腾讯科技文陆屿 在今年英伟达举办的 CES 媒体交流会中，当记者提问英伟达 CEO 黄仁勋对 AMD 发布 7 纳米制程的 RadeonVII 显卡的评价与看法时，黄仁勋如是说：“其实没有什么新的东西，没有光线追踪技术，没有人工智能技术。” 从制程来看，AMD 有所突破，英伟达（下文也称“NVIDIA”）的 RTX 系列显卡采用了 12 纳米制程工艺，而 AMD 的 Radeon VII 已转向了 7 纳米制程。但从性能比较来说，AMD 的产品也尚且存在产品缺陷，比如光线跟踪、没有像英伟达所具备的人工智能支持的 DLSS（深度学习超采样技术）等。 我们不得不关注这场博弈中的主角——RTX（全称 Ray Tracing）光线追踪技术。虽然这项技术还没有被市场证明对游戏玩家或者内容创造者有显著的帮助，但一直以来，图形行业没有放弃对光线追踪的努力。除了 NVIDIA 和 AMD，微软也宣布在 DX12 中引入 DirectX Raytracing，光线追踪技术成为了一个行业热门。今天就让我们具体了解下这项技术和所面临的问题。 RTX 技术性能在于更为逼真的光影效果 光线追踪是现代电影用来产生或增强特殊效果的技术，它可以模拟光线，能够清晰的展现画面中的光线阴影和投射等，这意味着电影画面质量的高低，直接影响观众的观看体验，这也是为什么很多电影、还有大型制作的电视剧为每个特效镜头来投入大量计算资源。比如 NVIDIA 采用这项技术对电影《星球大战》做了一段 Demo 的展示，画面质感明显提高，尤其是在光影效果方面的处理，提高了电影画面的整体质感。
（电影《星球大战》采用光线追踪技术效果） 这项技术在游戏领域也很受欢迎。通过光线追踪技术可以方便玩家在玩游戏时便能享受到电影级画质、更佳的视觉效果及游戏体验。比如 RTX 实时光线追踪技术后的《古墓丽影：暗影》，游戏角色在复杂的灯光环境下，能够随着灯光色彩的变化以及摄像机镜头的远近变化，与真实场景十分相近。
（《古墓丽影：暗影》图片） 到现在，各大游戏厂商也纷纷表示将上线更多支持光线追踪技术的游戏，比如《战地5》、《地铁：一路向东》、《Assetto Corsa Competizione》、《Atomic Heart》、《逆水寒》等等。 目前大多数的游戏画面还没有达到特别真实的效果，其原因之一就是光线处理方法不自然。从技术来说，这些游戏大都在使用光栅化算法。光栅化主要是是在二维屏幕上显示三维物体， 其优点就是速度快效率很高。 通过光栅化可以从虚拟的三角形网格或多边形创建屏幕上的物体（也就是建模），可以将几何图形转化成屏幕上的像素，整体来说在效果上还算尽如人意，但在光影效果和真实场景差距太大。而电影建模会有所不同，观众之所以有真实的视觉是因为所有场景都是预渲染出来的，不需像游戏里的场景要实时渲染。 再来说光线追踪技术，RTX 能产生高品质的图像，可以获得逼真的反射、阴影、透视等效果，从画面来说，这是一个“质”的飞跃，让玩家感受接近真实世界的光影效果，比如玩家可以看到在画面中地面积水当中的反射图像。
（RTX 光线追踪技术效果对比图，上为有 RTX 技术的，下为没有 RTX 技术） 除了游戏和电影领域，RTX 光线追踪技术也可以运用在建筑领域，产品设计师或者工程建筑师，都可以通过采用实时光线追踪技术做成逼真的产品模具，以此提升成品展示效率，还省去了复杂而昂贵的设计费用。可以说，RTX 光线追踪技术可以应用的场景和领域还在不断的被拓展中。 RTX 光线追踪技术目前遇到的三大问题 尽管如此，RTX 技术会逐渐被行业接受和应用吗？其中有诸多问题需要克服。 首先是性能问题，渲染的光线处理方法对硬件要求极高。比如说电影画面中每一帧渲染都得几个小时，因此这项技术还需要不断优化，来提高 GPU 的性能表现。有玩家测评表示，在开启了光线追踪后，游戏的性能降幅非常大，游戏画面有逼真但不值当，如果在 1080P 的分辨率下 60 帧运行时比较流畅，但在 2K 以上分辨率就会出现明显掉帧的现象，还需要更加强劲的显卡支持。 具体来说，如果想要画面流畅运行需保持至少 60 帧，此时对画面进行渲染，每一帧的渲染时间就只有短暂的 0.0167 秒，其中大量的计算对于显卡来说会造成负担，因此使用 RTX 技术依然需要混合光栅化来使用。 另外，光线追踪的加入意味着图形管线的改变。比如说从接口 API 来看，GPU 更多的是适用于基于光栅的图形管线。那么这样新的场景结构变革应该怎么做也是值得深究的问题。 当然还有最重要的一点：价格是重中之中，如果让大多数的商业游戏或者 3D 电影来完整的运用这项技术整体的成本会比较昂贵，但用户是否会为了更高的画面体验感来买单？但总的来说，RTX 光线追踪技术值得肯定，至于什么时候游戏能获得该技术的大规模普及，还需要很长的路来走。 |
