة بها تعمل على RX Vega 56 (سعره 300 دولار فقط) بمعدل إطارات ثابت، وبأداء مقارب جداً لتقنية NVIDIA.
أقل معالجان رسوميان سعراً تعمل عليهما تقنية تتبع الأشعة هما: NVIDIA RTX 2060 (متوسط سعره 350 دولار أمريكي) وNVIDIA RTX 2070 (متوسط سعره 550 دولار أمريكي)، ولكن أولاً وأخيراً يعتمد الأمر على مطوري الألعاب وما إذا كانوا سيستخدمون التقنية الجديدة في ألعابهم أم لا. بالنسبة لنا فنحن متشوقون لتجربة المزيد من الألعاب التي تستخدم التقنية الجديدة ونتطلع إلى مزيد من العناوين الجديدة في 2020.
NVIDIARay Tracingإنفيديا