两代RTX显卡推动 光追革命已成主流了吗？

　　前言

　　从2018年9月份第一款NVIDIA Turing架构的RTX 20系列显卡发布到现在，已经过去了2年半的时间。NVIDIA光追踪技术从推出到现在一直有很多质疑的声音，但这并不能阻挡它的快速发展。今天的文章我们就来聊一聊发展了两年半的NVIDIA光追踪距离成为完全主流还有多远的距离。

　　光追踪到底是什么？

　　对于很多不了解光追踪技术原理的玩家来说，光追踪技术可能只是更逼真的阴影、更有质感的反光等等这些表面上的东西，并没有看到这项技术背后能给游戏行业带来改变的潜力。

　　在NVIDIA光追踪技术正式来到消费级市场之前，过去的游戏一直采用的是基于光栅化渲染，这种方式的渲染会把游戏中的3D场景和对应的光影都转换为2D平面上的像素，在这种方式下渲染出来的反射、阴影、光照效果其实都是“模拟”出来的，你看到的不一定是本来应有的效果而是游戏开发者想让你看到的效果。

　　光栅化渲染的过程需要把一个复杂场景拆分成无数个物体，再一步一步的拆解成三角形的面，最终拆解成一个个的像素。光栅化的流程就是把一个复杂场景的渲染工作一层层拆解最终变成了大量的简单重复劳动交给显卡去做，这样一个流程高度成熟，也做到了运算量的可控，是非常好的渲染流程。但对于游戏中光影效果的渲染来说，它就显得没有那么好了。因为在层层拆分的过程中，会损失掉大量信息，而真实的光影效果是一定需要这些信息的。所以光栅化渲染模式下，游戏内的各种光影效果可以说是通过模拟的形式来做展现的。在一个成熟团队面前，模拟的光影效果其实也同样可以非常惊艳，但这里也无法避免的会出现一些细节上的瑕疵，无法做到和真实世界中完全一致。

　　实时光线追踪技术在处理光影效果的时候从原理上就和光栅渲染不同。实时光线追踪技术是通过反向追踪光线本身的路径来实现对阴影、反射等等光影效果的渲染。可以说这样的模式从原理上就彻底解决了光栅化渲染的一些弊端，这种渲染方式已经无限接近真实世界中的光影效果。只不过为了控制数据量，目前阶段的实时光线追踪所追踪的光线数量和真实世界还有差距。但是对于游戏中需要呈现的光影效果而言，目前阶段追踪的光线数量已经足够。

　　为了实现这一效果，NVIDIA在RTX 20以及RTX 30系列显卡上都搭载了专用的RT Core，这个专属的硬件专门负责对光追踪部分的运算进行处理.

　　在NVIDIA RTX 30显卡当中，RT Core被升级到了第二代，硬件指标上，第二代的RT Core拥有两倍于上代的三角形求交速率。三角形求交的速度直接决定了RT Core在计算光线时的运行效率。NVIDIA Ampere架构的RT Core可达58 RT TFLOPS，而Turing架构仅为34 RT TFLOPS。

　　借助着RT算力的提升，NVIDIA Ampere 架构的RT Core还新加入了运动模糊硬件加速。NVIDIA Ampere 架构现在可以执行更多数量的求交判定，所以在光追渲染流程当中通过遍历物体三个基于时间位置插值的运算，就可以实现硬件级别的运动模糊加速，相较于图灵，NVIDIA Ampere 架构在面对运动模糊光追运算部分的性能提升可达最高8倍。

　　有了更强大的硬件，也给光追踪技术带来了更大的发挥空间，下面我们也给大家展示几组游戏内的光追效果图。

　　光追游戏表现如何？

　　光追踪技术首发的时候，整个游戏行业中只有《战地V》这一款游戏支持，《古墓丽影：暗影》虽然宣布了首发支持，但持续跳票到了2019年初才真正上线。光追踪技术的推广过程中有一个非常大的真空期，这也给很多人留下了不好的印象。但随着时间的发展，光追踪技术在2019年下半年开始已经进入了井喷式的发展状态，到现在2021年这个时间节点，支持光追踪的游戏阵容已经相当庞大，并且质量也有非常大的进步。

　　作为最早支持光追踪的游戏，《战地5》仅仅凭借实时光线追踪反射技术就给我们带来了极为亮眼的画质提升，游戏中有反光出现的场景在开启实时光线追踪之后都有了非常明显的提升，反光区域映射出的细节非常逼真。

　　《地铁：离去》当中，应用到的是实时光线追踪全局照明技术，这个技术在最终呈现的效果上并不如实时光线追踪反射那样明显，但是开启之后会对游戏整体的光照效果有所提升，会让画面质感更进一步。

　　《使命召唤16》中运用到的是实时光线追踪阴影技术，观察上方两组对比图可以看到，开启光追踪后会让阴影部分的表现更加符合物理常识，不只是生硬的一块黑色，在边缘有很逼真的    淡化效果，也和游戏场景内的光源有很好的互动。

　　来到后面的《我的世界》，此时光追踪技术的运用已经相当成熟，这款游戏运用到了实时光线追踪反射、阴影、全局照明等等，都通过实时光线追踪来实现，除此之外不同材质也增加很多的属性维度，比如像金属、玻璃、主动光源等等。全面的光追踪技术加持下，游戏画面得到了全面提升，真正让用户第一次见到了次时代画面技术的实力。

　　《控制》也同样如此，这款游戏引入了实时光线追踪反射、阴影全局照明等等技术，这也是最早一款真正大量运用光追踪技术的游戏，是绝对的光追标杆大作。

　　最后看今年最火的《赛博朋克2077》，光追踪发展到这款游戏的时候，基本上已经来到了一个很高的水平，这款游戏中的光追踪讲技术运用体现在画面的每一处细节，有非常明显的也有相对没那么明显的，各种不同的光追踪技术带来的画质提升，让这款游戏真正站在了目前游戏市场中画质的最高点。

　　在画面表现上，我们认为光追踪技术目前的应用状况已经非常让人满意，而借助强大的NVIDIA Ampere架构显卡，对玩家们来说，开启光追踪后性能表现也不再是需要我们担心的地方了。下面我们给大家测试一下光追踪游戏的性能表现。

　　今天使用的测试平台为Intel Core i9-10900K处理器搭配32GB DDR4-3200内存，主板为技嘉Z490 AORUS MASTER。显卡部分，我们使用的是来自于技嘉的GeForce RTX 3080 GAMING OC魔鹰。

　　考虑到这款显卡的定位，我们直接在4K分辨率下进行测试，可以看到9款支持光追的游戏中，技嘉这块GeForce RTX 3080 GAMING OC 魔鹰在配合开启DLSS之后，全部游戏都可以保证在4K分辨率下提供超过60帧的性能，对于现在的用户而言，开启光追踪享受极致画面表现已经和流畅游戏不再冲突了。

　　3DM点评

　　经过两年半的发展，实时光线追踪技术已经从可有可无变成了主流3A大作的必需品，游戏开发者们对于光追踪技术的运用也越来越娴熟，给玩家带来了更好的效果。不论是PC端还是主机端，实时光线追踪技术都已经发展到了一个主流的状态，我们也非常期待这个技术接下来几年的发展。