【DIY老司机】开始就被Diss的光追游戏 今年才是它大展拳脚的时候

　　[PConline DIY老司机]光线追踪游戏的概念于18年底登陆《战地5》，它幸运的成为世界上首款实时光线追踪的游戏，拥有媲美现实的真实光线表现。

　　只不过这项新技术并没有太过惊艳世人，即使人们手里已经握着最新的RTX系列显卡，但依然不太愿意去打开这个既新奇又显得有点吓人的选项。

▼家境贫寒玩不起光追，打扰了

　　以往的N卡，往往是以与上一代首发差不多的定价与更强的性能来作为最吸引人的卖点。但自从N卡的对手A卡一直处于被吊打状态，可以发现，每代旗舰显卡比上代确实有20%+的性能提升，但价格差却越来越大了。

　　除了GTX 980 Ti这个比较奇怪的定价（当初A卡的Fiji有消息，可能就是因此调价），从GTX 780 Ti到GTX 1080 Ti，N卡的价格都在稳步上涨，但幅度并不大，基本是跟着市场物价向上走。

　　来到了RTX 2080 Ti，这个规律就被打破了，涨价幅度差不多翻了个倍，人们涨工资的速度都比不上老黄的加价速度。

　　不论价格，RTX 2080 Ti作为一张旗舰卡，传统性能提升确实有那么一点不够看。对比不同分辨率下的游戏帧数，1080P下拉开GTX 1080 Ti约16%的距离，4K下拉开26%，玩家第一印象就会认为它不值这个价。

　　让老黄对自己定价如此自信的原因，除了每代必做的提升显卡硬规格：供电、显存、各种要堆料的地方，还有当时只有他有的“RTX光线追踪”，在当时到现在被很多人认为是噱头的新功能。

　　“我花了大价格买RTX 2080 Ti获得了一个好像没啥用的光线追踪？”

▼我开没开光追感觉都一个样啊？！

　　今天的实时光线追踪技术，感觉就像当年的Voodoo显卡：热爱游戏的玩家与游戏作者砸了一大笔钱，Voodoo显卡崛起了，但却只支持为数不多的游戏。

　　过去的几十年，光线追踪主要的使用场景在电影与动画制作上，大家在迪士尼动画里看到的逼真光线反射效果都是通过后期渲染出来的。但它们的精美效果，依靠的却是背后不可胜数的高性能服务器同时渲染与其中耗费的大量时间。

　　而游戏是一个与人实时交互的场景，每帧画面都以最快响应速度渲染出来，只要硬件跟不上，那就肯定会导致游戏卡顿。

　　当年《战地5》刚出，我们就测试了几款RTX显卡打开光线追踪的性能表现，几款显卡的表现可以说是惨不忍睹。

　　游戏的细节确实有更好的表现，水面能反射细节，金属光泽也有表现，但提升画质对玩家的吸引力并不如当时大热的高刷新率电竞屏。

　　首发的《战地5》与19年2月份推出的《地铁：离去》都属于FPS游戏。小编个人认为，这种需要即时反映能力的游戏与其获得更好的画质，远不如更高的帧数才能获得更丝滑爽快的体验。

　　更何况这两款游戏，本来的画质表现就不差。

　　光线追踪与我们以前看到的画质升级其实并不是一个概念，传统意义上的画质升级，更多的是模型更精细，地图贴图绘画更精美，以及场景破坏的真实度，这些都是光栅化渲染与游戏引擎做出来的效果。

