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近期，在美国图形与互动技术大会 Siggraph 2018 发布会上，Nvidia 在显卡中更新了一项全新的技术，轰动了业界人士。这就是号称“全球首款光线追踪显卡”Quadro RTX 系列，可以让游戏与电影完全实现即时演算光线追踪画质。
说到光线追踪技术，大家一定很陌生，但其实，这项技术已经有很长久的发展历史了。今天与非网小编就带大家来了解一下。
光线追踪的定义
关于光线跟踪，在百度上的说法，这是一个在二维(2D)屏幕上呈现三维(3D)图像的方法。
通俗的说，在真实世界中，我们看到的 3D 物体被光源照亮，且光子可以在到达查看者的眼睛以前从一个物体反弹到另一个物体。
光线可能会被某些物体阻挡，形成阴影，或可能会从一个物体反射到另一个物体。比如我们看到一个物体的图像反射在另一个物体表面的情景。然后会发生折射–光线穿过透明或半透明物体（如玻璃或水）时发生变化的情况。光线追踪通过从我们的眼睛（观景式照相机）反向追踪光线捕捉这些效果
光线追踪的历史
其实光线追踪并不是近几年才有的概念，它的历史甚至可以追溯到上世纪 70 年代。Arthur Appel 于 1968 年提出将光线追踪算法应用于图片渲染的概念，那时还叫 ray casting，这也是后来光线追踪的基石。
但一直等到 10 年后的 1979 年，Turner Whitted 才继续在论文《An Improved Illumination Model for Shaded Display》中，具体解析如何捕捉反射、阴影和反射。在光线投射的基础上，加入光与物体表面的交互。
有趣的是，Turner Whitted 作为光线追踪的创始人，目前就任于 NVIDIA 研究事业部，所以你能理解 NVIDIA 为什么那么热衷于光线追踪追踪了吗？
光线追踪的应用
虽说在游戏界这项技术是个新鲜玩意儿，但在电影行业中，已屡见不鲜，他们已经有相当成熟的解决方案，完全可以达到以假乱真的效果，你看看漫威的科幻大片，是不是给你一种异常真实的错觉？没错，这就是光线追踪的魅力。
光线追踪生成的影像与摄影机拍摄的影像很难区分开来。真人电影将计算机生成的效果与真实拍摄的影像无缝融合在一起，而动画电影则通过光线和阴影隐匿用数字方式生成的场景，力求达到摄影机拍摄般的传神效果。
在游戏中，这种技术可以为游戏带来更加逼真的画面，可以给那些游戏开发者带来电源级画质的实时渲染。一种很简便的方法就是立即环顾玩家的四周。玩家看到的物体被光束照亮，现在转过身，追踪这些光束从玩家的眼睛向后到与光线交互的物体的路径，这就是光线追踪。
光线追踪的优缺点
优点
光线跟踪的流行来源于它比其它渲染方法如扫描线渲染或者光线投射更加能够现实地模拟光线，象反射和阴影这样一些对于其它的算法来说都很难实现的效果，却是光线跟踪算法的一种自然结果。光线跟踪易于实现并且视觉效果很好，所以它通常是图形编程中首次尝试的领域。
缺点
光线跟踪的一个最大的缺点就是性能，扫描线算法以及其它算法利用了数据的一致性从而在像素之间共享计算，但是光线跟踪通常是将每条光线当作独立的光线，每次都要重新计算。但是，这种独立的做法也有一些其它的优点，例如可以使用更多的光线以抗混叠现象，并且在需要的时候可以提高图像质量。尽管它正确地处理了相互反射的现象以及折射等光学效果，但是传统的光线跟踪并不一定是真实效果图像，只有在非常紧似或者完全实现渲染方程的时候才能实现真正的真实效果图像。由于渲染方程描述了每个光束的物理效果，所以实现渲染方程可以得到真正的真实效果，但是，考虑到所需要的计算资源，这通常是无法实现的。于是，所有可以实现的渲染模型都必须是渲染方程的近似，而光线跟踪就不一定是最为可行的方法。包括光子映射在内的一些方法，都是依据光线跟踪实现一部分算法，但是可以得到更好的效果。
未来将如何发展？
随着 GPU 性能日益强悍，下一阶段理应是让更多人享受到光线追踪技术带来的好处。例如，借助光线追踪工具（如 Autodesk 的 Arnold、Chaos Group 的 V-Ray 或 Pixar 的 Renderman）和性能强悍的 GPU，产品设计师和建筑师使用光线追踪在几秒内即可生成逼真的产品模型，促进他们更加有效的协作，并省去昂贵的原型设计环节。
光线追踪已经向建筑师和照明设计师证明了它的价值，他们正在利用这些功能对光线与设计如何交互进行建模。随着 GPU 的计算能力日益提升，视频游戏将成为此技术的下一个前沿阵地。
支持光线追踪的游戏有哪些？
在科隆的新品发布会上，老黄正式发布了全新的 Geforce RTX 显卡，包括 RTX 2080 Ti、RTX 2080 以及 RTX 2070，同时老黄还表示共有 21 款游戏支持或者即将支持全新的 RTX 技术，并且在现场演示了《古墓丽影：暗影》、《地铁：离去》和《战地 V》等大作。
说了这么多，大家是否对这项技术有所期待呢？相信游戏爱好者应该很喜欢吧~
