2021-05-01
第 2 代 Ray Tracing 引擎遊戲實測!!
GIGABYTE AORUS GeForce RTX™ 3060 ELITE 12G
文: Angus Wong / 評測中心


想要體驗實時光線追蹤為遊戲帶來的改變就需要搭載支援 Ray Tracing 技術的顯示卡,雖然新一代的 AMD Radeon RX6000 系列顯示卡終於加入 DirectX Raytracing (DXR) 的支援性,但是在開啟後的 FPS 表現可說是慘不忍睹。反之,NVIDIA® 的 GeForce RTX™ 30 系列顯示卡就藉著新一代 Ray Tracing 引擎及 DLSS 2.0「黑科技」,為大家帶來真正流暢可玩的光追遊戲體驗。小編今次就借來 GIGABYTE AORUS GeForce RTX™ 3060 ELITE 12G 顯示卡,實際遊玩多款 RTX 遊戲,測試一下在 RTX ON 及 DLSS ON 下的畫面分別及效能表現。



甚麼是 Ray Tracing 實時光線追蹤技術?

 

RT TECHNIQUE

▲ 四大基本 RT 技術

 

正如前面所說 Ray Tracing 光線追蹤技術是一種密集型渲染技術,對比過住採用的光柵化渲染方式,能夠更逼真地模擬場景及物件的光線。隨著 Ray Tracing 技術越趨成熟,現時不但能夠做到反射、折射及陰影等基本技術,還能夠加入全域照明、漫反射甚至焦散光。令遊戲中的物體及照明效果更有真實感,更接近真實世界的運作方式,讓用家有更身臨其境的沉浸式遊戲體驗。

 

 

 

GeForce RTX™ ON vs RTX™ OFF

 

RTX ON VS OFF

▲ Ray Tracing 技術能為遊戲畫面帶來更真賽的光影效果

 

 

其實在大半年前筆者已經測試過 Ray Tracing 技術在《Minecraft》遊戲中帶來的效果,有興趣的讀者可以按此閱讀上次的文章內容。但由於在這半年內增加了不少遊戲支援更多進階 Ray Tracing 技術,今次就會用上數款遊戲作示範,對比開啟或關閉 Ray Tracing 後的遊戲畫面。當中包括《CONTROL》、《Minecraft》及《Watch Dogs: Legion》,以及另外兩款遊戲的 RTX™ 演示工具。

 

RTX ON VS OFF

▲《CONTROL》遊戲加入多達 5 種 RT 效果

 

 

事實上現時大部分支援光追技術的遊戲都至少有加入 RT 反射及陰影效果,但是其他進階效果就只有少部分遊戲會支援當中的一至兩種,當中《Minecraft》及即將推出的《CONTROL》則是現時少數能同時應用比較多項 GeForce RTX™ 效果的遊戲,包括全域照明、透明反射、漫反射、焦散、折射、陰影及反射等等。看完名字完全無法理解它們代表的是什麼樣的效果嗎?接下來筆者就會在各個遊戲中找出上述所有光追效果再為大家逐一簡單介紹它們在遊戲中呈現出來的效果。

 

 

 

光線追蹤反射效果 (Ray-Traced Reflections)

 

RTX ON VS OFF 反射效果RTX ON VS OFF 反射效果

▲ 點擊圖片可切換 GeForce RTX™ ON / OFF

 

 

要說到在 Ray Tracing 最常見也是最明顯的效果,必然是反射效果無誤,但其實還能夠細分成一般反射、透明反射及漫反射。一般來說單純的反射效果其實就只會在鏡面、水面等的光滑表面上發生,所以亦是 RT 技術中最基本的的效果之一,大部分支援 RTX™ ON 的遊戲都設有光線追蹤反射效果。下方以《Minecraft》中一個四面都是鏡子的場景作舉例,由於 RT 反射效果能夠做到完美的鏡面反射,從而帶來「無限鏡像」的效果。

 

RTX ON VS OFF 一般反射效果RTX ON VS OFF 一般反射效果

▲ 點擊圖片可切換 GeForce RTX™ ON / OFF

 

 

光線追蹤透明反射 (Ray-Traced Transparent Reflections)

 

RTX ON VS OFF 透明反射效果RTX ON VS OFF 透明反射效果

▲ 點擊圖片可切換 GeForce RTX™ ON / OFF

 

 

在現實世界中透明的物質也能反射光線,而反射影像的能見度會受到反射及穿透的光線亮度所影響。舉個例子說明,我們在猛烈的陽光底下看向大廈的玻璃是難以看透裡面的狀況,只能看到玻璃反射街上的影像,反之到了晚上在房間有開燈的情況就剛好相反,可以通過玻璃看到房間裡面的狀況,反而難以看到玻璃反射的光線。

 

RTX ON VS OFF 透明反射效果RTX ON VS OFF 透明反射效果

▲ 點擊圖片可切換「透明反射」開 / 關

 

 

這個透明反射效果亦能透過 Ray Tracing 技術表現出來,項目以《CONTROL》遊戲演示,可以看到玻璃就像鏡子般反射了來自外面的光線,但同時顧及了玻璃內側的可見性,仍然能隱約透過看到玻璃另一面的細節及物件。在同樣開啟 RTX™ 的設定下,開關透明反射選項帶來的對比亦非常明顯。

