星際大戰中,從帝國風暴兵盔甲上的刮痕,到法斯瑪隊長弧形光亮的裝甲,都是使用即時光線追蹤技術渲染,才能得到如此自然的光影表現。

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Epic Games

微軟在3月時宣布DirectX開始原生支援光線追蹤(Raytracing)技術,帶來更加真實的渲染畫面,而知名遊戲引擎Epic Games虛幻引擎(Unreal Engine)現在基於DirectX的光線追蹤框架DXR,進一步提供即時光線追蹤特效

虛幻引擎資深產品經理Ken Pimentel表示,虛幻引擎最新的即時光線追蹤技術,是利用先進GPU強大的運算能力,並結合機器學習技術,在最佳的渲染時機切換光柵化或是光線追蹤技術。

在3月時,微軟釋出DirectX光線追蹤框架DXR,在DirectX 12上正式原生支援光線追蹤技術。與此同時,Nvidia也發表了Nvidia RTX,這是在Volta架構上執行的GPU光線追蹤技術,而在Nvidia與微軟合作後,透過DXR API完整支援RTX。虛幻引擎則是使用兩者結合的工作管線,達成即時電影畫質的圖像運算。

光線追蹤的原理是,追蹤光線在場景的行進路線,在每次光線反射或折射時,模擬現實世界光的行為,並與先前儲存的顏色累加。Ken Pimentel提到,真實世界中某些類型的材料,只能透過光線追蹤才能繪製,尤其是大量反射以及複雜的半透明材料,另外,光線追蹤也很適合用於計算區域陰影或是環境遮蔽。他舉例,光柵化像是在詢問這個圖像的像素應該是什麼顏色,而光線追蹤則是在問光線在做什麼?

在遊戲開發者大會(Game Developers Conference,GDC)2018中,Epic、ILMxLAB以及Lucasfilm合作製作的星際大戰展示中,從帝國風暴兵盔甲上的刮痕,到法斯瑪隊長弧形光亮的裝甲,都是使用即時光線追蹤技術渲染,才能得到如此自然的光影表現。(來源:Epic Games)

過去光線追蹤技術被大量地使用在電影以及建築物視覺化上,但這些圖像計算都需要數小時的計算時間,而現在透過虛幻引擎即時光線追蹤技術,可以即時的產生這些圖像。不過,現在要達即時光線追蹤的硬體門檻仍然不低,像是GDC 2018的這個星際大戰範例,需要使用Nvidia DGX Station,並搭載4個Volta GPU參與運算才拿達到即時繪製的等級。

Ken Pimentel表示,DXR的性能表現與解析度有關,而虛幻引擎也在執行自己的渲染,因此效能也與場景複雜度有直接關係。雖然星際大戰展示影片用了很強大的硬體,但他認為,依照摩爾定律,這項技術的成本以及複雜性不須太久就能降低到普遍可用程度。Epi​​c工程總監Sebastien Miglio也表示,現在還處於初期階段,但在很短的時間內,即時光線追踪將在任何一個圖像工作室的電腦都能執行。

 

 


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