如果您最近对游戏和图形新闻丝毫不屑一顾，那么您将听到最新，最伟大的流行语：光线追踪。您可能还听说过一个类似的单词，称为路径跟踪。您可能会因为完全不了解其中一个过程而被完全原谅。
一个简单的解释是，路径跟踪和光线跟踪都是图形技术，它们可以产生更逼真的图像，但代价是要付出更多的代价。计算能力。 YouTube上有一个Minecraft视频，以清晰的方式演示了光线跟踪的特定方面，但也说明了其对系统的压力。
如果这是您唯一需要的说明，那就太好了！但是，如果您想深入研究并找出每种技术的工作原理，以及为什么GPU硬件公司对具有光线跟踪功能的卡收取不菲的费用，请继续阅读。
栅格化和计算机图形学
您看到的在计算机屏幕上显示的任何图像都不以该图像开头。它以光栅或矢量图像开始。栅格图像由阴影像素的集合组成。
矢量图像基于数学公式，这意味着可以无限期地增大图像尺寸。矢量图像的缺点是难以获得更精确的细节。仅需要几种颜色时，最好使用矢量图像。
光栅化的主要优势在于它的速度，特别是与射线追踪等技术相比。您的GPU（图形处理单元）将告诉游戏，以小形状（通常是三角形）创建3D图像。将这些三角形变成单个像素，然后通过着色器创建您在屏幕上看到的图像。
光栅化由于其处理速度的长久以来一直是视频游戏图形的首选，但是随着当前技术开始突破其极限，需要更多的先进技术才能突破到下一个水平。就是光线追踪的来源。
光线追踪看起来比光栅化更现实，如下图所示。看一下茶壶和汤匙上的倒影。
什么是射线跟踪？
从表面上讲，光线追踪是一个伞词，它意味着从光和物体的单个交点到完整的真实感的一切。但是，在当今最常见的情况下，光线跟踪是一种渲染技术，该技术遵循从设定点发出的光束（以像素为单位），并模拟遇到物体时它的反应。
花点时间看一下您房间的墙壁。墙壁上有光源吗？还是有其他光源从墙壁反射光？光线追踪的图形会从您的眼睛开始，跟随您的视线到达墙壁，然后跟随光线从墙回到光源。
上图说明了如何这个工作。模拟“眼睛”（此图中的相机）的原因是为了减轻GPU的负担。
为什么？好吧，光线追踪并不是全新的。实际上已经存在了一段时间。 Pixar使用光线跟踪技术来制作许多电影，但是以Pixar达到的分辨率实现高保真，逐帧图形需要花费时间。
很多时间。据报道，Monsters University中的某些帧每个花费29个小时。 玩具总动员3每帧平均耗时7个小时，根据Wired的2010年故事，某些帧耗时39个小时。
由于影片说明了每个表面上的光反射，从而创建了每个人都已经知道并喜欢的图形样式，因此工作量几乎是无法想象的。通过将光线跟踪技术限制为仅眼睛可以看到的内容，游戏就可以利用该技术而不会导致图形处理器发生（文字）故障。
看看下面的图片。
那不是一张照片，尽管看起来很真实。它是光线追踪的图像。尝试想象创建一个看起来像这样的图像需要多少能量。可以追踪和处理一条射线而没有太多麻烦，但是当该射线从一个物体反弹时又会如何呢？
一条光线可以变成10条光线，而那10条可以变成100条光线，依此类推。增加是指数级的。到达某一点后，超出第三级和第四级显示的反弹和反射将使收益递减。换句话说，它们所需的计算和显示功能远远超出其价值。为了渲染图像，必须在某处绘制限制。
现在想象做每秒30至60次。那就是在游戏中使用光线追踪技术所需的电量。当然令人印象深刻，对不对？
随着时间的流逝，具有光线追踪功能的图形卡的可获取性将不断提高，最终，该技术将与3D图形一样容易获得。但是，到目前为止，光线追踪仍然被认为是计算机图形学的最前沿。那么，路径跟踪如何发挥作用？
什么是路径跟踪？
路径跟踪是光线跟踪的一种。它属于这种保护伞，但是射线追踪最初是在1968年被理论化的，直到1986年才开始出现路径追踪（结果并不像现在那么戏剧化。）
记住射线的指数增长早一点？路径跟踪提供了解决方案。使用路径跟踪进行渲染时，射线每次反射仅产生一条射线。光线不会按照每次弹跳的设定线移动，而是朝随机方向发射。
然后，路径跟踪算法对所有光线进行随机采样以创建最终图像。这导致对各种不同类型的照明（尤其是全局照明）进行采样。
关于路径跟踪的一件有趣的事情是，可以通过使用着色器来模拟效果。最近为Nintendo Switch模拟器提供了一个着色器补丁，该补丁允许玩家在《塞尔达传说：旷野之息》和《超级马里奥奥德赛》等游戏中模仿路径追踪的全局照明。效果看起来不错，但还不如真正的路径跟踪完整。
路径跟踪只是其中之一光线追踪的形式。虽然它被誉为渲染图像的最佳方法，但路径跟踪也有其自身的缺陷。
但是最后，路径跟踪和光线跟踪都可以产生绝对漂亮的图像。现在，消费级机器中的硬件已经达到可以在视频游戏中实时进行光线追踪的程度，该行业已经做好了突破的准备，几乎与从2D图形过渡到3D图形一样令人印象深刻。
但是，仍然需要一段时间（至少要数年），才能将必要的硬件视为“负担得起”。到目前为止，即使是必要的图形卡，其价格也远远超过1000美元。