如果你開了光線追蹤的話，可能會很吃力
如果說近些年在GPU方面最大的突破是什麼，那麼必然是NVIDIA的RTX實時光線追蹤技術。這項技術讓以往我們在電源或CG上的精美畫面也能出現在遊戲之中，而且非常貼近現實環境，讓遊戲中的沉浸感大大增強。而NVIDIA創始人黃仁勳先生表示RTX實時光線追蹤技術是英偉達十年鑄一劍的偉大技術成果，非常具有說服力。
其實，光線追蹤（Ray Tracing）的概念在很早就已經被人所提出了。光線追蹤技術其實就是將光源產生的光線所產生的折射，反射等光線變化和對陰影產生的反應透過計算準確的反映到畫面之中，為人們帶來百分之百的光影效果。
光線追蹤的演變經歷了約半個世紀
光線追蹤這一技術本身並沒有多少的新鮮花樣，其演算法於1979年由Turner Whitted提出。那麼為什麼直到2006年，皮克斯的《Cars》才開始使用這項技術用於光線渲染呢？那就是因為其所需要的計算量實在是過於龐大，上面提到的Turner這張512×512的渲染DEMO當時支援的計算機就要耗費上百萬美元，還是花費1.2小時才渲染完成，足見其耗費的資源是如何巨大。
光柵化和光線追蹤的區別
那麼NVIDIA是如何保證這龐大的算力需求的呢？在圖靈架構中，每一個SM單元裡都擁有一個RT CORE，其是專門為光線追蹤服務的。而要了解RT CORE的工作原理，我們首先要了解光線追蹤所運用到的演算法：BVH。
BVH演算法說明
BVH演算法（Bounding Volume Hierarchy Traversal），層次包圍盒遍歷的意思。比如渲染物件是一隻兔子，要計算一條光線和兔子本身的互動，就把兔子所在空間劃分成N個包圍盒，計算光線和哪一個包圍盒相交，是的話就再把這個包圍盒繼續劃分成N個更小的包圍盒，再次計算相交，如此反覆，一直找到和光線相交的三角形所在的包圍盒，再對這個三角形進行最終的渲染。
BVH演算法可以大大減少計算每一條光線最近相交點所需要遍歷的三角形數量，而且只需要進行一次就能給所有光線使用，大大提高了執行效率。
RT CORE工作原理
那麼RT CORE的工作原理就是，著色器（Shaders）發出光線追蹤的請求，交給RT CORE來處理，RT CORE將進行兩種測試，分別為Box Intersection Evaluators和Triangle Intersection Evaluators。基於BVH演算法來判斷，如果是方形，那麼就返回縮小範圍繼續測試，如果是三角形，則反饋結果進行渲染。
RTX-OPS單位定位計算公式
而關於效能方面，由於是新技術，NVIDIA官方定義了一個光線追蹤的計算方式，其單位為RTX-OPS，公式如上圖所示。其中RTX 2080Ti為78T的RTX-OPS；RTX 2080則為 60T。而至於上一代的Pascal GTX 1080Ti也同樣適用於這個公式，但因為沒有RT CORE和TENSOR CORE，數值僅為11.3T，無法滿足實時光線追蹤的需求。
RTX光線追蹤技術ON/OFF對比
得到的實際效果就是隨著遊戲中的光線變化和事件出現不斷更新的間接照明，來渲染更為逼真的動態場景，光線反射更加自然、幀數，照亮了周圍的細節。如果光源移動或人物更換位置，則房間光照會與現實中一樣發生變化，呈現出全新光線照射下的房間效果。而關閉之後的畫面則明顯的是光柵化貼圖，雖然也可以實現不錯的效果，但是對比開啟RTX實時光線追蹤後的效果有明顯的差距。
NVIDIA的RTX實時光線追蹤技術是一種改變顯示卡發展的技術，推動了整個行業的進步，在我們傳統的認知中，顯示卡僅僅使用光柵式貼圖就足夠了，只需要更快的頻率、更低的發熱以及出色的能耗比就足夠了，但其實遠遠不夠！
很多玩家都曾幻想過未來的遊戲中擁有極為真實的畫面，在遊戲時讓人感覺身臨其境。而RTX技術的出現則實現了我們的願望，在遊戲中給與玩家們極為真實的畫面，大大的增強了我們在遊戲時的沉浸感。我想RTX技術，就是我們想要的未來
