射线追踪是计算机图形学的一种高级形式，它可以模拟光线在现实生活中的工作方式。它可以创建看起来真正逼真的计算机图形。
在过去，光线追踪仅限于大规模计算机图形项目，例如Hollywood CG电影。现在，它已在PC游戏和下一代游戏机中找到。
要了解为什么这么多人感到兴奋，我们需要将光线追踪图形与迄今为止使用的主流图形渲染方法进行比较。 ：栅格化。
光栅化与射线跟踪
现代实时计算机图形看起来很棒！很难想象这与20或30年前的基本3D图形有关。事实是，像Playstation 1这样的控制台和当前的Playstation 4 使用相同的基本方法来渲染3D图形，然后将其放置在2D屏幕上。
这称为栅格化。 “栅格”是显示为像素网格的图像，这恰好是屏幕显示的内容。 栅格化是将3D场景转换为屏幕上的2D图像的过程。
这是必须要做的，因为3D场景是3D。它具有深度，因此虚拟对象可以相互移动并且可以从任何角度观看。在光栅化过程中，计算机必须弄清楚如果您的屏幕基本上是进入3D世界的窗口，那么场景将是什么样。
在现实生活中，场景具有纹理和照明以及形状，深度和大小。由于传统上模拟光要消耗比任何家用计算机都要多的计算机能力，因此程序员已经创造了一些技巧和捷径，可以使用这种光栅化过程来创建看起来与真实的光线，颜色和纹理相似的东西。跟踪以一种方式简单得多。与其尝试使用大量的技巧来创造真实的视觉幻觉，不如说是模拟真实的光线。现在，当计算机必须弄清通过屏幕“窗口”看到的场景时，它只需运行光线跟踪模拟即可，一切都可以解决。
在现实世界中，进入您的眼睛的光线在到达视网膜之前已经从您正在看的其他物体上反弹了。光线追踪可以更有效地达到相同的结果。它通过拍摄来自“摄像机”的模拟“光线”并使其在虚拟场景中反弹，从而在途中拾取颜色和亮度信息来实现此目的。您的屏幕代表了虚拟的眼睛，因此您看到了真实的虚拟世界。
通过使用光线跟踪，一种技术可以创建看起来真实的场景中的对象，反射，阴影和其他元素。通过仿真自然可以实现这种真实感，不需要任何技巧或捷径！
在哪里体验射线跟踪
如果您想查看射线跟踪实际上，您要做的就是观看任何使用计算机生成的图形的现代电影。如果您观看诸如玩具总动员4 之类的CG电影，那么您所看到的一切都是光线追迹的产物。
如果您想探索一个互动的光线追踪世界，目前镇上只有一个游戏。 RTX系列Nvidia GPU ，以及支持该技术的视频游戏和应用。您可以使用非RTX硬件运行某些光线跟踪应用程序，但性能不佳。请务必查看我们在展示RTX硬件的最佳游戏 上的文章。
问题是RTX硬件仍然非常昂贵。但是，新一代的视频游戏机具有射线追踪支持的形式。这意味着主流游戏世界可能会帮助将光线追踪变成下一个主要游戏技术。尽管如此，如果实时进行光线跟踪非常困难，这些新的GPU如何管理它？
如何实现实时光线跟踪？
任何计算机都可以使用光线跟踪来渲染3D场景。使用3D渲染程序包的人们已经做了很多年了。任何现代CPU都可以执行跟踪场景周围光路所需的实际计算。
但是，现代的CPU和GPU无法快速处理这些数字，无法实时生成图像。例如，用于制作电影（如Monsters Inc或Toy Story）的大型计算机场要花费数小时才能渲染最终产品的单个框架。
相反，现代视频游戏需要每秒至少生成三十帧图像才能被视为可玩，而目前的黄金标准约为每秒60帧。
那么，诸如Nvidia RTX系列之类的GPU如何设法以可播放的帧速率使用光线跟踪方法？答案是他们没有对所有东西都使用光线追踪。至少不是现代标题。
诀窍是将传统图形与选择性光线跟踪结合起来。 RTX卡具有专用的光线跟踪硬件，位于更传统的GPU上。这样，可以使用光线跟踪来弥补传统图形硬件的一些缺点。
可以使用RTX卡玩完全可以使用的are视频游戏。光线追踪。最好的例子是雷神之锤II RTX 。这是一个拥有数十年历史的视频游戏，它非常简单，可以进行完整的实时光线追踪。然而，当将纯光线追踪应用于当前的视频游戏时，这种硬件成为主流还需要很多年。
射线追踪是未来吗？
简短的答案是肯定的，射线追踪就是未来。更长的答案是，随着使得可以进行实时光线追踪的硬件变得更便宜，我们可能会看到它逐渐取代传统的渲染。如果光线追踪图形成为新一代控制台的常规组成部分，那么就再也没有回头路了。
开发人员可以在其标题中安全地包含光线跟踪功能，因为所有流行的平台都将支持它。由于光线跟踪的图形更为出色，因此星空真的可以将光线跟踪引入价格适中的硬件上。这意味着真正的写实主义可能最终会出现在这里。
光线跟踪将成为主流渲染方法的另一个主要标志是，光线跟踪现在已被开发人员用来制作视频游戏和其他3D应用程序的常用工具所包含。换句话说，开发人员不再需要发明自己的光线跟踪解决方案。
流行的图形引擎（例如Unreal Engine 4或Frostbite）现在包括对RTX硬件加速的光线跟踪的支持。
您是否应该立即购买Ray Tracing？
撰写本文时，我们仍处于第一代光线跟踪硬件。尽管价格下降了，但性能仍然相当中等。如果您是骨灰级的人，并且是早期采用者，那么PC上的光线跟踪有很多值得一看的地方。
如果您不愿意花数百美元或数千美元作为早期采用者，则最好投资于承诺采用该技术的下一代主流游戏机，或者等待其后续产品。 RTX 20系列卡。