با نزدیک شدن به تاریخ رونمایی از کنسول‌های نسل جدید، کنجکاوی علاوه مندان برای آگاهی از قابلیت‌های گرافیکی آن‌ها به حداکثر میزان خود می‌رسد. آیا این تغییر، یک جهش بزرگ به سمت نسل جدیدی از محتوای گرافیکی خواهد بود؟ آیا کنسول‌های جدید از رزولوشن نیتیو ۴K، نرخ فریم‌های بالاتر و Texture بهتر برخوردار خواهند بود؟ و یا این که اصلاً ویژگی غافلگیر کننده‌ای که هنوز هیچکدام از ما از آن خبر نداریم، در کار خواهد بود؟ شاید نتوان پاسخ دقیق این سوالات را تا زمان رونمایی از پلی استیشن 5 و Xbox Series Xپیدا کرد؛ اما آنچه که هم اکنون درباره ارتقاء گرافیکی نسل جدید کنسول‌های بازی می‌دانیم، تکنولوژی Ray Tracing (ری تریسینگ) یا ردیابی نور است.
مطالب مرتبط: جزئیات ویژگی‌های ردیابی پرتوی بازی CYBERPUNK 2077
Ray Tracing چیست؟
Ray Tracing در مختصرترین تعریف ممکن، یک روش پیشرفته و مدرن در نورپردازی محیط‌های سه بعدی است. با تکنولوژی Ray Tracing، می‌توان مسیر طبیعی شکست نور از سطوح مختلف را یکی پس از دیگری دنبال کرده تا نهایتاً پرتو خطی نور را به چشم مخاطب یا همان دوربینی که از محیط سه بعدی مذکور فیلم برداری می‌کند، رساند. یکی دیگر از تأثیراتی که تکنولوژی Ray Tracing بر ارائه‌ی گرافیکی از یک محیط می‌گذارد، تمایز قائل شدن بین تفاوت بازتاب نور از سطوح مختلف (مثلاً شیشه، آب و …) است. در واقع، با کمک فناوری Ray Tracing، می‌توان بازتاب، جذب و تابش پرتو نور به سطوح مختلف را به شکل واقعگرایانه‌ای به تصویر کشید. این تغییرات جزئی، تفاوت چشمگیری بر پیشرفت گرافیکی تصاویر نهایی ایجاد کرده و به هر چه طبیعی‌تر جلوه کردن تصاویر تولیدی کمک می‌کند.
در پی اعمال قابلیت‌های Ray Tracing بر نورپردازی محیط یک فضای سه بعدی، سایه‌های ایجاد شده بر اثر پوشیده شدن مسیر تابش پرتو نور به طور کاملاً طبیعی نمایش داده شده و نورپردازی فضای بازی به مراتب طبیعی‌تر جلوه می‌کند. از دیگر جذابیت‌های تکنولوژی Ray Tracing می‌توان به تفاوت قائل شده به عمق سایه‌های محیط اشاره کرد. یعنی میزان تیره شدن مکان‌هایی که در سایه قرار دارند، بر اساس عواملی که جلوی تابش نور را می‌گیرند، متفاوت خواهد بود. نور به هنگام تابش از سطوح آیینه، شیشه و آب، رفتار متفاوتی را از خود نشان می‌دهد. مجموع این عوامل، به یک خروجی گرافیکی طبیعی و دینامیک منجر می‌شود.
از آن جایی که از یک منبع، هزاران پرتوی نور به سمت سطوح مختلف تابیده شده و هر یک از آن‌ها باید رفتار متفاوتی را از خود نشان دهند، تکنیک رندرینگ Ray Tracing، بار سنگینی را بر دوش پردازنده‌های گرافیکی تحمیل می‌کند. تمامی فعالیت‌ها و پردازش‌هایی که گفته شد، باید در حین نمایش تصاویر و در کسری از ثانیه محاسبه شوند. از این رو، پیچیدگی و بار پردازشی بالای Ray Tracing از عهده‌ی کنسول‌های فعلی خارج است.
برای برخورداری از تکنولوژی Ray Tracing به چه سخت افزاری نیاز خواهیم داشت؟
حالا دیگر مدت‌هاست که تکنولوژی Ray Tracing در سیستم‌های کامپیوتری مورد استفاده قرار می‌گیرد. در واقع، اولین بار، با معرفی خانواده کارت گرافیک‌های Nvidia RTX در سال گذشته، این فناوری به صورت عملی در اختیار کاربران قرار گرفت. این کارت گرافیک‌ها، با استفاده از سبک معماری Turing GPU کمپانی Nvidia و با بهره گیری از هسته‌های پردازشی مخصوص RT Cores از پس این تکنیک برمی‌آیند. این هسته‌های گرافیکی مخصوص، در کنار هسته‌های اصلی GPU و با تمرکز بر Ray Tracing عمل می‌کنند. در حال حاضر، ۸ کارت گرافیک از خانواده RTX از تکنولوژی Ray Tracing پشتیبانی می‌کنند:
- Titan RTX
- RTX 2080 Ti
- RTX 2080 Super
- RTX 2080
- RTX 2070 Super
- RTX 2070
- RTX 2060 Super
- RTX 2060
Ray tracing در مدیریت طیف نور مرئی نیز نقش دارد. Nvidia با قابلیت RTX کارت گرافیک‌های خود، امکان کنترل تعداد پرتوهایی که در یک پردازش منتشر می‌شوند را به بازی‌ها می‌دهد. از این رو، کارت گرافیک‌های نسل قبل نیز می‌توانند در حد توان خود به اجرای مدل ضعیف تری از این فناوری بپردازند؛ اما از آن‌جایی که همین عملیات نیز تأثیر منفی محسوسی را بر نرخ فریم تصاویر خواهد گذاشت، این کار شدنی نیست.
