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在去年3月份的GDC 2018上，微软为DirectX12 API增加了DXR光线追踪模块，NVIDIA也发布了基于实时光线追踪的RTX技术，几大游戏引擎包括寒霜引擎等都宣布将增加DXR支持。随着去年8月份NVIDIA新一代RTX20系列显卡的正式发布，光线追踪这个名词再一次出现在了玩家面前。那么光线追踪到底是什么，它会如何改变我们的游戏，和小狮子一起来看看吧。
说到光线追踪就不得不提到从过去到现在很长一段时间内游戏都用到的一种渲染方式——光栅化渲染。这种技术是将一个3D图形的几何信息转变为一个个栅格组成的2D图像的过程。这么说可能有些空洞，可以简单地理解为是将三角形用数学方式投影到屏幕空间再进行光影计算，进而呈现在显示设备上，也就构成了我们视觉所看到的各类阴影效果以及光线投射。虽然通过这种方式我们也能看到非常逼真的阴影，但这都是游戏的设计者结合环境进行设计和计算的，如果开发者对这处阴影的判断是对的，那么画面上的效果也就是对的，反之，如果开发者的判断是错误的，那么在不可能出现阴影的地方有了阴影，一切都仰仗开发者的经验。
而光线追踪就是来解决这个问题的。光线追踪技术其实很早就已经应用到电影、3D动画中，那些令你激动不已的动作大片中与摄影机画面难以区分的火焰、烟雾和爆炸特效就是它的杰作。光线追踪是以光源为起点定义光线，进而追踪由此产生的光线与物体表面以及光线与光线之间交互关系的过程。虽然定义很简单，但实现起来却非常困难，因为这一技术需要无限多的光线照射在物体表面，通过反射、折射、漫射等途径进入最终的“摄像机”成像，而这种计算会消耗大量的计算力，目前的单一硬件很难满足实时光线追踪的需求。所以NVIDIA推出的RTX 20系显卡包括现在绝大多数光线追踪技术都是采用逆向方式来实现，即以“摄像机”镜头为出发点，反向回溯光线并通过这些光线寻找光源。
对于游戏而言，光线追踪虽然不能很直接地改变画质，但是能使画质更接近真实。这或许是游戏硬件在暴力发展运算能力之后，迎来了一次对画面上的更新，未来应该也是3A大作新的方向之一。
一块支持光线追踪的NVIDIA RTX20系列显卡是目前开启光线追踪的必要前提，包括几天前老黄在CES上发布的RTX2060。除了显卡，系统API层面需要微软为DX12加入的DirectX Raytracing（DXR）模块支持，也就是说，系统必须更新到最新的Win10秋季更新1809。
在硬件和API层面的问题都解决了，那么现在只需要游戏支持就能玩上了！虽然在去年8月的时候，NVIDIA宣布有11款游戏（《神力科莎Competizione》《Atomic Heart》《战地5》《Control》《Enlisted》《逆水寒》《剑网3》《MechWarrior 5：Mercenaries》《地铁：离去》《ProjectDH》《古墓丽影：暗影》）支持或即将支持实时光线追踪，但四个月过去了，现在市面上实际支持的依旧只有《战地5》一款，毕竟引擎级别的变化要实现起来也不是那么容易的一件事。不过在1月9日，3DMARK加入了PortRoyal测试项目，让玩家们能对显卡的光线追踪性能进行测试，算是能让玩家们对自己显卡的光线追踪性能有一个直观的感受。
测试平台
CPU：Intel 酷睿i7-8700K
内存：8GB DDR4 3200MHz × 2
主板：华硕TUF Z390-PLUS GAMING （WI-FI）
硬盘：西部数据Black NVMe SSD 1TB
显卡：华硕DUAL-GeForce RTX 2080 TI-O11G电竞游戏显卡
华硕DUAL-GeForce RTX 2080-O8G电竞游戏显卡
电源：NZXT E850
操作系统：Windows10 64bit 1809专业版
显示驱动：417.35
为了能更好地反映各分辨率下不同的性能差距，我们选择采用华硕DUAL-GeForce RTX 2080 TI-O11G这样的顶级游戏显卡，看看顶级显卡在游戏中的实际表现，同时在3DMARK测试中加入RTX2080，以看看旗舰和次旗舰的性能差距。测试时所有特效全部为最高，仅调整DXR效果。
