让游戏厂商趋之若鹜的RTX光线追踪，到底神奇在何处呢？

如今的游戏画质越做越精美，而同时对GPU/CPU的需求也相应拔高。不少同学应该深有感触，几年前购买的电脑在更新固态硬盘和内存条后好似满血复活了，可是一旦运行当下的游戏，立马就被PPT般的帧数打回原形。

游戏厂商往往和硬件厂商紧密合作，热门大作采用最新的画面技术和引擎，想要获得流畅高清的游戏体验？加钱吧。

不过近几年来自显卡危机（孤岛危机戏称）之后，好像再没有出现类似的“显卡杀手”级别游戏。孤岛危机给3A大作全局光照效果，增强显示效果的同时也大大增加了计算量。

下一个革命性的游戏画质增长点在哪呢？那当然是光线追踪了。

去年我们对于Nvida的一系列布局有过跟进介绍 (Nvidia 新论文解决光线追踪、路径追踪问题)，当时还有些奇怪，N厂作为硬件厂商怎么做起了光线追踪？

如今他们的目的可以说是昭然若揭——用光线追踪榨干用户们的显卡性能，以便推销自家下一代显卡设备。

最近，来自乌克兰的游戏公司4AGAMES表示，他们的新款游戏《地铁：逃离》将会成为第一款使用RTX光线追踪技术的游戏。而这个RTX光线追踪技术，就是Nvidia前段时间在GDC2018上推出的，号称可以利用光线追踪模拟更完美的光照质感，秒杀传统的光栅渲染的一项技术。

对游戏史有所了解的同学应该还记得，《地铁2003》曾经也是一款显卡杀手级别的游戏，如今它的续作又要让广大玩家的显卡瑟瑟发抖了。不出意外，一大批游戏厂商也将会把光线追踪加入进自家3A大作，提高画质效果。

这让一众游戏厂商趋之若鹜的RTX光线追踪，到底神奇在何处呢？

RTX光线追踪

在去年关于英伟达的光线追踪文章中我们有过大致的介绍，当下以及以前的主流渲染方式采用的是光栅化渲染，也就是通过先计算多边形或者三角形的顶点的坐标变换，然后再这些多边形内进行纹理填充。

这种办法的计算量小，但是成像效果不理想，尤其是在渲染倒影、阴影等细节的时候会出现明显的失真，也不容易实现全局光照。

因此我们提出了光线追踪法。

光线追踪直接模拟穿过虚拟环境的光线，  创建代表从环境到相机的光路反向的光线。射线与场景相交，确定射线击中哪个物体，如果有的话。材质着色器或环境着色器计算照明值沿着光线的路径。最后，产生的光照值被写入帧缓冲器。

这样一来，虽然显示效果是上去了，但是运算量也太庞大了点，不适合作为实时渲染使用。

实时光线追踪的概念并不复杂，但是计算量大。理论上讲，光线追踪包括投射场景中每个光源的光线，产生（通常是随机的）光线，并在它们碰撞时跟随它们并在表面上反射。在每个表面上，光线的特性都与其碰触的材料的特性以及它相交的角度相结合。可以模拟反射光线的多条射线来追踪可能采用不同颜色从而反射出物体的光线。追踪过程一直持续到光线离开场景。

为了解决计算量和耗时问题，我们必须得做出简化。

首先，我们需要将场景中的所有对象的着色器加载到GPU的内存中，并在需要计算交叉点的时准备好。

另外，Nvidia还推出了一个新的降噪模块。去噪在光线追踪中非常重要，因为我们只能从相机中的每个像素投射有限数量的光线。所以除非让射线追踪器长时间运行来填补现场，否则你会看到许多令人不快“噪音”。降低噪音，就可以提高质量输出的速度。

RTX还具有加速对象功能，例如，通过一些光线追踪器缓存在交叉点，进行简单的变换，并且预测他们将在下一帧出现的位置。  

近日，NVIDIA表示正在为Vulkan开发光线追踪API。

Nvidia正在通过扩大VK_NV_raytracing这个开放图形API来推广他们的RTX技术，他们向Khronos集团提供了其方法，旨在标准化Vulkan内的实时光线追踪技术。