光线追踪解析：是它让游戏真正有了电影大片的感觉

【数码爱好者科普】光线追踪技术，从字面理解就是追踪光线传播方向的技术。应用到视觉画面渲染上，就是根据数学原理在一个二维屏幕上呈现三维画面的技术。

现实环境中，我们之所以能够看到物体，是因为太阳发出的光线，在物体之间不断的反射，照亮整个空间的同时有一部分会摄入人眼，然后我们的大脑将光线进行整合后形成一个色彩斑斓的画面。由于角度、颜色、距离等因素的影响，物体在反射光线的时候会出现明暗、颜色深浅、阴影等现象，这就让我们看到的画面有了立体感。

而光追技术就是依据这个原理，通过程序数学模拟光线在环境中会出现的反射、折射和阴影效应等，再逆向将画面呈现在屏幕上。光追技术主要应用在电影大片后期制作时的画面渲染当中，尤其是科幻、神话类的影片，很多的场景并不存在于现实世界，而是通过电脑技术制作出来的。应用到游戏还是从NVIDIA推出第一代RTX系列游戏显卡开始的。

光栅化技术

在光线追踪技术应用到游戏之前，光影效果用的都是光栅化技术，游戏画面中的阴影、倒影等现象都是基于人的认知做的模拟光影效果，而不是根据游戏情境实时渲染出来的光影效果，所以在某些角度观看画面的时候并没有应有的光影效果，缺乏真实感。

而光线追踪技术则是根据游戏场景，分析光源传播方向，通过程序数学来计算出光线在环境中所有的反射、折射、阴影数据，并实时渲染画面的光线，呈现最贴近自然光线的视觉效果。

光追技术让游戏画面有了一个质的飞跃，从一个所有东西都预设好的动画片成功升级为拥有近乎真实光影效果的电影大片。

光追最早是伴随Windows Vista系统一同发布的，微软在这一代游戏接口中添加了很多更复杂、更真实的3D效果，光线追踪就是其中重要的新技术。但受限于硬件技术和没有游戏针对光线追踪进行优化，所以这项新技术并没有得到应有的重视。直到2018年8月英伟达（NVIDIA）推出支持实时光追技术的RTX 2080Ti游戏显卡。

NVIDIA率先推出支持光追的RTX系列游戏显卡

2018年8月老黄带来了“近12年GPU界最大的革命和成功”的RTX系列显卡，其最大的卖点就是支持实时光线追踪。

由于实时光追的计算量太过庞大，通过之前的计算单元的话需要好几张顶级的显卡才能勉强运行。因此，NVIDIA在RTX中专门用于光线追踪计算的单元RT Core和后期用于降噪的深度学习单元Tensor Core，让显卡能够实现实时的光追效果，但效果也并不理想。

传统游戏性能提升不如预期；性价比超低；开光追后游戏掉帧厉害，打开DLSS帧数上来了但画面模糊了；再有就是支持光追的游戏太少了。

面对一系列的问题，NVIDIA并没有放弃光追，而是见招拆招，问题一个一个解决。推出GTX 16系列、RTX SUPER系列显卡应对性价比不高问题；DLSS 2.0在游戏帧数和画质方面进行了全面提升；老黄还和众多游戏厂商打好了关系，除了《战地 5》之外《地铁：离去》、《使命召唤：现代战争》、《赛博朋克2077》等游戏都支持光追技术。

如今，实时光追技术取代光栅化技术的趋势已经不可逆。

AMD的光追技术

今年3月6日AMD举行的Financial Analyst Day（财务分析日）让AMD搞成了新品介绍会，重点就是下一代Zen 3架构、Ryzen 4000系列桌面CPU、EPYC Milan服务器CPU以及RDNA 2 GPU。

相比于上一代RDNA架构，RDNA有三大提升：

1、拥有硬件级光线追踪和VSR可变帧率技术。

2、重新设计的GPU微架构。

3、升级了7nm+工艺。

在发布时间上AMD已经落后于NVIDIA，但AMD的优势在于最新的Microsoft DXR 1.1 API是由AMD和微软共同开发的，所以，AMD的光线追踪技术在系统支持方面要比NVIDIA RTX系列要好一些。

会上AMD也给出了一张光追效果图，从中不难看出，光线的渲染效果非常不错，建筑物在水中的倒影渲染的比较到位，真实感很强，与RTX显卡的渲染效果也不遑多让。

游戏主机进入光追时代

伴随微软和索尼即将推出的次世代游戏主机，光追技术再次成为人们关注的重点。无论是微软的Xbox Series X还是索尼的PS5都将搭载定制版AMD处理器，而显卡自然就是上文中说到的RDNA 2架构显卡。

在游戏主机领域中AMD是绝对的霸主，即便NVIDIA的光追技术再NB也没能在这个市场翻出一朵浪花出来。对于AMD来说，PC市场短时间很难超过英伟达，主机市场是它弯道超车的机会。