اما نکته جالبی که درباره‌ی استفاده‌ی کنسول‌های نسل جدید از تکنولوژی Ray Tracing وجود دارد، این است که سخت افزار هر دو کنسول PS5 و Xbox Scarlett توسط AMD ساخته می‌شود. همانطور که می‌دانید، هنوز هیچ یک از کارت گرافیک‌های AMD، به قابلیت Ray Tracing مجهز نشده‌اند. AMD همچنان وعده می‌دهد که قرار است در نسل بعدی پردازنده‌های گرافیکی خود، هسته‌های ویژه‌ای را به پردازش پروسه‌ی ردیابی نور اختصاص دهد. مطمئناً سخت افزاری که AMD برای کنسول‌های نسل جدید می‌سازد، تفاوت زیادی با پردازنده‌های گرافیکی این شرکت برای PC دارد. لذا نمی‌توان با بررسی قابلیت‌های کارت گرافیک‌های AMD درباره‌ی عملکرد کنسول‌های جدید نظر داد.
اما چرا ردیابی نور اهمیت دارد؟
شاید با خود فکر کرده باشید که اصلاً چه فرقی می‌کند که نور و سایه در بازی چطور نشان داده شود؛ اگر بخواهیم در مقام مقایسه به این سؤال جواب دهیم، باید گفت که سیستمی که امروزه در صنعت بازی سازی رواج دارد، رستریزاسیون نامیده می‌شود؛ این سیستم، از آن جایی که جزئیات و دقت به مراتب پایین تری دارد، سریع‌تر پردازش می‌شود. اما از آن جایی که هیچگونه محاسبات زنده یا Real-Time در آن به کار نرفته است، نمی‌تواند برخورد نور با اشیا و اجزای مختلف محیطی را دقیق نمایش دهد. Nvidia توضیحات دقیق‌تری را در این باره ارائه می‌کند.
وقتی که حرف چگونگی تأثیر Ray tracing در تصاویر بازی به میان می‌آید، معمولاً به ویدیویی که Nvidia از چگونگی تأثیر Ray tracing بر گرافیک بازی Metro Exodus منتشر کرد، ارجاع می‌شود. بدون Ray tracing، داخل محفظه‌ها و فرورفتگی‌های اجزای محیط بازی، هیچ تفاوتی با سطوح خارجی نداشته و نحوه نورپردازی دنیای بازی، اصلاً واقعی به نظر نمی‌رسد. این تفاوت زمانی که دو تصویر در کنار همدیگر قرار می‌گیرند، به وضوح قابل مشاهده است. شما می‌توانید این ویدیو را در این لینک مشاهده کنید.
انیمیشن‌هایی مانند محصولات پیکسار، سال‌هاست که از Ray tracing استفاده می‌کنند. اما مسلماً فیلم‌ها، نیاز به محاسبه‌ی پروسه‌های پردازش نور به صورت زنده نداشته و استفاده از این تکنولوژی را به مراتب ساده‌تر می‌سازند. در ضمن، این استودیوها، با دسترسی به ماشین‌های قدرتمند رندر ویدیو، به سادگی از پس پردازش این صحنه‌ها برمی‌آیند. سایه‌های دقیق‌تر، ambient occlusion بهتر و نورپردازی طبیعی‌تر، از جمله برتری‌های این محصولات در پی استفاده از تکنولوژی ray tracing است.
مطالب مرتبط: بازی BLAIR WITCH به بهترین شکل ممکن از تکنولوژی RAY-TRACING بهره می‌برد
بسیاری از بازی‌های بزرگی که از سال گذشته تولید شده اند، از تکنولوژی Ray tracing انویدیا پشتیبانی می‌کنند. بازی Call of Duty: Modern Warfare جدیدترین عنوان، و بازی مورد انتظار Cyberpunk 2077 از مشهورترین عناوینی است که از Ray tracing بهره می‌برد. توسعه دهندگان، تا کنون همکاری خوبی در همگام سازی بازی‌های خود با فناوری روز Nvidia داشته‌اند. از جمله بازی‌هایی که از این قابلیت استفاده می‌کنند، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- Call of Duty: Modern Warfare
- Control
- Battlefield V
- Metro Exodus
- Shadow of the Tomb Raider
- Cyberpunk 2077 (upcoming)
- Atomic Heart (upcoming)
- Quake II
- Minecraft
Ray tracing جزء بحث برانگیزترین قابلیت‌های سخت افزار نسل جدید محسوب می‌شود و اگر تا کنون سیستم‌های کامپیوتر خود را به این سخت افزارها بروز نکرده اید، از این ویژگی محروم خواهید شد. البته این تکنولوژی هنوز در ابتدای مسیر خود قرار داشته و بازی‌های انگشت شماری از آن پشتیبانی می‌کنند. از قصد دارید به اطلاعات دقیق‌تری از فناوری Ray tracing دست پیدا کنید، می‌توانید به مقاله‌ی اخیر یکی از توسعه دهندگان Nvidia در اینباره مراجعه کنید.
