[PConline 雜談]光線追蹤游戲的概念于18年底登陸《戰地5》，它幸運的成為世界上首款實時光線追蹤的游戲，擁有媲美現實的真實光線表現。

只不過這項新技術并沒有太過驚艷世人，即使人們手里已經握著最新的RTX系列顯卡，但依然不太愿意去打開這個既新奇又顯得有點嚇人的選項。

▼家境貧寒玩不起光追，打擾了

以往的N卡，往往是以與上一代首發差不多的定價與更強的性能來作為最吸引人的賣點。但自從N卡的對手A卡一直處于被吊打狀態，可以發現，每代旗艦顯卡比上代確實有20%+的性能提升，但價格差卻越來越大了。

除了GTX 980 Ti這個比較奇怪的定價（當初A卡的Fiji有消息，可能就是因此調價），從GTX 780 Ti到GTX 1080 Ti，N卡的價格都在穩步上漲，但幅度并不大，基本是跟著市場物價向上走。

來到了RTX 2080 Ti，這個規律就被打破了，漲價幅度差不多翻了個倍，人們漲工資的速度都比不上老黃的加價速度。

不論價格，RTX 2080 Ti作為一張旗艦卡，傳統性能提升確實有那么一點不夠看。對比不同分辨率下的游戲幀數，1080P下拉開GTX 1080 Ti約16%的距離，4K下拉開26%，玩家第一印象就會認為它不值這個價。

讓老黃對自己定價如此自信的原因，除了每代必做的提升顯卡硬規格：供電、顯存、各種要堆料的地方，還有當時只有他有的“RTX光線追蹤”，在當時到現在被很多人認為是噱頭的新功能。

“我花了大價格買RTX 2080 Ti獲得了一個好像沒啥用的光線追蹤？”

▼我開沒開光追感覺都一個樣啊？！

今天的實時光線追蹤技術，感覺就像當年的Voodoo顯卡：熱愛游戲的玩家與游戲作者砸了一大筆錢，Voodoo顯卡崛起了，但卻只支持為數不多的游戲。

過去的幾十年，光線追蹤主要的使用場景在電影與動畫制作上，大家在迪士尼動畫里看到的逼真光線反射效果都是通過后期渲染出來的。但它們的精美效果，依靠的卻是背后不可勝數的高性能服務器同時渲染與其中耗費的大量時間。

而游戲是一個與人實時交互的場景，每幀畫面都以最快響應速度渲染出來，只要硬件跟不上，那就肯定會導致游戲卡頓。

當年《戰地5》剛出，我們就測試了幾款RTX顯卡打開光線追蹤的性能表現，幾款顯卡的表現可以說是慘不忍睹。

游戲的細節確實有更好的表現，水面能反射細節，金屬光澤也有表現，但提升畫質對玩家的吸引力并不如當時大熱的高刷新率電競屏。

首發的《戰地5》與19年2月份推出的《地鐵：離去》都屬于FPS游戲。小編個人認為，這種需要即時反映能力的游戲與其獲得更好的畫質，遠不如更高的幀數才能獲得更絲滑爽快的體驗。

更何況這兩款游戲，本來的畫質表現就不差。

光線追蹤與我們以前看到的畫質升級其實并不是一個概念，傳統意義上的畫質升級，更多的是模型更精細，地圖貼圖繪畫更精美，以及場景破壞的真實度，這些都是光柵化渲染與游戲引擎做出來的效果。

而光線追蹤更多的是改變原本看著不科學的光線傳播路線。

人們看了幾十年的光柵化渲染，對渲染出來的畫面早已經有了一定的認知，人們玩游戲時看到光可能就會想：游戲的光就應該這樣，沒什么特別的。

爆炸效果，人們會著重看爆炸源的效果，而很少留意地上水會怎么折射爆炸的火光，茂密叢林里，現實中丁達爾效應造成的不規則光柱也在游戲里被固定成一種光源。

大家不都看習慣了嗎。

光線追蹤與光柵化渲染之間，更像是一個互補的狀態，要說前者取代后者，可能現在還沒到那個程度。

要怎樣去改變大眾的慣性思維，關鍵還得看游戲廠商對它的重視程度。

▼AMD也要做光追，軟硬結合效能強到上天？

現在光線追蹤硬件支持問題，除了先吃螃蟹的NVIDIA，還有PPT大廠AMD。

AMD要做光線追蹤已經是板上釘釘的事情，Navi 21的定位可以視為消費級旗艦，將會在今年推出。

Navi 21核心的RDNA2架構會加入硬件光線追蹤支持，但是按照AMD的說法，不會將所有光追計算都交給硬件單元，而是與軟件方案結合分配。

那會帶來什么影響？

目前圖靈架構的N卡光追計算基本都是交給Tensor Core與RT Core，只要砍掉就相當于廢了加速光線追蹤的能力，參考GTX 10系列開啟光追后的效能。

GTX顯卡開光追幀數，可以對比上面那張表一起看

而AMD這邊似乎并沒有給RDNA2核心增加類似RT Core功能模塊的樣子，反而是在PPT上打出了“CLOUD”字樣。

NVIDIA只有DLSS技術是在云端計算的，光線追蹤并沒有納入到運算的范圍內。AMD這邊則更像是直接把光線追蹤納入云端計算的范圍之內，是不是就是上面所說的交由軟件方案處理？

