什么是光线追踪?
光线追踪 是模拟光源在现实生活中如何反应的方法。它追踪光线到达物体的路径,真实地模拟光线如何反射回来,以创建准确的反射、折射、阴影和间接照明。
我们在光线追踪中经常遇到的术语之一是路径追踪。它们是一样的吗?或者它们是不同的技术?其实详细解释起来很复杂,也不是本主题的重点,所以我们先来了解一下路径追踪是光线追踪的演变。
哪些3D渲染软件是基于光线追踪的?
许多。为了获得更好的图形效果或逼真的图像,许多渲染引擎都采用光线追踪。列举一些最受欢迎的可能是 Arnold、Redshift、Octane、V-Ray、Blender Cycles、Twinmotion、Unreal Engine 等。
光线追踪会影响渲染速度吗?
光线追踪会影响渲染速度.
因为光线追踪的计算量非常大。当您开启光线追踪 (RTX) 时,您将获得更好的照明、反射等。GPU 现在必须更加努力地计算它们,这将影响您的渲染速度。让我们看看 RTX 关闭和打开如何影响图像质量:
这只是使用光线追踪的游戏中的一个示例。我们可以看到,当RTX打开时,天空上的色调更多,城堡在水面上的倒影很明显,我们看到更多的阴影,物体有光可以到达或不能到达的部分的亮部和暗部。因为它仍然是一款游戏,所以并不像你在现实世界中看到的那么真实,但它绝对比下面 RTX 关闭的图片更引人注目。
当 RTX 关闭时,您看不到颜色的变化,没有阴影,没有反射。这就像来自 90 年代的一款非常古老的游戏。
在 3D 渲染中也是如此。当您启用光线追踪时,光线组将并行运行并落在对象的每个像素上。如果物体越多,GPU 必须计算的光反射、吸收、散射、半透明度就越多。
例如,您的场景有两个对象。一束光线到达一个物体并反射到另一个物体。光线现在将继续反射,您的 GPU 将需要计算光线的方向、与其他对象的相交,并对所有方向的光线值求和。
在这个例子中,为了简化,我们只有 2 个物体和 1 条光线。当然,在现实生活中,您有许多光线和许多物体,其中许多材质可能会影响光线反射或折射的方式。与外部场景中的水或雨滴相比,内部场景中的镜子或玻璃将具有不同的反射或折射。
现在光线投射可以达到数百万条,每条光线都需要多次材质管道切换和多次纹理获取。这就是光线追踪计算密集型的原因,并且会影响渲染速度。
哪些 GPU 支持光线追踪?
要回答这个问题,任何 GPU 都支持光线追踪。然而,只有其中一些针对光线追踪进行了优化。
任何未被 Nvidia 标记为 RTX 的 GPU 或适用于 MacOS 的 AMD 卡都能够支持光线追踪。然而,它们没有特殊的核心来实现光线追踪,它们必须使用普通的着色单元。这导致AMD卡 在光线追踪的竞争中落后。
Nvidia 是第一家将光线追踪技术引入消费类显卡的公司,推出了 RTX2000 系列。现在,他们升级到了RTX4000系列,采用了新的架构和实现光线追踪的特殊核心,即RT核心。AMD卡不擅长升级,而Nvidia卡具有DLSS(深度学习超级采样)技术,可以创建全新的帧,并通过使用AI的图像重建来显示更高分辨率。我们来看看 Nvidia 卡和 AMD 卡的光线追踪性能对比。
如果您使用路径跟踪,例如 Twinmotion 路径跟踪器,则具有 AMD 卡的 MacOS 无法支持它。虽然 Nvidia 卡采用第三代张量核心(用于创建 4k 图形或视频)和用于光线追踪的第二代 RT 核心,但 AMD 卡仍采用第一代光线加速器。
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