فناوری Path Tracing چیست و چه تغییری در صنعت فیلم و بازی پدید میآورد؟
شرکت انویدیا در کنفرانس GDC امسال با رونمایی از فناوری Path Tracing یک قدم فراتر از ری تریسینگ برداشته است و آن را بزرگترین پیشرفت در زمینه پردازش گرافیکی همزمان در سالهای اخیر نامیده است. تصاویر نهایی که با این فناوری پردازش شدهاند در نوع خود بینظیر هستند و دقت گرافیکی آنها بهمراتب از ری تریسینگ بیشتر است.
فناوری Path Tracing جدیدترین فناوری انویدیا است که تنها مخصوص بازیهای ویدیویی نیست و میتواند صنعت سینما را هم دگرگون کند. فناوری پس تریسینگ برعکس دیگر فناوریها، تصاویر را به صورت همزمان پردازش میکند و با یافتن مسیر نور در هوا، تصاویر را به سریعترین شیوه رندر میکند. برای آشنایی کامل با این فناوری باید نمونههای قبلی را بررسی کنیم. شیوه Rasterization با افزایش وضوح تصویر، مدتهاست در کارت گرافیک گیمینگ استفاده میشود.
ری تریسینگ نمونه پیشرفته Rasterization است و تفاوت در آن است که تصاویر تنها از یکجهت پردازش نمیشوند و بازتاب نور از جهات مختلف پردازش میشود تا سایههای واقعی و پخش نور دقیقی ببینیم. کارت گرافیک های امروزی میتوانند میلیونها پرتو را ردگیری کنند و آن را هنگام پردازش تصویر در نظر بگیرند. این فناوری توسط انویدیا به بار نشست؛ اما ایده اصلی و محاسبات آن مربوط به سالها پیش است و انویدیا تنها الگوریتم پیشرفتهای برای درگیری پرتوها ارائه کرد. با آشنایی جزئی با این دو فناوری، وقت آن است در مورد Path Tracing بشنویم.
Path Tracing چیست؟
مهندسان انویدیا هنگامی تفکر در مورد فناوری Path Tracing به الگوهای پخش گرما در محیط اندیشیدهاند. ری تریسینگ میتواند جهت پرتوهای نور را مشخص کند؛ اما نور هنگام حرکت از داخل هوا، عملکرد متفاوتی از خود نشان میدهد. انویدیا تلاش کرده تا به معادله همارزی نزدیک با واقعیت برسد و رسیدن به آنهم کار سادهای نبوده است. Kajiya از پژوهشگران رندر گرافیکی که معادله رندر او شهرت زیادی دارد؛ چند دهه پیش موفق به حل معادله رندر به شیوه عددی شده است.
درواقع حل معادله بهواسطه ری تریسینگ صورت گرفته است و مهندسان انویدیا با دنبال کردن تحقیقات او، روش تازهای برای مشخص کردن مسیر نور پیدا کردهاند. فناوری Path Tracing درواقع مسیر نور در یک محیط را به واسطه الگوریتم قدرتمندی مشخص میکند و در نهایت تصاویری کاملاً واقعی با جلوههای بصری شفاف و پرچزئیات ارائه میکند تا واقعیتگرایی به اوج برسد. برای نمونه نگاهی به ویدیو بالا بیندازید و ببینید چطور بازتاب نور هنگام حرکت ببر پردازش میشود. این فرایند به صورت همزمان پردازش میشود و الگوریتم هر بار مسیر نور را مشخص میکند و آن را سریعا رندر میکند.
پس تریسینگ در ویدیوگیم
Path Tracing فناوری کاملاً جدیدی نیست و آقای Kajiya در سال 1987 تصاویری با این فناوری تولید کرد؛ اما قدرت گرافیکی اندک آن زمان باعث شد تا یک کامپیوتر هفت ساعت برای رندر یک تصویر 256 پیکسل در 256 پیکسل به فعالیت بپردازد. پیشرفت فناوری در طی سالهای اخیر باعث تولید پردازندههایی شده است که پس تریسینگ را عملی میسازد. این فناوری میتواند صنعت سینما را تغییر دهد و رندر تصاویر را سریع و شفاف کند.
انویدیا نوشته است که با ارائه کارت گرافیک RTX، استفاده از Path Tracing در بازیهای ویدیویی نیز ممکن شده است. بسیاری از بازیها از ری تریسینگ پشتیبانی میکنند و تکنیکهای تازهای میتواند به توسعهدهندگان در خلق تصاویر با وضوح بهتر کمک کند. به نظر میرسد که کارت گرافیک سری جدید انویدیا موسم به RTX 4090 با چنین فناوری تبلیغ شود و فعلاً مدتها تا تجاری شدن این فناوری گرافیکی فاصله داریم.