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光線追蹤,盡管它在電影業中已經存在了很長時間，但它仍然是一個相當令人困惑的術語，尤其是在涉及視頻游戲方面。從本質上講，它是一種使光線以逼真的方式表現的技術,它讓游戲更加逼真和身臨其境。你不會被物體以自然方式反射的光線所吸引嗎？現實與幻想之間難以區分的界限無疑是吸引人的。

什么是光線追蹤？
想象一下，你正在玩??一款PC游戲，也許這是一款像賽博朋克2077這樣的開放世界游戲，其中有大量的對象和紋理。當你躲進小巷以躲避敵人并喘口氣時，你會注意到霓虹燈從潮濕的人行道上反射出來的粉紅色光芒，那就是光線追蹤。你的顯卡會實時渲染這些超逼真的效果，從而營造出更加動態的環境，這意味著陰影將根據太陽的位置移動并且看起來更柔和。但是讓我們再深入一點，好嗎？

光線追蹤通過使用跟蹤光束的算法來工作。當光線照射到一個物體或表面時，算法會計算它與它相互作用的方式，以及它與從它們自己的不同表面反射回來的其他光線相互作用的方式，這個想法是模仿人眼如何實時處理光線和陰影，這就是它看起來如此逼真的原因。要更深入地了解光線追蹤的工作原理，尤其是在 Nvidia 顯卡上，請閱讀Nvidia Turing GPU 深度潛水的“RT Core”部分（光線追蹤在 Turing 驅動的 GeForce RTX 20 系列的主流顯卡中首次亮相） ，或者對 Microsoft 的 DirectX Raytracing API 的原始報道，它是Windows 系統上光線追蹤的支柱。

雖然光線追蹤產生了令人印象深刻的結果，但它對你的GPU來說可能相當繁重，因為跟蹤所有這些光線需要大量的電力。追蹤所有這些光線的計算成本也很高。這就是大多數視頻游戲通常使用傳統光柵化的原因。它速度更快，并且不會消耗太多資源。即使是支持光線追蹤的游戲，也傾向于依賴光柵化來實現絕大多數視覺效果，只為少數關鍵功能部署尖端的照明效果。

光柵化
光柵化是大多數視頻游戲的傳統渲染方式。簡單來說，就是 GPU 組裝 3D 場景的過程。我喜歡將GPU視為雕塑家，將多邊形視為粘土。設置好場景后，這些多邊形將轉換為 2D 像素，然后通過陰影、照明、顏色和紋理進行微調。光柵化的一個限制是不準確的照明效果。這種技術不能像光線追蹤那樣，完全跟蹤光線并計算它應該如何擊中虛擬物體，這迫使開發人員將大量工作投入到“偽造”照明及其相關效果上。

在受支持的游戲中，這就是光線追蹤的用武之地——盡管即使有限的光線追蹤功能開始發揮作用，你的幀速率仍然會直線下降。這就是為什么光線追蹤的興起與新的圖像上采樣技術齊頭并進，這些技術有助于減少顯卡的負載，提高性能。

DLSS 和 FSR
DLSS 是 Nvidia 的深度學習超級采樣的首字母縮寫。該技術通過以較低的分辨率渲染視頻游戲，然后將這些幀放大到你選擇的分辨率，使用人工智能和來自多個幀的時間數據來幫助填補空白。這個想法是在不犧牲性能的情況下讓游戲看起來盡可能清晰。那么，這項技術與光線追蹤有什么關系呢？嗯，它應該讓光線追蹤工作得更快。因為光線追蹤給你的 GPU 帶來了很大壓力，所以大多數游戲都跌破了可觀的每秒 60 幀。DLSS通過減輕GPU的壓力來幫助改進光線追蹤。

FSR代表 FidelityFX Super Resolution，是AMD 的升級解決方案。與Nvidia 的 DLSS 類似，FSR 會降低游戲的分辨率，然后使用“空間”放大技術以你選擇的全部分辨率顯示游戲。換句話說，你的游戲看起來會比實際運行的分辨率更高。不過，FSR 與 DLSS 有點不同。一方面，它適用于不同代的 GPU，包括 Nvidia 的 GeForce 卡。源代碼對開發人員也是免費的，這真是太棒了。如果你將 FSR 的空間升級設置為更快的性能選項，則 FSR 的空間升級對視覺質量的影響比 DLSS 更明顯，但在設置為質量或超質量預設時，兩者都能很好地工作，尤其是在像素壓縮的 1440p 或 4K 顯示器上。

光線追蹤對PC性能有巨大影響，因為它需要系統提供更多處理能力。你肯定會看到幀速率直線下降，這真是令人遺憾。即使使用最強大的GPU，也會發生這種情況。支持光線追蹤的游戲也不多，而且那些只支持光線追蹤的一些效果——比如反射或陰影——而不是像上面的 Minecraft 視頻那樣完全路徑追蹤。也就是說，如果你真的很在意美學并擁有合適的顯卡，那么你絕對應該嘗試一下。如果做得好，逼真的效果看起來確實令人難以置信。