這樣看來AMD的光線追蹤效能可能會比現在的NVIDIA要強。

再往遠的看，AMD已經給PS5與Xbox Series X提供硬件支持，目前已知的消息就是它們將會搭載RDNA2的GPU，如果不砍核心單元，那這就有可能是第一代搭載光線追蹤技術的游戲主機。

▼結語

2019年，GTC China 2019展會宣布六款國產游戲將會引入光線追蹤系統，再加上之前的10款官宣大作，光追的生態圈已經有點模樣了。

新加入光追的六款游戲：

●《邊境》（Boundary）

●《鈴蘭計劃》（Convallaria）

●《暗影火炬》（F.I.S.T.）

● Project X（項目代號）

●《無限法則》（Ring of Elysium）

●《軒轅劍7》

NVIDIA的第一口光線追蹤“螃蟹”并不是特別香，主要是因為硬件性能無法跟上。但看老黃如此迅速的游戲跟進效率，看得出他是非常重視這項技術，并想將光線追蹤變成以后90%游戲都會搭載的畫質選項。

30系顯卡的消息已經有披露，據稱是提高50%的傳統性能與100%的光線追蹤性能，不過沒拿到手實測，什么爆料都是虛的。

至于舊的20系，RTX 2080 Ti Super也在不斷的爆料，看樣子是肯定要出了，估計這款也是今年比較早能看到實體的一款重磅顯卡。

AMD這邊，看樣子Navi 21大核心顯卡很快就會與大家見面，有消息稱今年臺北電腦展就有機會看到。

而這些顯卡都會搭載上光線追蹤技術，所以，2020年的顯卡戰場會在光線追蹤上開戰嗎？

不過在結尾我想講的是：實時光線追蹤技術固然重要，但可以發掘光線追蹤在游戲開發時的功能，例如說縮短游戲開發周期，加速渲染等，留有更多時間研發游戲性，畢竟游戲好不好玩跟畫質其實沒多大關系。

▼擴展閱讀：光線追蹤和DLSS到底是個什么玩意

本文旨在用通俗易懂的語言幫助大家快速了解這兩款新技術，所以應該不會涉及太硬核的專業術語。

● 光線追蹤

光線追蹤技術，官方標準叫做DXR（DirectX Ray Tracing），英偉達把它叫做RTX技術，AMD可能會直接叫Ray Tracing。

簡單來說，光線追蹤技術就是讓你在游戲中能體驗到更加接近于現實的光影效果，比如水中的倒影和車身的反光。

上帝說，要有光，失去光的世界就沒有了靈魂。經常去電影院看電影的人都大概了解光線追蹤大概是什么樣子的，電影上的窗戶、水面和金屬面在特寫的時候都會有很絢麗的反射、陰影和折射效果，這就是光線追蹤實際作用的地方。這種效果理論上來說實拍是可以拍出來的，但因為拍電影的時候不像靜態攝影那樣找準角度再拍，在跟隨打斗爆炸等場面的時候已經很難分心去照顧光線效果了，所以是很難通過真實拍攝拍出來，還有科幻片中的各種特效，比如星戰片中宇宙的各種反射光，宇航服頭盔面罩反射出的各種物體等，其實都是通過光線追蹤完成的，所以我們看到的電影特效非常震撼，臨場感十足，很多時候就是因為有光線追蹤的加持，畫面非常逼真。

電影這么逼真的效果在以前是要消耗非常長的時間去渲染每一幀，將每幀的光線效果做到最好。而游戲這種實時渲染的場景以當時的硬件水平來說是很難做到具有光追效果的畫面。所以在很長的一段時間游戲里的光線效果渲染都使用了光柵化技術。

但光柵化有一個缺點就是雖然渲染速度和畫質都在一個比較平衡的位置，有些游戲甚至有媲美真實世界的物體材質，但它的光線效果卻一直給人一種假的感覺，不自然。這時候英偉達的RTX技術就是用于這種場景，讓游戲場景中的光線折射場景更加真實，同時具有比較好的運行性能。