　　而光线追踪更多的是改变原本看着不科学的光线传播路线。

　　人们看了几十年的光栅化渲染，对渲染出来的画面早已经有了一定的认知，人们玩游戏时看到光可能就会想：游戏的光就应该这样，没什么特别的。

　　爆炸效果，人们会着重看爆炸源的效果，而很少留意地上水会怎么折射爆炸的火光，茂密丛林里，现实中丁达尔效应造成的不规则光柱也在游戏里被固定成一种光源。

　　大家不都看习惯了吗。

　　光线追踪与光栅化渲染之间，更像是一个互补的状态，要说前者取代后者，可能现在还没到那个程度。

　　要怎样去改变大众的惯性思维，关键还得看游戏厂商对它的重视程度。

▼AMD也要做光追，软硬结合效能强到上天？

　　现在光线追踪硬件支持问题，除了先吃螃蟹的NVIDIA，还有PPT大厂AMD。

　　AMD要做光线追踪已经是板上钉钉的事情，Navi 21的定位可以视为消费级旗舰，将会在今年推出。

　　Navi 21核心的RDNA2架构会加入硬件光线追踪支持，但是按照AMD的说法，不会将所有光追计算都交给硬件单元，而是与软件方案结合分配。

　　那会带来什么影响？

　　目前图灵架构的N卡光追计算基本都是交给Tensor Core与RT Core，只要砍掉就相当于废了加速光线追踪的能力，参考GTX 10系列开启光追后的效能。

GTX显卡开光追帧数，可以对比上面那张表一起看

　　而AMD这边似乎并没有给RDNA2核心增加类似RT Core功能模块的样子，反而是在PPT上打出了“CLOUD”字样。

　　NVIDIA只有DLSS技术是在云端计算的，光线追踪并没有纳入到运算的范围内。AMD这边则更像是直接把光线追踪纳入云端计算的范围之内，是不是就是上面所说的交由软件方案处理？

　　这样看来AMD的光线追踪效能可能会比现在的NVIDIA要强。

　　再往远的看，AMD已经给PS5与Xbox Series X提供硬件支持，目前已知的消息就是它们将会搭载RDNA2的GPU，如果不砍核心单元，那这就有可能是第一代搭载光线追踪技术的游戏主机。

▼结语

　　2019年，GTC China 2019展会宣布六款国产游戏将会引入光线追踪系统，再加上之前的10款官宣大作，光追的生态圈已经有点模样了。

新加入光追的六款游戏：

●《边境》（Boundary）

●《铃兰计划》（Convallaria）

●《暗影火炬》（F.I.S.T.）

● Project X（项目代号）

●《无限法则》（Ring of Elysium）

●《轩辕剑7》

　　NVIDIA的第一口光线追踪“螃蟹”并不是特别香，主要是因为硬件性能无法跟上。但看老黄如此迅速的游戏跟进效率，看得出他是非常重视这项技术，并想将光线追踪变成以后90%游戏都会搭载的画质选项。

　　30系显卡的消息已经有披露，据称是提高50%的传统性能与100%的光线追踪性能，不过没拿到手实测，什么爆料都是虚的。

　　至于旧的20系，RTX 2080 Ti Super也在不断的爆料，看样子是肯定要出了，估计这款也是今年比较早能看到实体的一款重磅显卡。

　　AMD这边，看样子Navi 21大核心显卡很快就会与大家见面，有消息称今年台北电脑展就有机会看到。

　　而这些显卡都会搭载上光线追踪技术，所以，2020年的显卡战场会在光线追踪上开战吗？

　　不过在结尾我想讲的是：实时光线追踪技术固然重要，但可以发掘光线追踪在游戏开发时的功能，例如说缩短游戏开发周期，加速渲染等，留有更多时间研发游戏性，毕竟游戏好不好玩跟画质其实没多大关系。

▼扩展阅读：光线追踪和DLSS到底是个什么玩意

　　本文旨在用通俗易懂的语言帮助大家快速了解这两款新技术，所以应该不会涉及太硬核的专业术语。

● 光线追踪

　　光线追踪技术，官方标准叫做DXR（DirectX Ray Tracing），英伟达把它叫做RTX技术，AMD可能会直接叫Ray Tracing。

　　简单来说，光线追踪技术就是让你在游戏中能体验到更加接近于现实的光影效果，比如水中的倒影和车身的反光。

　　上帝说，要有光，失去光的世界就没有了灵魂。经常去电影院看电影的人都大概了解光线追踪大概是什么样子的，电影上的窗户、水面和金属面在特写的时候都会有很绚丽的反射、阴影和折射效果，这就是光线追踪实际作用的地方。这种效果理论上来说实拍是可以拍出来的，但因为拍电影的时候不像静态摄影那样找准角度再拍，在跟随打斗爆炸等场面的时候已经很难分心去照顾光线效果了，所以是很难通过真实拍摄拍出来，还有科幻片中的各种特效，比如星战片中宇宙的各种反射光，宇航服头盔面罩反射出的各种物体等，其实都是通过光线追踪完成的，所以我们看到的电影特效非常震撼，临场感十足，很多时候就是因为有光线追踪的加持，画面非常逼真。

　　电影这么逼真的效果在以前是要消耗非常长的时间去渲染每一帧，将每帧的光线效果做到最好。而游戏这种实时渲染的场景以当时的硬件水平来说是很难做到具有光追效果的画面。所以在很长的一段时间游戏里的光线效果渲染都使用了光栅化技术。

