Игровая индустрия с самого начала своего существования была двигателем технологического прогресса, постоянно поднимая планку в таких областях, как портативные вычисления, онлайн-коммуникации и, конечно же, графика. Последние семь лет трассировка лучей является одним из передовых направлений в графике. Однако, несмотря на активное распространение GPU с поддержкой трассировки лучей в консолях, ПК и даже портативных устройствах, многие игроки по-прежнему скептически относятся к этой технологии. В чем же причина?
Это сложный вопрос, и для ответа на него необходимо рассмотреть ряд факторов. Среди них — стандарты разработки игр, которые зачастую неэффективно или почти незаметно используют трассировку лучей; то, что трассировка лучей всё ещё является развивающейся технологией; изменения в игровых предпочтениях и привычках пользователей; а также неудачное время для внедрения видеокарт с трассировкой лучей с учетом экономических колебаний.
Трассировка лучей — одна из старейших технологий в предварительно отрисованной компьютерной графике, но в графике реального времени она всё ещё находится на ранней стадии развития. Трассировка лучей в реальном времени использует имитацию отскоков света для освещения и рендеринга игровой сцены. Это обеспечивает точное отображение света и теней, а также детализированные отражения, которые не требуют огромной предварительной работы от художников. Давайте посмотрим, как трассировка лучей проявила себя в игровой индустрии на данный момент.
Видеокарты с трассировкой лучей: насколько они распространены?
Прежде всего, давайте обсудим, насколько распространены GPU с поддержкой трассировки лучей в реальном мире. Если у игроков нет доступа к такому оборудованию, издатели и разработчики вряд ли будут заинтересованы во внедрении этих функций в свои игры.
Любой владелец консоли PlayStation 5 или Xbox Series X|S имеет доступ к той или иной форме трассировки лучей. Недавние данные показывают, что в домах по всему миру насчитывается не менее 95 миллионов таких систем (PlayStation 5 продала почти 80 миллионов консолей, и, по оценкам, PS5 опережает консоли Xbox в соотношении от 2:1 до 5:1). Switch 2 также способна на некоторую трассировку лучей, хотя и в значительно более ограниченном объеме, чем даже Xbox Series S, что добавляет новую, растущую базу пользователей к общему числу.
Кроме того, существует множество игровых ПК, ноутбуков и портативных игровых устройств. Данные опроса оборудования Steam показывают, что около 30% опрошенных пользователей имеют видеокарты, способные выполнять трассировку лучей.
Всё это означает, что существует огромное количество игровых консолей и ПК, поддерживающих трассировку лучей. Это по-прежнему требовательная и быстро развивающаяся технология, но она уже не является нишевым решением, доступным лишь небольшой группе пользователей высококлассного оборудования.
Разрабатываются ли игры с учётом трассировки лучей?
Существует множество отличных примеров применения трассировки лучей в реальном времени, которые демонстрируют, как игра может эффективно использовать эту технологию, будь то при изначально заложенной поддержке или при добавлении позже. Одним из ранних примеров была опциональная реализация RTX в Minecraft (хотя карты не от Nvidia также поддерживают трассировку лучей в Minecraft, первоначальная реализация была совместным маркетинговым проектом Mojang и Nvidia), которая теперь поддерживается в основном модами, такими как BetterRTX. Minecraft хорошо подошёл для трассировки благодаря своей простой геометрии и динамической природе. Освещение с трассировкой лучей полностью меняет внешний вид Minecraft; если вы находитесь под землей без источника света, ваше окружение становится абсолютно чёрным, а леса кажутся динамичными и живыми местами.
В моём интервью с техническим директором Assassin`s Creed Shadows Николя Лопесом он показал, как трассировка лучей ускоряет разработку и добавляет значимые функции, заметные игрокам. Например, динамическое освещение в Shadows помогло команде реализовать четыре разных сезона и разнообразные погодные условия в игре, не перерабатывая полностью систему освещения мира. Это сделало игру значительно разнообразнее для игроков и позволило разработчикам сосредоточить усилия на создании более интересного игрового мира.
Другие игры используют технологию более просто, но всё же эффективно — её легко заметить, но она не меняет игровой процесс. Среди примеров — игры про Человека-паука и Control от Remedy, где много больших плоских стеклянных поверхностей. Достаточно пройти мимо, разбить или перелезть через лист стекла, чтобы увидеть, как появляется и исчезает точное отражение; это было невозможно без хитроумных уловок до появления трассировки лучей в реальном времени. Ещё одна игра от Remedy, Alan Wake 2, использует трассировку лучей для динамического отскока света в тёмных, густо заросших сценах, освещённых фонариком; как луч фонаря, так и листва, от которой он отражается, находятся в движении, что делает трассировку лучей решением, повышающим реализм сцены и сокращающим нагрузку на разработчиков.