从测试结果我们可以看到，《战地5》在不开启光线追踪的情况下并不太吃显卡性能，RTX2080 Ti即使是4K下也可以轻松超过60fps，运行非常流畅。但在“北非：单枪匹马”这个场景中1080P分辨率下开启最高等级DXR，帧数直接降到了一半以下，即使是低等级DXR，帧数也下降了50多帧，这说明DXR的计算量非常巨大，而该场景在4K分辨率下，开启最高等级DXR时帧数已经不足40帧，对于FPS游戏来说已经无法接受了。而不同复杂度的场景对帧数的影响也不同，“北极之光”这样的雪地场景性能下降没有那么明显，DXR四个等级之间的帧数相差也不大，不过在4K分辨率下依旧低于60帧。另一方面，由于光线追踪刚刚起步，驱动和游戏对其的优化也有很大的问题，所以就目前来说，光线追踪的游戏性能并不算太乐观。
性能下降这么多，如果画面没有提升，恐怕就有点说不过去了，所以我们对比了特定场景开关DXR和DXR四个等级下的画面。
光線追踪的效果主要是体现在有光线反射的地方，如果场景中能够形成镜面的物体比较多的话，就会有比较明显的效果，通常在火焰、水面、玻璃这些地方会有比较明显的效果，而这些大多发生在比较小的场景中，大场景中很难看出区别。而目前《战地5》中光线追踪有明显效果的地方其实并不算多，这跟计算性能以及游戏开发和优化都有着很大的联系。
TIPS：1月26日，电脑报将联合华硕以及NVIDIA在成都为大家带来一场关于光线追踪技术的分享体验活动，有兴趣参加的玩家可以关注我们接下来的相关活动介绍。
对于光线追踪这样一个拥抱未来的技术，可以算是这些年来显卡更新上难得的一个非提升性能而是提升画面的技术，它的加入能实实在在改变我们的游戏画面，带来更真实的效果，但付出的代价也是不小的。我们相信，一旦这扇门被打开，将是一个全新的体验和世界。而老黄前几天在发布RTX2060时说其将在DXR低的情况下以60fps流畅运行《战地5》，未来驱动和游戏都应该会有较大的优化，而今年那些宣布将要支持光线追踪的游戏也会逐渐完善，大家也会从游戏中实际体会到实时光线追踪的魅力。另一方面，显卡支持实时光线追踪对游戏开发者来说不用再去依靠经验来进行光栅化渲染模拟，一定程度上可以减少工作量，但是在目前，恐怕是需要同时准备两套方案，想要减少工作量恐怕得需要业界的共同努力和几代产品迭代之后的事了。
说到光线追踪就不得不提到从过去到现在很长一段时间内游戏都用到的一种渲染方式——光栅化渲染。这种技术是将一个3D图形的几何信息转变为一个个栅格组成的2D图像的过程。这么说可能有些空洞，可以简单地理解为是将三角形用数学方式投影到屏幕空间再进行光影计算，进而呈现在显示设备上，也就构成了我们视觉所看到的各类阴影效果以及光线投射。虽然通过这种方式我们也能看到非常逼真的阴影，但这都是游戏的设计者结合环境进行设计和计算的，如果开发者对这处阴影的判断是对的，那么画面上的效果也就是对的，反之，如果开发者的判断是错误的，那么在不可能出现阴影的地方有了阴影，一切都仰仗开发者的经验。
而光线追踪就是来解决这个问题的。光线追踪技术其实很早就已经应用到电影、3D动画中，那些令你激动不已的动作大片中与摄影机画面难以区分的火焰、烟雾和爆炸特效就是它的杰作。光线追踪是以光源为起点定义光线，进而追踪由此产生的光线与物体表面以及光线与光线之间交互关系的过程。虽然定义很简单，但实现起来却非常困难，因为这一技术需要无限多的光线照射在物体表面，通过反射、折射、漫射等途径进入最终的“摄像机”成像，而这种计算会消耗大量的计算力，目前的单一硬件很难满足实时光线追踪的需求。所以NVIDIA推出的RTX 20系显卡包括现在绝大多数光线追踪技术都是采用逆向方式来实现，即以“摄像机”镜头为出发点，反向回溯光线并通过这些光线寻找光源。
对于游戏而言，光线追踪虽然不能很直接地改变画质，但是能使画质更接近真实。这或许是游戏硬件在暴力发展运算能力之后，迎来了一次对画面上的更新，未来应该也是3A大作新的方向之一。
一块支持光线追踪的NVIDIA RTX20系列显卡是目前开启光线追踪的必要前提，包括几天前老黄在CES上发布的RTX2060。除了显卡，系统API层面需要微软为DX12加入的DirectX Raytracing（DXR）模块支持，也就是说，系统必须更新到最新的Win10秋季更新1809。
