移动端光线追踪真的那么强? 目前只是刚刚开始

光线追踪这一词再次被提起,激起了小编的好奇心。

不知道屏幕面前的你所使用的电脑是什么显卡呢?支不支持光线追踪呢?光线追踪真的靠谱吗?或者说,移动端用户真的需要光线追踪技术吗?一连串的疑问接踵而至,小编今天就以一个普通的游戏玩家来谈谈自己对于光线追踪的看法。

去年年底,联发科与高通在自家发布会中都有一个共同的存在,那就是光线追踪技术,双方对于此技术宣传的篇幅非常大。光线追踪技术的下放也就意味着用户以后在手机移动端上就能够享受到媲美PC主机的游戏画面了,但梦想无比美好,现实十分残酷,虽然联发科和高通都不约而同抓到了重点,但在了解过一番之后如同被泼了一盆凉水,透心凉!

光线追踪技术是什么?

那么首先我们先要知道光线追踪技术是什么,光线追踪是一种真实地显示物体的方法,该方法由Appel在1968年提出。光线追踪方法沿着到达视点的光线的反方向跟踪,经过屏幕上每一个像素,找出与视线相交的物体表面点P0,并继续跟踪,找出影响P0点光强的所有光源,从而算出P0点上精确的光线强度,解释过于复杂,我们用白话讲光线追踪技术就是能够通过计算来模拟光线的传播与反射等物理现象,使画面可以呈现出符合现实世界物理规律的光影效果,总之就是画面变得更加漂亮就对了。

值得一提的是,这项技术一开始是应用于电影领域,最早在1969年就被提出过,并在之后为计算机图形革命奠定了基础,可以说光线追踪技术颠覆了当时电影制作的方式,之后一段时间内都处于停滞阶段,直到1986年,一个名为Jim Kajiya教授的论文将计算机图形生成方式映射到物理学上,从此才有了更好的表示光线在场景中散射的方式。

图源:网络

目前来看,光追技术广泛应用于主机游戏领域,《蜘蛛侠》《地铁离去》《赛博朋克2077》《我的世界》等等,支持光线追踪的游戏数不胜数,我们通过下方图片也不难看出,在打开光追的情况下,玻璃镜面地反射更加的符合我们现实中的场景,镜面反射的内容非常自然通透,细节也有了更多的呈现,光线也更加具有真实性。

图源:蜘蛛侠游戏

诚然,这些主机游戏在移动端运行是不现实的,那么光线追踪的技术应用到手机上是一个什么样的效果呢?我们就结合联发科将光线追踪应用在手游《暗区突围》的例子来看,联发科将光线追踪进行了“三要素”(阴影、镜面反射与折射)的细化,并结合游戏做出了非常直观的说明演示。

光追三要素

光线追踪关闭模式

光线追踪开启模式

其实,不论是联发科还是高通,在实现移动端光线追踪技术上都必须做出对于阴影、镜面反射与折射的理解,一点点的误差都有可能造成游戏世界不真实性,最后变成一个虽漂亮但虚假的画面。在这里我们尽量不去提及芯片架构以及复杂原理,就仅依靠游戏内样张来进行光线追踪的解读。

阴影

我们可以清楚看到,在光线追踪没有开启的状态下,虽然也有着阴影存在,但物体阴影糊成了一片,画面效果非常假,但在光线追踪开启状态下,物体的阴影不仅变得更加拥有层次感,也很好地表达了光线与被照射物体的距离感,画面自然就会更加贴近在现实生活中我们用肉眼看到的阴影。

反射

光线的反射效果在画面中也显得尤为重要,不具备光线追踪的场景缺少真实性,玻璃画框就是一个简单的贴图,相反在场景中的玻璃更加具有真实性,有了高光的反射,同时更加具有质感。

折射

同样,光源的折射也是决定游戏画面真实性的一大因素,多个光源的场景下,如果光源的无法带给玩家互动就会显得贴图感更加严重。在打开光线追踪状态下,光源的折射与玩家产生了互动,地板与墙壁也脱离了贴图感,更加具有真实大理石材质的感觉,同时也让画面具有了空间感。

通过以上的对比,可以简单做出一个结论,具备光线追踪的画面就是要比没有光线追踪的画面更加真实,更加好看,那么就会衍生出了另一个问题。

光线追踪既然这么强?为什么还没有在移动端普及?

想要解答这两个问题就要搬出光线追踪等级系统(RTLS)了,其实早在2021年底Imagination发布首款硬件级光线追踪GPU IP时,就提出了这个概念,Imagination 把光线追踪划分成了5个等级,并表示目前主流厂商的GPU提供商技术都停留在第三阶段,普通用户最常接触到的仅仅才能够勉强触碰到二级,就更不用提移动端了,同时Imagination公司首席营销官David Harold还称能耗将是移动端最难跨越的障碍。

光线追踪等级系统(RTLS)

结合目前的移动端光线追踪技术来看,此项技术的成功仅仅只是开始,普及的难题是缺少强大软件的加持与功耗的控制,我们把目光转向PC端,光线追踪的负面效果就是帧率的牺牲,二者难两全,为了应对掉帧现象,NVIDIA也推出了DLSS来制衡光线追踪,在实际过程中二者配合默契,在游戏层面实现了飞跃性的提升,画面不仅有了更加真实的效果,帧数也具有了一定的保障,可以说是最佳的解决方案。

图源:NVIDIA

再反观移动端在没有配套设施的情况下,光线追踪技术仅仅只能够停留在技术层面,即便是后期有了相应软件的加持,巨量的功耗也使小小手机无法独自面对,面对火龙的暴毙,厂家也自然明白功耗是重点保护对象,所以怎会给自己上一个DeBuff,破坏掉平衡性。但总归使用PC与移动端对比会有失偏颇,所以我们还是把话题来回来,移动端显然需要更多的时间去应对这些难题,游戏生态也是不可控的一个巨大隐患,毕竟脱离游戏单独讲光线追踪明显不切实际,想要把主机游戏原封不动的搬到移动设备上需要大量投入且漫长的过程,所以单靠移植的手段是极其不现实的,如此一来只能依靠手机现有的游戏阵容,虽说有《原神》《英雄联盟》这样的优秀游戏存在,但是毕竟是少数,未来难以支撑众多玩家对于游戏的需求。

图源:原神

同时纵观整个移动端手机游戏生态可以发现市场过度极端化,在近期的游戏榜单中,总数8款游戏中有5款都为快节奏游戏,平均游玩一盘的时长都可以控制到5分钟以内,碎片化游戏占据了大部分游戏市场,这类碎片化游戏相对《蜘蛛侠》《地铁离去》这些3A大作而言,画面会考虑在后,如何利用现有碎片化时间进行游戏才是这类游戏追求的目标,自然不会考虑对于光线追踪的支持,所以游戏厂家与独立制作人的后续跟进也显得尤为重要,不然就会发生硬件完美支持,但无游戏可玩的尴尬情况。

小米商城榜单

尾声

那以上种种就说明移动端用户不需要光线追踪技术吗,当然不是这样,移动端也不乏热爱游戏的玩家,并且根据ABI 2022年的调查显示,预计到2026年,85%的游戏玩家首选在手机上玩游戏,光线追踪一定是未来游戏画面的方向,移动端的支持只是时间问题,俗话说得好,台上一分钟,台下十年功,现在的移动端光线追踪技术也仅仅是一个走向未来的入场券,未来随着各种各样配套设施的跟进我们也终将迎来新的游戏体验。或许这对于PC玩家来说不是什么新鲜玩意,但对于移动端的用户来说,支持光线追踪的游戏将会是一场全新的游戏革命。

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