يعد تتبع الشعاع^{(Ray tracing)} شكلاً متقدمًا من أشكال رسومات الكمبيوتر التي تحاكي طريقة عمل الضوء في الحياة الواقعية. يمكنه إنشاء رسومات كمبيوتر تبدو واقعية حقًا.

في الماضي ، اقتصر تتبع الأشعة^{(ray tracing)} على مشاريع رسومات الحاسوب الضخمة ، مثل أفلام Hollywood CG^{(Hollywood CG)} . إنه موجود الآن في ألعاب الكمبيوتر^{(PC gaming)} وقريبًا ، وحدات تحكم الألعاب من الجيل التالي.

لفهم سبب إثارة هذا العدد الكبير من الأشخاص ، نحتاج إلى مقارنة رسومات تتبع الأشعة مع طريقة عرض الرسومات السائدة المستخدمة حتى الآن: التنقيط.

التنقيط مقابل تتبع الشعاع^{(Rasterization vs Ray Tracing)}

تبدو رسومات الكمبيوتر الحديثة في الوقت الفعلي مذهلة! من الصعب تخيل أن لها أي علاقة بالرسومات ثلاثية الأبعاد الأساسية منذ عشرين أو ثلاثين عامًا. الحقيقة هي أن وحدة التحكم مثل Playstation 1 و Playstation 4 الحالية تستخدم نفس الطريقة الأساسية لتقديم رسومات ثلاثية الأبعاد ثم وضعها على شاشتك ثنائية الأبعاد.

يُعرف هذا باسم التنقيط^{(rasterization)} . "النقطية" هي صورة تظهر على شكل شبكة من وحدات البكسل ، وهو بالضبط ما تعرضه شاشتك. التنقيط^{(Rasterization)} هو عملية تحويل مشهد ثلاثي الأبعاد إلى صورة ثنائية الأبعاد على الشاشة. 

يجب القيام بذلك ، لأن المشهد ثلاثي الأبعاد ، حسنًا ، ثلاثي الأبعاد. إنه ذو عمق ، لذلك يمكن للأشياء الافتراضية أن تتحرك عبر بعضها البعض ويمكن النظر إليها من أي وجهة نظر. في عملية التحويل النقطي ، يجب على الكمبيوتر أن يكتشف كيف سيبدو هذا المشهد إذا كانت شاشتك في الأساس نافذة على هذا العالم ثلاثي الأبعاد.

في الحياة الواقعية ، يحتوي المشهد على نسيج وإضاءة^{(texture and lighting)} ، بالإضافة إلى الشكل والعمق والحجم^{(depth and size)} . نظرًا لأن محاكاة الضوء قد استحوذت تقليديًا على طاقة كمبيوتر^{(computer power)} أكثر مما يستطيع أي كمبيوتر منزلي^{(home computer)} ، فقد ابتكر المبرمجون حيلًا واختصارات لإنشاء شيء يشبه الضوء الحقيقي واللون والملمس^{(color and texture)} باستخدام عملية التنقيط هذه.

يعتبر تتبع الأشعة^{(Ray tracing)} ، بطريقة ما ، أبسط بكثير. بدلاً من محاولة استخدام قائمة طويلة من الحيل لخلق وهم الضوء الحقيقي ، فإنه يحاكي الضوء الحقيقي بدلاً من ذلك. الآن عندما يتعين على الكمبيوتر معرفة الشكل الذي سيبدو عليه المشهد من خلال "نافذة" شاشتك ، فإنه يقوم فقط بتشغيل محاكاة تتبع الأشعة ويعمل كل شيء.

في العالم الحقيقي ، ارتدت أشعة الضوء التي تدخل عينك عن كل شيء آخر تنظر إليه قبل أن تصل إلى شبكية عينك. يحقق تتبع الشعاع^(Ray) نفس النتيجة بطريقة أكثر كفاءة. يقوم بذلك عن طريق تصوير "أشعة" الضوء من "الكاميرا" والسماح لها بالارتداد حول المشهد الافتراضي ، والتقاط معلومات اللون والسطوع^{(color and brightness information)} على الطريق. تمثل شاشتك العين الافتراضية ، لذلك ترى عالمًا افتراضيًا واقعيًا حقًا.

باستخدام تتبع الأشعة^{(ray tracing)} ، تقوم تقنية واحدة بإنشاء كائنات وانعكاسات وظلال وعناصر أخرى من المشهد تبدو حقيقية. هذه الواقعية تحدث بشكل طبيعي كنتيجة للمحاكاة ، ولا حاجة إلى حيل أو اختصارات!