在硬件和API层面的问题都解决了，那么现在只需要游戏支持就能玩上了！虽然在去年8月的时候，NVIDIA宣布有11款游戏（《神力科莎Competizione》《Atomic Heart》《战地5》《Control》《Enlisted》《逆水寒》《剑网3》《MechWarrior 5：Mercenaries》《地铁：离去》《ProjectDH》《古墓丽影：暗影》）支持或即将支持实时光线追踪，但四个月过去了，现在市面上实际支持的依旧只有《战地5》一款，毕竟引擎级别的变化要实现起来也不是那么容易的一件事。不过在1月9日，3DMARK加入了PortRoyal测试项目，让玩家们能对显卡的光线追踪性能进行测试，算是能让玩家们对自己显卡的光线追踪性能有一个直观的感受。
测试平台
CPU：Intel 酷睿i7-8700K
内存：8GB DDR4 3200MHz × 2
主板：华硕TUF Z390-PLUS GAMING （WI-FI）
硬盘：西部数据Black NVMe SSD 1TB
显卡：华硕DUAL-GeForce RTX 2080 TI-O11G电竞游戏显卡
华硕DUAL-GeForce RTX 2080-O8G电竞游戏显卡
电源：NZXT E850
操作系统：Windows10 64bit 1809专业版
显示驱动：417.35
为了能更好地反映各分辨率下不同的性能差距，我们选择采用华硕DUAL-GeForce RTX 2080 TI-O11G这样的顶级游戏显卡，看看顶级显卡在游戏中的实际表现，同时在3DMARK测试中加入RTX2080，以看看旗舰和次旗舰的性能差距。测试时所有特效全部为最高，仅调整DXR效果。
从测试结果我们可以看到，《战地5》在不开启光线追踪的情况下并不太吃显卡性能，RTX2080 Ti即使是4K下也可以轻松超过60fps，运行非常流畅。但在“北非：单枪匹马”这个场景中1080P分辨率下开启最高等级DXR，帧数直接降到了一半以下，即使是低等级DXR，帧数也下降了50多帧，这说明DXR的计算量非常巨大，而该场景在4K分辨率下，开启最高等级DXR时帧数已经不足40帧，对于FPS游戏来说已经无法接受了。而不同复杂度的场景对帧数的影响也不同，“北极之光”这样的雪地场景性能下降没有那么明显，DXR四个等级之间的帧数相差也不大，不过在4K分辨率下依旧低于60帧。另一方面，由于光线追踪刚刚起步，驱动和游戏对其的优化也有很大的问题，所以就目前来说，光线追踪的游戏性能并不算太乐观。
性能下降这么多，如果画面没有提升，恐怕就有点说不过去了，所以我们对比了特定场景开关DXR和DXR四个等级下的画面。
光線追踪的效果主要是体现在有光线反射的地方，如果场景中能够形成镜面的物体比较多的话，就会有比较明显的效果，通常在火焰、水面、玻璃这些地方会有比较明显的效果，而这些大多发生在比较小的场景中，大场景中很难看出区别。而目前《战地5》中光线追踪有明显效果的地方其实并不算多，这跟计算性能以及游戏开发和优化都有着很大的联系。
TIPS：1月26日，电脑报将联合华硕以及NVIDIA在成都为大家带来一场关于光线追踪技术的分享体验活动，有兴趣参加的玩家可以关注我们接下来的相关活动介绍。
对于光线追踪这样一个拥抱未来的技术，可以算是这些年来显卡更新上难得的一个非提升性能而是提升画面的技术，它的加入能实实在在改变我们的游戏画面，带来更真实的效果，但付出的代价也是不小的。我们相信，一旦这扇门被打开，将是一个全新的体验和世界。而老黄前几天在发布RTX2060时说其将在DXR低的情况下以60fps流畅运行《战地5》，未来驱动和游戏都应该会有较大的优化，而今年那些宣布将要支持光线追踪的游戏也会逐渐完善，大家也会从游戏中实际体会到实时光线追踪的魅力。另一方面，显卡支持实时光线追踪对游戏开发者来说不用再去依靠经验来进行光栅化渲染模拟，一定程度上可以减少工作量，但是在目前，恐怕是需要同时准备两套方案，想要减少工作量恐怕得需要业界的共同努力和几代产品迭代之后的事了。