什么是实时光线追踪技术？它可能出现在当前的次世代主机上吗？

米老鼠和蓝精鼠v · 发表于 2020-12-31 20:44

如果你只是想看看样子，PS4的新游戏已经用上了，如果是大规模应用，请等下代主机。

我是技术盲，只说一下大致的印象。

其实你不需要知道光线追踪是什么，因为实际上你也不知道现在采用的光栅化3D技术的原理，对吧？光线追踪的原理很好理解，屏幕上的每个像素都发出一束光去射击3D物体，遇到物体表面就把相关的信息叠加到光上。反倒是现在的光栅化技术很抽象，你可以认为是先把3D物体拍成一张照片，然后对这张照片上色，由于针对的不是3D物体本身，所以会发生很多奇怪的现象，这也是传统3D技术画面不真实的原因所在。

两者之间的关系类似于飞机和汽车，部分硬件能通用（发动机），但是因为运行原理完全不同，因此对硬件的需求重点也不同（比如，汽车发动机要求高扭矩，而飞机没有需求）。如果光线追踪发展到很成熟的阶段，就连部分硬件都不通用了（类似螺旋桨飞机进化到喷气式飞机）。

现在的3D显卡虽然已经普及了统一渲染构架，比原先的通用性高多了，但是仍然是一种特化硬件，如果在现在的显卡上走光线追踪，对CPU的依赖会非常大，这与显卡包揽一切的趋势是向背的。

目前实验阶段的光线追踪硬件都是FPGA，可以看成是一个功能没有被限制在光栅化，可以自由定制的原始显卡，要将其改为自由度很低的定制显卡才能提高光线追踪的效率。自然，真正的光线追踪显卡对过去所有的3D游戏都是不兼容的，这才是问题的关键。

以现在的技术，生产出一种高效的光线追踪显卡并不难，而且价格不会很高（现在光线追踪的低效都是因为没有使用专用硬件造成的），所以无法推广的唯一因素就是光线追踪技术根本没有需求。

3D显卡推广花了差不多10年吧，那时候没有的人就是没的用，而现在3D显卡的功能都已经与操作系统结合起来了，不可能统一换新。过去CPU的64位与32位之争，最后以兼容32位收场，因此黄老板他们也是走这条路。DX现在增加的双精度浮点运算等功能，都是为了在老式显卡上运行部分光线追踪程序而准备的。以后的显卡可能会彻底改变结构（就像显卡进化到硬件T&L还有统一渲染构架），同时支持光栅化和光线追踪。也可能在保留现有构架的前提下，增加一个专门负责光线追踪的特效模块，比如集成Caustic的RPU显卡。

微软所说的也是这种，可能只在水体反射之类的特效上使用，但是画面整体水平不会有飞跃，要知道现在大部分游戏连场景光照都是预渲染的，老技术还没普及，怎么可能跨代呢。

游戏厂商要部分引入光线追踪的难度不是很大，因为现在工作量最大的三维建模和贴图都可以沿用到下来。但是要彻底换用光线追踪，是否还会使用多边形技术就很难说了，或许真的要过渡到曲面？

光线追踪的发展还在很初级的阶段，现在的好莱坞电影CG主要还是依靠光栅化渲染的，光线追踪只是辅助手段。皮克斯直到汽车总动员才开始大规模使用光线追踪，而且还是部分应用。

多说一句，虽然光线追踪技术是热点，但是并不意味着它就一定是未来。游戏的生命就是实时性，所有低效的技术，无论效果多么好，哪怕不可替代，都注定会死亡。历史上曾经被看好的3D图形技术，10个中有9个都死了。90年代和多边形技术同时兴起的还有一种椭圆球体技术（ellipsoid），曾经被寄予厚望，但现在搞计算机图形学的人都没几个听说过它。

或许10年后再看，“在游戏中全面应用光线追踪”的想法只是一个历史的笑话也说不定。

这就是椭圆球体技术（ellipsoid），1996年的作品，借机缅怀一下。

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