　　但光栅化有一个缺点就是虽然渲染速度和画质都在一个比较平衡的位置，有些游戏甚至有媲美真实世界的物体材质，但它的光线效果却一直给人一种假的感觉，不自然。这时候英伟达的RTX技术就是用于这种场景，让游戏场景中的光线折射场景更加真实，同时具有比较好的运行性能。

　　首先要说明一下：

　　DLSS不是抗锯齿技术！

　　DLSS不是抗锯齿技术！

　　DLSS不是抗锯齿技术！

　　重要事情说三遍。

　　DLSS，全名Deep Learning Super-Sampling，基于深度学习的超级采样。

　　深度学习，你可以将它理解为AI（人工智能）的一类，不断学习提升自我。举个栗子，你教这个AI（深度学习）认识东西，比如说让它区分老鼠和猫，你需要给它巨量的老鼠图和猫图跟他说：这是猫，这是老鼠。这样用大量的数据去训练这个AI，让它对这种事物的认知度加深的过程就是深度学习。

　　而超级采样，简单来说就是很粗暴的提升渲染分辨率，然后缩放画面实现提高画质的效果。

　　最开始的超级采样技术应用就是SSAA（Super-Sampling Anti-Aliasing），超级采样抗锯齿。它处理图像的方式非常直接，简单来说，就是将本来准备要输出的小图（1080P），放大到大图（4K）进行渲染然后再缩回小图，这样理论上渲染1080P的画面却消耗了4K画面所需要的显卡资源，所以SSAA虽然是精度最高的抗锯齿方法，但是也是效率最低的抗锯齿方法。

　　但是这个DLSS跟SSAA是反着来的，它是将小图拉伸至大图，再通过深度学习AI插值，从而将小图填充成一张大图。理论上来讲，DLSS也是通过放大分辨率增强画质，不过不同于SSAA先渲染大图然后缩成小图，DLSS是先渲染小图再弄成大图再缩回小图。使用DLSS后显卡使用的资源大概相当于正常渲染1080P的资源。也就是说如果你用的是4K屏，开启DLSS后，你就是在4K屏上玩4K画质的游戏，但是显卡资源占用只有1080P那么多。

　　问题是理论终归是理论，现实很骨感。

● 光追与DLSS同时存在的意义

　　理论上DLSS不能像以前调低画质那样随心所欲提升帧数，它与非常多的东西有密切关系，很多条件相互制约，但是它对提升光追的帧数却有非常明显的效果。

　　这里需要提及一下Cuda，图灵卡新增的Tensor Core和RTcore。

　　无光追的大多数情况：

　　DLSS需要占用Cuda和Tensor Core资源。

　　传统渲染占用Cuda资源。

　　那问题就来了，开启DLSS后那就是游戏跟DLSS互相抢Cuda资源，谁处理后的帧数高谁就抢赢了。然而Tensor Core资源是有极限的，在1080P下的大多数情况，DLSS极限性能远不如正常渲染的性能，打开后还会拖后腿。举个栗子：假如1080P下显卡不开DLSS正常渲染的话有150帧性能，打开DLSS只有90帧性能，那实际下帧数就不会超过90帧，DLSS开了还不如不开。

　　打开光追的情况：

　　DLSS占用Cuda和Tensor Core资源。

　　传统渲染占用Cuda资源。

　　光追占用RTcore、Cuda资源还有Tensor Core资源。

　　这一看不得了，全乱套了，光追和DLSS几乎每个核心都插一脚。复杂的不说了，我们着重看DLSS和光追都吃到的Tensor Core。

　　DLSS和光追占用的Tensor Core有一个平衡的关系，只有DLSS和光追运行速率都达到一个比较和谐的程度（DLSS能刚好渲染完光追后的图），这时候Tensor Core利用率最高，帧数达到最大化。而要达到这个和谐的程度跟分辨率有关，只有靠近那个最佳分辨率才能最大化Tensor Core使用，不然都是浪费资源。这里再举个栗子，一个程序开启光追和DLSS后最佳分辨率为2K，能稳定60帧运行。靠近1080P后，理论帧数应该更高，但是光追给过去DLSS的图太快了量太多了，处理不来，达到瓶颈，运行帧率就达不到60帧。靠近4K后，光追要渲染的细节更多，光追处理的帧率达到瓶颈，供给DLSS处理的速率也下降，运行帧率也达不到60帧。

　　但是，在打开光追的情况下，理论上无论什么分辨率，开启DLSS后都能提升帧数，它将光追后的图像资料用降低分辨率的方法处理比传统渲染要快。

　　这也是两项技术同时推出的意义：让程序在运行光线追踪后开启DLSS可以获得不错的帧数。