如果你開了光線追蹤的話，可能會很吃力
如果說近些年在GPU方面最大的突破是什麼，那麼必然是NVIDIA的RTX實時光線追蹤技術。這項技術讓以往我們在電源或CG上的精美畫面也能出現在遊戲之中，而且非常貼近現實環境，讓遊戲中的沉浸感大大增強。而NVIDIA創始人黃仁勳先生表示RTX實時光線追蹤技術是英偉達十年鑄一劍的偉大技術成果，非常具有說服力。
其實，光線追蹤（Ray Tracing）的概念在很早就已經被人所提出了。光線追蹤技術其實就是將光源產生的光線所產生的折射，反射等光線變化和對陰影產生的反應透過計算準確的反映到畫面之中，為人們帶來百分之百的光影效果。
光線追蹤的演變經歷了約半個世紀
光線追蹤這一技術本身並沒有多少的新鮮花樣，其演算法於1979年由Turner Whitted提出。那麼為什麼直到2006年，皮克斯的《Cars》才開始使用這項技術用於光線渲染呢？那就是因為其所需要的計算量實在是過於龐大，上面提到的Turner這張512×512的渲染DEMO當時支援的計算機就要耗費上百萬美元，還是花費1.2小時才渲染完成，足見其耗費的資源是如何巨大。
光柵化和光線追蹤的區別
那麼NVIDIA是如何保證這龐大的算力需求的呢？在圖靈架構中，每一個SM單元裡都擁有一個RT CORE，其是專門為光線追蹤服務的。而要了解RT CORE的工作原理，我們首先要了解光線追蹤所運用到的演算法：BVH。
BVH演算法說明
BVH演算法（Bounding Volume Hierarchy Traversal），層次包圍盒遍歷的意思。比如渲染物件是一隻兔子，要計算一條光線和兔子本身的互動，就把兔子所在空間劃分成N個包圍盒，計算光線和哪一個包圍盒相交，是的話就再把這個包圍盒繼續劃分成N個更小的包圍盒，再次計算相交，如此反覆，一直找到和光線相交的三角形所在的包圍盒，再對這個三角形進行最終的渲染。
BVH演算法可以大大減少計算每一條光線最近相交點所需要遍歷的三角形數量，而且只需要進行一次就能給所有光線使用，大大提高了執行效率。
RT CORE工作原理
那麼RT CORE的工作原理就是，著色器（Shaders）發出光線追蹤的請求，交給RT CORE來處理，RT CORE將進行兩種測試，分別為Box Intersection Evaluators和Triangle Intersection Evaluators。基於BVH演算法來判斷，如果是方形，那麼就返回縮小範圍繼續測試，如果是三角形，則反饋結果進行渲染。
RTX-OPS單位定位計算公式
而關於效能方面，由於是新技術，NVIDIA官方定義了一個光線追蹤的計算方式，其單位為RTX-OPS，公式如上圖所示。其中RTX 2080Ti為78T的RTX-OPS；RTX 2080則為 60T。而至於上一代的Pascal GTX 1080Ti也同樣適用於這個公式，但因為沒有RT CORE和TENSOR CORE，數值僅為11.3T，無法滿足實時光線追蹤的需求。
RTX光線追蹤技術ON/OFF對比
得到的實際效果就是隨著遊戲中的光線變化和事件出現不斷更新的間接照明，來渲染更為逼真的動態場景，光線反射更加自然、幀數，照亮了周圍的細節。如果光源移動或人物更換位置，則房間光照會與現實中一樣發生變化，呈現出全新光線照射下的房間效果。而關閉之後的畫面則明顯的是光柵化貼圖，雖然也可以實現不錯的效果，但是對比開啟RTX實時光線追蹤後的效果有明顯的差距。
RTX光線追蹤技術ON/OFF對比
NVIDIA的RTX實時光線追蹤技術是一種改變顯示卡發展的技術，推動了整個行業的進步，在我們傳統的認知中，顯示卡僅僅使用光柵式貼圖就足夠了，只需要更快的頻率、更低的發熱以及出色的能耗比就足夠了，但其實遠遠不夠！
很多玩家都曾幻想過未來的遊戲中擁有極為真實的畫面，在遊戲時讓人感覺身臨其境。而RTX技術的出現則實現了我們的願望，在遊戲中給與玩家們極為真實的畫面，大大的增強了我們在遊戲時的沉浸感。我想RTX技術，就是我們想要的未來