光柵化渲染，游戲中的大部分反射場景已經用預先處理好的圖像代替，渲染效率非常高，但換個角度看就能感覺到效果很差。

光線追蹤技術，以玩家眼球（屏幕）開始反推光的路線，在物體表面投影出近似于真實世界的反射效果。

● DLSS

首先要說明一下：

DLSS不是抗鋸齒技術！

DLSS不是抗鋸齒技術！

DLSS不是抗鋸齒技術！

重要事情說三遍。

DLSS，全名Deep Learning Super-Sampling，基于深度學習的超級采樣。

深度學習，你可以將它理解為AI（人工智能）的一類，不斷學習提升自我。舉個栗子，你教這個AI（深度學習）認識東西，比如說讓它區分老鼠和貓，你需要給它巨量的老鼠圖和貓圖跟他說：這是貓，這是老鼠。這樣用大量的數據去訓練這個AI，讓它對這種事物的認知度加深的過程就是深度學習。

而超級采樣，簡單來說就是很粗暴的提升渲染分辨率，然后縮放畫面實現提高畫質的效果。

最開始的超級采樣技術應用就是SSAA（Super-Sampling Anti-Aliasing），超級采樣抗鋸齒。它處理圖像的方式非常直接，簡單來說，就是將本來準備要輸出的小圖（1080P），放大到大圖（4K）進行渲染然后再縮回小圖，這樣理論上渲染1080P的畫面卻消耗了4K畫面所需要的顯卡資源，所以SSAA雖然是精度最高的抗鋸齒方法，但是也是效率最低的抗鋸齒方法。

但是這個DLSS跟SSAA是反著來的，它是將小圖拉伸至大圖，再通過深度學習AI插值，從而將小圖填充成一張大圖。理論上來講，DLSS也是通過放大分辨率增強畫質，不過不同于SSAA先渲染大圖然后縮成小圖，DLSS是先渲染小圖再弄成大圖再縮回小圖。使用DLSS后顯卡使用的資源大概相當于正常渲染1080P的資源。也就是說如果你用的是4K屏，開啟DLSS后，你就是在4K屏上玩4K畫質的游戲，但是顯卡資源占用只有1080P那么多。

問題是理論終歸是理論，現實很骨感。

● 光追與DLSS同時存在的意義

理論上DLSS不能像以前調低畫質那樣隨心所欲提升幀數，它與非常多的東西有密切關系，很多條件相互制約，但是它對提升光追的幀數卻有非常明顯的效果。

這里需要提及一下Cuda，圖靈卡新增的Tensor Core和RTcore。

無光追的大多數情況：

DLSS需要占用Cuda和Tensor Core資源。

傳統渲染占用Cuda資源。

那問題就來了，開啟DLSS后那就是游戲跟DLSS互相搶Cuda資源，誰處理后的幀數高誰就搶贏了。然而Tensor Core資源是有極限的，在1080P下的大多數情況，DLSS極限性能遠不如正常渲染的性能，打開后還會拖后腿。舉個栗子：假如1080P下顯卡不開DLSS正常渲染的話有150幀性能，打開DLSS只有90幀性能，那實際下幀數就不會超過90幀，DLSS開了還不如不開。

打開光追的情況：

DLSS占用Cuda和Tensor Core資源。

傳統渲染占用Cuda資源。

光追占用RTcore、Cuda資源還有Tensor Core資源。

這一看不得了，全亂套了，光追和DLSS幾乎每個核心都插一腳。復雜的不說了，我們著重看DLSS和光追都吃到的Tensor Core。

DLSS和光追占用的Tensor Core有一個平衡的關系，只有DLSS和光追運行速率都達到一個比較和諧的程度（DLSS能剛好渲染完光追后的圖），這時候Tensor Core利用率最高，幀數達到最大化。而要達到這個和諧的程度跟分辨率有關，只有靠近那個最佳分辨率才能最大化Tensor Core使用，不然都是浪費資源。這里再舉個栗子，一個程序開啟光追和DLSS后最佳分辨率為2K，能穩定60幀運行。靠近1080P后，理論幀數應該更高，但是光追給過去DLSS的圖太快了量太多了，處理不來，達到瓶頸，運行幀率就達不到60幀。靠近4K后，光追要渲染的細節更多，光追處理的幀率達到瓶頸，供給DLSS處理的速率也下降，運行幀率也達不到60幀。

但是，在打開光追的情況下，理論上無論什么分辨率，開啟DLSS后都能提升幀數，它將光追后的圖像資料用降低分辨率的方法處理比傳統渲染要快。

這也是兩項技術同時推出的意義：讓程序在運行光線追蹤后開啟DLSS可以獲得不錯的幀數。