أين يمكنك تجربة تتبع الأشعة^{(Where To Experience Ray Tracing)}

إذا كنت ترغب في مشاهدة تتبع الأشعة أثناء العمل ، فكل ما عليك فعله هو مشاهدة أي فيلم حديث يستخدم رسومات تم إنشاؤها بواسطة الكمبيوتر. إذا شاهدت فيلمًا من أفلام CG^{(CG film)} مثل Toy Story 4 ، فإن كل ما تراه هو نتاج تتبع الأشعة^{(ray tracing)} . 

إذا كنت ترغب في استكشاف عالم تفاعلي تتبع الأشعة ، فهناك حاليًا لعبة واحدة فقط في المدينة. سلسلة RTX لوحدات معالجة الرسومات Nvidia^{(RTX series of Nvidia GPUs)} ، جنبًا إلى جنب مع ألعاب الفيديو والتطبيقات التي تدعم هذه التقنية. يمكنك تشغيل بعض تطبيقات تتبع الشعاع بأجهزة غير RTX^{(RTX hardware)} ، لكنك لن تحصل على أداء جيد. تأكد من مراجعة مقالتنا حول أفضل الألعاب التي تعرض أجهزة RTX^{(RTX hardware)} .

المشكلة هي أن أجهزة RTX^{(RTX hardware)} لا تزال باهظة الثمن. ومع ذلك ، فإن الجيل القادم من أجهزة ألعاب الفيديو لديه شكل من أشكال دعم تتبع الأشعة. مما يعني أن عالم الألعاب السائد قد يساعد في تحويل تتبع الأشعة إلى تقنية الألعاب الرئيسية التالية. ومع ذلك ، إذا كان تتبع الأشعة صعبًا جدًا في الوقت الفعلي ، فكيف تستطيع وحدات معالجة الرسومات الجديدة هذه إدارتها^{(GPUs manage)} ؟

كيف يتم تحقيق تتبع الشعاع في الوقت الحقيقي؟^{(How Is Real Time Ray Tracing Achieved?)}

يمكن لأي جهاز كمبيوتر تقديم مشهد ثلاثي الأبعاد باستخدام تتبع الأشعة. الأشخاص الذين يعملون مع حزم العرض ثلاثية الأبعاد يفعلون ذلك منذ سنوات. يمكن لأي وحدة CPU^(CPU) حديثة إجراء الحسابات الفعلية اللازمة لتتبع مسار الضوء حول المشهد.

ومع ذلك ، لا تستطيع وحدات المعالجة المركزية (CPU)^{(CPUs and GPUs)} الحديثة ووحدات معالجة الرسومات (GPU) معالجة هذه الأرقام بسرعة كافية لإنشاء صورة في الوقت الفعلي. على سبيل المثال ، تستغرق مزارع الكمبيوتر الضخمة المستخدمة في صناعة أفلام مثل Monsters Inc أو Toy Story^{(Inc or Toy Story)} ساعات لتقديم إطار واحد للمنتج النهائي. 

على النقيض من ذلك ، تحتاج ألعاب الفيديو الحديثة إلى إنشاء ما لا يقل عن ثلاثين إطارًا من الصور كل ثانية لتكون قابلة للتشغيل ، مع تحديد المعيار الذهبي حاليًا حول علامة 60 إطارًا في الثانية.

إذن كيف يمكن لوحدات معالجة الرسومات مثل سلسلة Nvidia RTX^{(Nvidia RTX series)} إدارة استخدام طريقة تتبع الأشعة بمعدلات إطارات قابلة للتشغيل؟ الإجابة هي أنهم لا يستخدمون^{(t use ray)} تتبع الأشعة في كل شيء. على الأقل ليس في العناوين الحديثة.

الحيلة هي دمج الرسومات التقليدية مع تتبع انتقائي للأشعة. تحتوي بطاقات RTX على أجهزة مخصصة لتتبع الأشعة تتناسب مع وحدة معالجة رسومات^(GPU) أكثر تقليدية . بهذه الطريقة ، يمكن استخدام تتبع الأشعة للتعويض عن بعض أوجه القصور في أجهزة الرسومات التقليدية.

هناك ألعاب فيديو^{(video game)} يمكنك لعبها باستخدام بطاقة RTX التي ^{(RTX card)}يتم^(are) تتبعها بالكامل بأشعة. أفضل مثال على ذلك هو Quake II RTX . هذه لعبة فيديو^{(video game)} عمرها عقود وهي بسيطة بما فيه الكفاية بحيث يمكن تتبع الأشعة في الوقت الحقيقي. عندما يتعلق الأمر بتطبيق تتبع الأشعة الخالص على ألعاب الفيديو^{(video game)} الحالية ، فستظل سنوات قبل أن تصبح هذه الأجهزة سائدة.

