什么是光线追踪？这对 PS5 和 Xbox Scarlett 意味着什么
随着新一代游戏机的问世，当人们思考它们将在图形处理能力方面带来什么变化时，他们肯定会感到好奇。它们会为下一代带来革命性的飞跃吗？它们会以更好的纹理和更高的帧率实现原生 4K 吗？还是说，背后有我们还不知道的功能在酝酿？当 PlayStation 5 和 Xbox Scarlett（现在正式称为 Xbox Series X）明年晚些时候上市时，我们可以期待一项对游戏机世界来说全新的图形处理能力：光线追踪。
光线追踪是一种照亮 3D 环境的高级方法。通过光线追踪，光源会发出线性光线，光线会从它照射到的表面反弹到另一个表面，再反弹到另一个表面，直到到达您的眼睛或该 3D 环境中的相机视图。光线追踪考虑的另一个因素是，不同的表面（如玻璃或水）会以不同的方式反射、折射和吸收光线。这些计算可以更准确地表示光线在现实世界中的运作方式。
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正在播放：《战地 5》- 官方 GeForce RTX 实时光线追踪演示 | Gamescom 2018
被物体遮挡和光线阻挡的区域因此会适当变暗（即适当的阴影），场景的照明看起来更加逼真。环境光也会影响阴影的暗度，光线追踪也会考虑到这一点——由于环境照明各不相同，并非每个阴影都是漆黑一片。光线也会对镜子、玻璃和液体做出相应的反应。场景能够表示照明条件的变化，因为光线是实时投射和计算的，从而营造出逼真而动态的环境。
当你亲眼看到它时，你会更加清楚，而且 Nvidia 对光线追踪的实际操作进行了深入的演示：
由于光源可以投射数千条光线，并可以从具有不同属性的多个物体和表面反射，因此它成为图形处理器的繁重渲染技术。这些都是硬件必须实时处理的计算，考虑到光线追踪的复杂程度和强度，目前的游戏机很难做到这一点。
光线追踪目前正在 PC 硬件领域掀起波澜，并于去年首次进入消费市场，当时 Nvidia 推出了 RTX 系列显卡。这些显卡采用 Nvidia 的 Turing GPU 架构构建，其中包括专用处理核心（称为 RT 核心），专门用于光线追踪并与主 GPU 核心协同工作。目前，Nvidia RTX 系列中有 8 款显卡可用于处理 PC 游戏中的光线追踪：
光线追踪也处于一个范围内；Nvidia 允许具有 RTX 光线追踪功能的游戏控制可以投射多少条光线以进行光线追踪。这意味着上一代显卡至少可以尝试这项技术，但这在很大程度上是不明智的，因为这可能会严重影响你的帧率。
Xbox Series X 和 Xbox One 新闻
下一代游戏机瞄准光线追踪的有趣之处在于，硬件制造商 AMD 将为 Xbox Scarlett 和 PS5 打造图形处理器。目前，AMD 还没有专门为光线追踪打造的 GPU，只是表示计划在不久的将来将其显卡上的着色器核心专用于光线追踪。当然，未来的游戏机硬件将与目前 PC 上的硬件大不相同，所以我们必须等到我们获得有关下一代平台如何处理它的更多细节。
你可能会想，这与没有光线追踪的游戏中光影的工作方式有什么不同？相比之下，更常见的方法称为光栅化，虽然更粗糙，但是一种更快的照明和阴影处理方法。但它不考虑光线的不断反射，因为它不包括实时计算。Nvidia 对光栅化有更详细的解释。
当谈到光线追踪对游戏场景的实际影响时，我经常会想到 Nvidia 对《地铁：离去》全局照明中光线追踪效果的演示。如果没有光线追踪，小屋内部虽然光线较暗，但光线充足，与现实世界中的光线并不完全一致。启用光线追踪后，透过窗户照射进来的光线会四处反射，照亮小屋的各个区域，使玩家视野中的某些角落变暗：
动画电影（例如皮克斯电影）多年来一直在使用光线追踪。但当然，这些并不是需要实时渲染的交互式体验，电影制片厂也可以使用能够高效渲染这些场景的强大机器。但游戏硬件正在慢慢实现这一点。更清晰的阴影、更好的环境光遮蔽和适当的全局照明都是动画和游戏从光线追踪中获得的好处。
PS5、Xbox Series X、Switch 及更多游戏报道
许多备受瞩目的游戏都采用了 Nvidia 的 RTX 光线追踪技术，未来还会有更多游戏采用该技术。《使命召唤：现代战争》是使用该技术的最新版本，明年备受期待的《赛博朋克 2077》也将利用该技术。开发人员通常与 Nvidia 合作以正确实施该技术，到目前为止，以下是一些大型游戏：
在有关下一代游戏硬件的讨论中，光线追踪这个术语被越来越多地提及，如果你没有跟上 PC 硬件的发展，那么你可能会迷失方向；希望我们至少提供了对它的基本了解。简而言之，光线追踪是一种图形渲染技术，它让光源投射的光线与现实世界中的行为一样，以提供更逼真的阴影、反射和整体照明——然而，它对硬件要求很高。
我们不太了解下一代游戏机将如何处理光线追踪，但不要指望每款 PS5 和 Scarlett 游戏都会包含它或运行完整的光线追踪功能。该技术仍处于早期阶段，目前只有少数 PC 游戏实现了它。如果你想深入了解光线追踪，你可以查看这个 Nvidia 开发者博客，其中解释了繁琐的技术细节。