Некоторые игры, такие как Indiana Jones and the Great Circle и Doom: The Dark Ages, изначально разрабатываются с учётом трассировки лучей, и для их запуска на ПК требуется соответствующее оборудование.
Однако многие другие игры демонстрируют плохие примеры применения этой технологии. В моём подробном руководстве по технологиям трассировки лучей и трассировки пути я рассказываю об этом подробнее, поэтому, если вам интересно, обязательно ознакомьтесь с ним. Вкратце, огромное количество игр, особенно AAA-проектов, не содержит большого количества динамических элементов. Линейные игры, такие как кампании шутеров от первого лица, по сути, представляют собой аттракционы, где вы запускаете анимации и реакции врагов в статичном мире. Игры с открытым миром чаще содержат динамически движущиеся объекты, но их окружение всё равно в основном статично, и даже их циклы дня и ночи свободны от таких усложнений, как сезонные изменения и колебания погоды.
В идеальном мире трассировка лучей могла бы принести настоящее удовольствие в многопользовательские шутеры, например, используя отражения и тени, чтобы помочь обнаружить врагов или скрыться от них. Но в нынешнем виде эти шутеры плохо подходят для трассировки лучей, поскольку она снижает производительность, но при этом даёт мало видимых преимуществ, если вы не приглядываетесь к каждому пикселю. Тени станут немного чётче и точнее, а отражающие поверхности будут отображать более реалистичные отражения, но многие игроки будут больше заинтересованы в плавной работе игры, чем в наслаждении этими косметическими улучшениями.
Это означает, что во многих таких играх для того, чтобы заметить эффекты трассировки лучей, требуется активное исследование со стороны игрока. Она становится практически невидимой, если не рассматривать каждую поверхность под лупой. С другой стороны, независимо от того, насколько мир игры подходит для трассировки лучей, её простое присутствие может привести к значительному падению производительности, просто чтобы такие объекты, как заборы, выглядели чуть более «забористыми». Если вы играете в такие игры, неудивительно, что трассировка лучей может показаться плохим компромиссом. Конкурентные многопользовательские игры, такие как Call of Duty, Dota 2 и Fortnite, являются одними из самых популярных игр на ПК в настоящее время, и многие игроки предпочитают снижать настройки графики в пользу более высокой частоты кадров. И не будем забывать о тех геймерах, которые предпочитают небольшие инди-релизы более крупным и технически сложным проектам — для многих из них мощность GPU, не говоря уже о поддержке трассировки лучей, является значимым фактором.
К слову, в Battlefield 6 трассировка лучей в ближайшее время не появится, как заявил Кристиан Бюль, технический директор игры. Игры серии Battlefield имеют репутацию проектов с неудачными запусками, поэтому любые действия команды, направленные на обеспечение максимальной производительности игры на старте, вполне разумны. Трассировка лучей в такой игре, как Battlefield, в данный момент является просто излишеством.
Трассировка лучей ещё не созрела (и игроки это чувствуют)
Как уже упоминалось, трассировка лучей в реальном времени всё ещё является относительно новой технологией, которая была недостижима до появления аппаратных ускорителей и специализированного оборудования, способного облегчить значительную вычислительную нагрузку. Трассировка лучей, которую мы видим в современных GPU, по-прежнему довольно затратна с вычислительной точки зрения и требует такого большого визуального «очищения» (трассировка лучей в реальном времени очень «шумная»), что для получения качественного изображения необходимы технологии апскейлинга и апсемплинга, такие как DLSS (Deep Learning Super-Sampling) от Nvidia и FSR (FidelityFX Super Resolution) от AMD.
Таким образом, есть большой простор для развития как в увеличении мощностей оборудования для трассировки лучей, так и в оптимизации соответствующих алгоритмов. С выходом каждой новой игры с поддержкой трассировки лучей мы видим сравнения производительности на таких платформах, как Reddit и YouTube, и они всегда отмечают падение производительности при включении трассировки. Для многих геймеров это делает технологию «подожди и увидишь», лишь любопытством, пока она не созреет.