هل راي تتبع المستقبل؟^{(Is Ray Tracing the Future?)}

الإجابة المختصرة هي نعم ، تتبع الأشعة^{(ray tracing)} هو المستقبل. الإجابة الأطول هي أنه نظرًا لأن الأجهزة التي تجعل تتبع الشعاع^{(ray tracing)} في الوقت الفعلي ممكنًا تصبح أرخص ، فمن المحتمل أن نراها تحل محل العرض التقليدي شيئًا فشيئًا. إذا أصبحت الرسومات ذات التتبع الشعاعي جزءًا طبيعيًا من الجيل الجديد لوحدة التحكم ، فلن يكون هناك عودة للوراء.

يمكن للمطورين تضمين ميزات تتبع الأشعة بأمان في عناوينهم ، لأن جميع الأنظمة الأساسية الشائعة ستدعمها. نظرًا لأن رسومات تتبع الأشعة متفوقة ، فإن النجوم تتماشى حقًا مع وصول تتبع الأشعة على أجهزة ميسورة التكلفة. مما يعني أن الواقعية الحقيقية قد تكون هنا أخيرًا. 

العلامة الرئيسية الأخرى على أن تتبع الأشعة سيصبح طريقة عرض^{(rendering method)} سائدة هي كيف يتم تضمينها الآن في الأدوات الشائعة التي يستخدمها المطورون لصنع ألعاب الفيديو والتطبيقات ثلاثية الأبعاد الأخرى. بمعنى آخر ، لم يعد من الضروري للمطورين ابتكار حلول تتبع الأشعة الخاصة بهم.

تتضمن محركات الرسومات الشهيرة مثل Unreal Engine 4 أو Frostbite الآن دعمًا لتتبع الأشعة المعجل للأجهزة RTX . مما يزيد من احتمالية قيام المطورين بتضمينه كخيار لعناوينهم.

هل يجب أن تشتري تقنية تتبع الشعاع الآن؟^{(Should You Buy Into Ray Tracing Now?)}

في وقت كتابة هذا التقرير ، ما زلنا في الجيل الأول من أجهزة تتبع الأشعة. بينما انخفضت الأسعار ، لا يزال الأداء متواضعًا جدًا. إذا كنت متشددًا ومتبنيًا مبكرًا ، فهناك الكثير مما يعجبك في تتبع الأشعة على جهاز الكمبيوتر.

إذا لم تكن على استعداد لإنفاق مئات أو آلاف الدولارات كمتبني مبكر ، فمن الأفضل الاستثمار في الجيل التالي من وحدات التحكم الرئيسية التي تعد بإبراز التكنولوجيا ، أو انتظار الخلف لبطاقات سلسلة RTX 20.^(RTX)

OTT Explains: What Is Ray Tracing?

Ray tracing is an advancеd form of computer graphics that simulates the way light works in rеal life. It can create compυter graphics that look truly photorealistic.

In the past, ray tracing was limited to massive computer graphics projects, such as Hollywood CG films. Now it’s found in PC gaming and soon, next generation gaming consoles.

To understand why this has so many people excited, we need to compare ray-traced graphics to the mainstream graphics rendering method that’s been used until now: rasterization.

Rasterization vs Ray Tracing

Modern real-time computer graphics look amazing! It’s hard to imagine that it has anything to do with the basic 3D graphics from twenty or thirty years ago. The truth is that a console like the Playstation 1 and the current Playstation 4 use the same basic method of rendering 3D graphics and then putting it on your 2D screen.

This is known as rasterization. A “raster” is an image shown as a grid of pixels, which is exactly what your screen displays. Rasterization is the process of converting a 3D scene into a 2D image on a screen. 

This needs to be done, because the 3D scene is, well, 3D. It has depth, so the virtual objects can move past each other and be looked at from any point of view. In the process of rasterization, the computer has to figure out what that scene would look like if your screen was basically a window into that 3D world.

In real life, a scene has texture and lighting, as well as shape, depth and size. Since simulating light has traditionally taken more computer power than any home computer is capable of, programmers have created tricks and shortcuts to create something that looks close to real light, color and texture using this process of rasterization.

Ray tracing is, in one way, much simpler. Instead of trying to use a long list of tricks to create the illusion of real ight, it simulates real light instead. Now when the computer has to figure out what the scene would look like seen through the “window” of your screen, it just runs the ray tracing simulation and it all works out.

In the real world, the rays of light entering your eye have bounced off everything else you are looking at before reaching your retinas. Ray tracing achieves the same result in a more efficient way. It does this by shooting simulated “rays” of light from the “camera” and letting it bounce around the virtual scene, picking up color and brightness information on the way. Your screen represents the virtual eye, so you see a truly realistic virtual world.

By using ray tracing, a single technique creates objects, reflections, shadows and other elements of a scene that look real. That realism happens naturally as a result of the simulation, no tricks or shortcuts needed!