 

 

光線追蹤間接漫射、全域照明 (Ray-Traced Diffuse Global Illumination)

 

RTX ON VS OFF Diffuse 漫射效果RTX ON VS OFF Diffuse 漫射效果

▲ 點擊圖片可切換 GeForce RTX™ ON / OFF

 

 

至於間接漫反射光照就比較容易理解,在現實世界中基本上任何物質都能夠反射光線,而發生在不平滑的表面上進行的反射就可以稱為漫反射。在 Ray Tracing 技術中也有加入針對漫反射光線計算的技術,分別是「間接漫射照明」及「全域照明」。兩者的運作概念相近,同樣是透過追蹤多束光線的路徑,計算不同物體之間光線的相互作用,只是它們需要計算的光線量、是否計算多次彈射以及 BVH 的搜索方式都會有所分別,對比只計算直接光照能夠為遊戲帶來更接近現實的光線映照效果。

 

RTX ON VS OFF Diffuse 漫射效果RTX ON VS OFF Diffuse 漫射效果

▲ 點擊圖片可切換「間接漫射光照」開 / 關

 

 

繼續透過《CONTROL》作為範例,可以看到被燈板照射的水管背後的牆壁被反射成橙色,而且即使只是切換「間接漫射光照」選項仍能看出明顯分別。

 

 

光線追蹤折射 (Ray-Traced Reflection)

 

RTX ON VS OFF 折射效果RTX ON VS OFF 折射效果

▲ 點擊圖片可切換 GeForce RTX™ ON / OFF

 

 

相信大家都曾經在常識課及科學課上學會了當光線穿過水面、冰面及玻璃等等透明物質時,會出現折射的現象,最常見的情況就是當筷子插進裝有水的水杯裡,水裡面的部分看起來會稍為放大及彎曲。從上圖可以看到在《Minecraft》裡開啟 RTX™ 後,水底的光線被折射,泡在水裡面的角色及盔甲架就像變矮了一樣。

 

RTX ON VS OFF 折射效果RTX ON VS OFF 折射效果

▲ 點擊圖片可切換 GeForce RTX™ ON / OFF

 

 

根據斯涅耳折射定律 (Snell's Law),當觀察者從水底下抬頭仰望水面,由於空氣及水面的交界處會出現折射及全內反射,可以看到稱為斯涅耳窗 (Snell's window) 的圓型影像,並且能夠在這個球體中看到整個水上半球的所有事物,而球體以外的光線則會變得更暗。實測發現在《Minecraft》裡開啟 Ray Tracing 技術後也能完美呈現如此真實的光線折射效果。

 

 

光線追蹤焦散 (Ray-Traced Caustics)

 

RTX ON VS OFF 焦散效果RTX ON VS OFF 焦散效果

▲ 點擊圖片可切換 GeForce RTX™ ON / OFF

 

除了一般的折射技術外,光線追蹤還支援更進階的焦散技術,指的是當光線穿過一個透明物體時,由於物體的表面不​​平整,使得光線的折射並不是平行發生,經過漫折射後使投影表面出現光子分散的效果。最常見的焦散例子包括在泳池旁邊的牆壁上會看到從水面折射的水波紋。上下兩組圖片分別為《Justice》RTX™ Demo Tool 及《Bright Memory: Infinite》RTX™ Benchmark 工具中的畫面,第一張可以看到 RTX™ ON 後能看到橋底映照出河流的水波紋,而第二張則可以看到被子彈射穿的玻璃瓶在燈光的照射下,地面折射出玻璃裂痕的焦散光線。

 

RTX ON VS OFF 焦散效果RTX ON VS OFF 焦散效果

▲ 點擊圖片可切換「光線追蹤焦散」開 / 關

 

 

光線追蹤接觸陰影 (Ray-Traced Contact Shadows)

 

RTX ON VS OFF 光線追蹤接觸陰影RTX ON VS OFF 光線追蹤接觸陰影

▲ 點擊圖片可切換 GeForce RTX™ ON / OFF

 


一般來說遊戲中的陰影是由傳統的陰影貼圖形成,在規模較小的場景中效果其實還算不錯。但是當涉及到精細的細節時,陰影貼圖的局限性就會變得非常大。Ray Tracing 通過加入接觸陰影技術為原來的陰影貼圖提供協助,以追蹤到的光線創建更準確的實時陰影,能根據本體離光線的距離,呈現柔化或硬化的陰影,而且遊戲中的生物、物件甚至發光物移動時都能實時更新陰影的形狀及方向,大大加強遊戲場景的真實感。

 

 

光線追蹤殘骸 (Ray-Traced Debris)

 

RTX ON VS OFF 光線追蹤殘骸RTX ON VS OFF 光線追蹤殘骸

▲ 點擊圖片可切換「光線追蹤殘骸」開 / 關

 

 

在《CONTROL》遊戲中,玩家通過投擲物件進行戰鬥,過程中會產生大量的物件碎片,啟用光線追蹤殘骸技術能夠使碎片跟光線進行互動,亦即是能夠投射陰影甚至能影響場景的照明,進一步帶來更逼真的視覺效果,細心留意上方的圖片可以看見開啟光線追蹤後能夠從血倒影看到空中的石碎。

分享到:
發表評論