Более того, сам факт того, что трассировка лучей почти всегда требует апскейлинга и апсемплинга, может отталкивать некоторых игроков. Нередко можно встретить комментарии под видео о трассировке лучей и DLSS, где утверждается, что апскейлинг изображения — это «обман», и что изображение должно быть пиксельным рендерингом один к одному с исходным. Это особенно заметно на консолях. Вместо того чтобы регулировать множество мелких настроек производительности, игрокам предлагается простой выбор: «Качество» или «Производительность» — более качественное, но часто с более низким разрешением изображение, либо чистое изображение с более высокой и стабильной частотой кадров. Эта функция появилась раньше трассировки лучей, но именно так разработчики обычно реализуют поддержку на консолях.
Продолжающаяся популярность Nintendo Switch и растущий рынок портативных игровых ПК также влияют на восприятие; любители портативных устройств хотят игры, которые будут работать на их девайсах, и, следовательно, не захотят функций, которые могут сделать игру неиграбельной. Хотя Nintendo Switch 2 и некоторые портативные игровые ПК способны выполнять определённую трассировку лучей, ещё предстоит увидеть, как часто эти функции будут использоваться на устройствах, где пользователи беспокоятся о времени автономной работы. Тем не менее, некоторые команды начинают исследовать возможности; Digital Foundry назвала Star Wars Outlaws «откровением в трассировке лучей» в недавнем видео. Это может стать сильной стороной системы в будущем.
Неудачное время
Мы также не можем недооценивать влияние экономики на доступность и восприятие трассировки лучей. Цены на GPU были крайне нестабильны в течение последних семи лет. Первый скачок произошёл одновременно (хотя и не по причине) с выходом видеокарт с трассировкой лучей; карты серии Nvidia RTX 2000 были выпущены в третьем квартале 2018 года, когда криптовалютный бум только начинал спадать, что привело к резкому росту цен на GPU. Ситуация стабилизировалась между 2019 и 2020 годами, но новый период нестабильности начался с пандемией COVID-19.
Новый виток выпуска GPU, возросшее институциональное принятие криптовалют, ограничения цепочек поставок и повышенный спрос, вызванный волной обновления ПК во время пандемии, — всё это способствовало второму резкому скачку цен в 2020 году. Теперь, когда мы вступаем в эру, отмеченную непредсказуемой тарифной политикой, ещё один скачок цен почти неизбежен. Цены на GPU будут зависеть от доступности и стоимости производства.
Кроме того, инфляция в целом подтолкнула вверх стоимость всего в этот период, и высокопроизводительные видеокарты не стали исключением. Это означает, что оставаться на передовой игрового оборудования становится всё труднее, что делает некоторые из самых привлекательных функций игр недоступными для многих геймеров.
Разблокирована новая функция GPU
Трассировка лучей (и её постоянный спутник, технологии масштабирования, такие как DLSS) — не первая новая графическая функция, которую Nvidia активно продвигала на рынок. Ещё в 2001 году Nvidia выпустила GPU GeForce 3 — первую карту, использующую шейдеры. Это слишком обширная тема для подробного обсуждения здесь, но шейдеры являются неотъемлемой частью рендеринга графики в реальном времени и помогают отображать подавляющее большинство игр различными способами. Nvidia стремится повторить этот успех с трассировкой лучей и апскейлингом, сделав их настолько повсеместными, чтобы разработчики игр хотели использовать их в как можно большем количестве проектов.
Трассировка лучей никуда не денется, но ей всё ещё предстоит преодолеть ряд препятствий на всех уровнях. В первую очередь, должна измениться игровая разработка. Игры, подобные Assassin`s Creed Shadows, находят новые и полезные способы её реализации, и разработчики учатся включать её в процесс игрового дизайна, но даже спустя семь лет это всё ещё относительно ранний этап.
Видеокарты, способные эффективно обрабатывать трассировку лучей, также должны стать более распространёнными. Множество ПК-игроков имеют оборудование, поддерживающее трассировку лучей, но это далеко не все. Карты Nvidia RTX могут составлять около 30% опрошенных пользователей Steam, но наиболее распространённой среди них является RTX 3060, которой уже пять лет. Этому препятствует рост стоимости компьютерного оборудования, особенно GPU, и, как следствие, замедление темпов обновлений.
Мы приближаемся к моменту, когда распространение GPU, способных выполнять трассировку лучей, достигает критической массы, но пока ещё не достигли её полностью. По мере развития разработки игр и возможности людей обновлять своё оборудование, трассировка лучей станет более жизнеспособной как «обязательная» функция, которая действительно изменит игровой опыт. До тех пор геймеры будут продолжать проявлять сдержанность в отношении трассировки лучей в видеоиграх.