Where To Experience Ray Tracing

If you want to see ray tracing in action, all you have to do is watch any modern movie that uses computer-generated graphics. If you watch a CG film such as Toy Story 4, everything you’re seeing is a product of ray tracing. 

If you want to explore an interactive ray-traced world, there’s currently only one game in town. The RTX series of Nvidia GPUs, along with video games and apps that support this technology. You can run some ray-tracing applications with non-RTX hardware, but you won’t get good performance. Be sure to check out our article on the best games that show off RTX hardware.

The problem is that RTX hardware is still quite expensive. However, the upcoming generation of video game consoles have a form of ray-tracing support. Which means that the mainstream gaming world may help turn ray-tracing into the next major gaming technology. Still, if ray-tracing is so difficult to do in real time, how do these new GPUs manage it?

How Is Real Time Ray Tracing Achieved?

Any computer can render a 3D scene using ray tracing. People who work with 3D rendering packages have been doing it for years. Any modern CPU can perform the actual calculations needed to trace the path of light around the scene.

However, modern CPUs and GPUs can’t crunch those numbers quickly enough to generate an image in real time. For example, the massive computer farms used to make films such as Monsters Inc or Toy Story take hours to render a single frame of the final product. 

Modern video games, by contrast, need to generate at least thirty frames of images every second to be considered playable, with the gold standard currently set around the 60 frames per second mark.

So how can GPUs such as the Nvidia RTX series manage to use the ray-tracing method at playable frame rates? The answer is that they don’t use ray tracing for everything. At least not in modern titles.

The trick is to combine traditional graphics with selective ray-tracing. The RTX cards have dedicated ray-tracing hardware that sits along a more traditional GPU. In this way, ray-tracing can be used to compensate for some of the shortcomings of traditional graphics hardware.

There are video games you can play with an RTX card that are fully ray-traced. The best example is Quake II RTX. This is a decades-old video game that is simple enough that full real-time ray-tracing is possible. When it comes to applying pure ray-tracing to current video games however, it will still be years before such hardware becomes mainstream.

Is Ray Tracing the Future?

The short answer is yes, ray tracing is the future. The longer answer is that as hardware that makes real-time ray tracing possible becomes cheaper, we’ll probably see it replace traditional rendering bit by bit. If ray-traced graphics become a normal part of the new console generation, there will be no going back.

Developers can safely include ray-tracing features in their titles, because all popular platforms will support it. Since ray-traced graphics are superior, the stars really are aligning for the arrival of ray-tracing on affordable hardware. Which means that true photorealism may finally be here. 

The other major sign that ray-tracing will become a mainstream rendering method is how it’s now being included in the common tools that developers use to make video games and other 3D applications. In other words, it’s no longer necessary for developers to invent their own ray-tracing solutions.

Popular graphics engines such as Unreal Engine 4 or Frostbite now include support for RTX hardware-accelerated ray-tracing. Making it much more likely that developers will include it as an option for their titles.

Should You Buy Into Ray Tracing Now?

At the time of writing, we are still at the first-generation of ray-tracing hardware. While prices have come down, performance is still pretty mediocre. If you’re a hardcore, early adopter then there’s plenty to like about ray-tracing on PC.

If you aren’t willing to spend hundreds or thousands of dollars as an early adopter, it’s better to invest in the next generation of mainstream consoles which promise to feature the technology, or wait for the successor to the RTX 20-series cards.

Related posts

• كيفية تشغيل خاصية Ray Tracing في Minecraft

• أفضل 3 ألعاب لوحدة معالجة الرسومات RTX Ray Tracing

• ما هو تتبع المسار وتتبع الشعاع؟ ولماذا يقومون بتحسين الرسومات؟

• أفضل Wired and Wireless Gaming Headsets

• Best Mechanical Keyboards ل Gaming and Work ل Windows 10 PC

• Download Tencent Gaming Buddy PUBG Mobile emulator للكمبيوتر الشخصي

• 6 Best Public Domain Video Games للعب Free الآن

• كيفية استخدام Steam Cloud Saves عن الالعاب الخاص

• 5 تحكم أفضل لألعاب الكمبيوتر

• ما هو Konami Code and How Do استخدامه؟

• كيفية مشاركة Games على Steam

• يتم بيد واحدة Gaming Keyboards يستحق كل هذا العناء؟

• 5 Best Minecraft Mod Packs

• ما هو ROLL0 Dynamic Lighting and How لاستخدامه؟

• كيفية تغيير Minecraft Skin على PC or Mobile

• كيفية إعداد التبرعات على نشل

• 7 أفضل SSDs للألعاب

• كيف oculus Quest Hand Tracking Technology Works

• 8 Best FPS Browser Games يمكنك لعب Online الآن

• Monitor VS TV للألعاب؟ هل هناك Best Choice؟