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光线追踪被视作图形学的圣杯

  5月11日,在Unite Shanghai 2019大会技术专场,NVIDIA开发者技术工程师李元亨进行了主题为“Unity中的实时光线追踪技术剖析”的主题分享。演讲之余,速途网还与其他媒体对李元亨进行了专访,探讨了NVIDIA在实践光线实时追踪过程中,所取得的突破与心得。

  李元亨表示,光线追踪被视作图形学的圣杯,意思就是说它是实现复杂渲染技术最直接有效的方式,是图形技术未来的发展方向。NVIDIA在软硬件方面都投入了海量的资源,作为全球领先的GPU厂商,NVIDIA在光线追踪硬件方面花了大概有近十年的时间才把只能应用于离线渲染的光线追踪技术提升到实时渲染的水平,可见难度非同一般。目前实时光线追踪应用在游戏方面的难点主要集中在三个方面:

  一、面对全新的硬件及软件开发接口,因为以前开发者没有使用过,所以开发人员可能需要花一定的时间去熟悉并且积累经验。

  二、以前光线追踪在游戏中的应用还是比较少的,主要是用在离线线渲染领域。所以目前游戏中的很多实时渲染技术是基于传统的光栅化方式。光线追踪的计算量比较大,所以在应用时要想办法在使用光线追踪提升画质的同时,还要兼顾性能。

  三、游戏引擎也需要花一定时间将光线追踪集成到现有渲染管线中。因为目前光线追踪还无法做到完全替代光栅化,所以目前在引擎中光线追踪与光栅化管线是共存的,这样就可以利用这两种管线进行优势互补。

  李元亨还提到,在硬件性能、渲染算法之外,NVIDIA在人工智能技术上的积累,也被应用于光线实时渲染中来,降低软硬件准入门槛,提高渲染工作的效率。

  李元亨表示,在人工智能方面,NVIDIA前不久推出了一个NGX库,主要用来做一些深度学习在图形图像方面的一些应用,这里面主要包括DLSS(深度学习超采样)技术。利用DLSS技术,让画面支持以较低的分辨率去渲染,然后通过深度学习把它超采到较高的分辨率,并且让你分辨不出这两者间的差别。并且在这个过程中,我们还提供了抗锯齿功能。

  另一方面,因为实时光线追踪通常会采用蒙特卡洛随机采样的算法,这样会有噪点的问题,我们也在这方面也做了一些研究,使用AI来降噪。NVIDIA有一款产品叫Optix,最新版本中的AI Denoiser库,可以来进行快速的降噪,可以大大提高收敛速度。

  李元亨认为光线实时追踪这项先进的技术,想要在游戏领域异军突起,目前还需要三点先决条件:

  第一,光线实时追踪需要强大的图形硬件,NVIDIA已经正式推出了RTX系列显卡,为光线追踪提供了强大的硬件基础。此外,从2060系列一直到TITAN RTX,覆盖了从中端到高端的产品系列,并不全部是高端产品,比如说2060的价格就比较亲民。

  第二是业界统一的光线追踪软件接口标准。这方面微软已经宣布了在DirectX中对光线追踪接口进行支持,就是DXR。同时,NVIDIA也在Vulkan里面以扩展的方式提供了光线追踪的接口——VkRay。

  第三,引擎厂商在光线追踪技术上的投入也很重要,目前主流的引擎,包括Unity、寒霜等已经宣布正式支持实时光线追踪技术。

  李元亨对于实时光线追踪在游戏上的普及表示乐观,他认为现在基本上普及的前提条件已经基本满足,NVIDIA也一直在跟全球各个游戏开发厂商、引擎厂商进行合作。现在已经有一些游戏加入了实时光线追踪技术,还有更多的厂商也非常感兴趣,正在加入或者考虑将这一技术应用在游戏中。李元亨相信,实时光线追踪不久就会在游戏里面普及。



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