|升级“真香”的 RTX 30 系显卡后,你能得到什么?

9月2日 , Nvidia终于发布了大家翘首以盼的RTX30系列(安培架构)的显卡 。尤其是RTX3070 , 比起上一代的显卡王者RTX2080Ti , 在游戏里平均帧率高出8%的基础上 , 价格却低了整整一倍 。
虽然通过Steam最新的显卡数据来看 , GTX10系在PC玩家群体中依然是主流 , 随着下半年游戏潮的到来 , 《赛博朋克2077》《看门狗:军团》《消逝的光芒2》等等支持实时光追的游戏会越来越多;加上即将到来的「双十一」购物季 , 对于老用户、尤其是坚守在10系显卡的用户来说 , 剁手升级的时间似乎已经到了 。
那么什么是实时光线跟踪 , 传统游戏是怎么打造光照效果的 , 升级RTX显卡能带来什么 , RTX30系列的实际性能到底如何?在这篇文章中 , 我们就来对上面这些问题进行梳理 。
传统的游戏光照效果是如何实现的
根据初中所学习的生物和物理知识 , 我们之所以能看见东西是因为光源发出的光在传播中遇到了不同材质的物体 , 产生了反射、折射、漫反射、散射等光学现象 , 这些不同的光学效果带来的最后一部分光刺激到了人眼视网膜上的感光细胞 , 我们才得以看到不同颜色的物体 。
所以不同材质的物体从相同角度来看给我们的观感不一样 , 相同材质从不同角度看过去的感觉也会不一样 。在没有光或者光线很暗的时候 , 我们也很难看清楚东西 。
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真实环境的光线远比游戏复杂图片来自@unsplash
和现实世界不同 , 传统的游戏世界在重现这种光照效果时更加注重「最终效果」 。我们不妨从两个方面来理解传统游戏世界的光照实现方式:
P.S.我并非专业游戏开发从业者 , 也对图形学没有深入研究 , 所以只能简单地介绍下原来游戏里是怎么处理光线的 , 如果我有哪方面解释错误欢迎大家在评论区指正 。
首先 , 现代3D模型实际上都是通过三角形构成的 , 这是因为:
三角形是最简单的多边形 , 少于3个点就不能成为一个面 。所以通过三角形可以节约算力 。
三角形必然在同一个平面内的 , 4个或以上的点的多边形不一定在一个平面内 , 多余的点可能在这个面之上或者之下 。所以通过三角形可以减少差错 。
除了从三角形的边看三角形、三角形会变成线段以外 , 三角形无论从其他角度来看都是三角形 。所以通过三角形可以在必要的时候直接忽视 。
同时三角形的面数决定了模型的精细程度 , 模型精度越高 , 三角形数目也就越多 , 性能开销也就越大 。
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由三角形构成的模型 , 越复杂的模型也越精细
接下来 , 我们要知道什么是「光栅化」 。
由于我们的屏幕是一个二维的平面 , 但是大部分的游戏模型却都是三维的 , 为了能让三维的模型正确显示在二维平面上 , 我们就需要通过一系列的过程去转换它们:
读取模型的顶点 , 并根据顶点画三角形
将三角形用近似连点描边的方式转化成屏幕上的像素(三维坐标系可以是小数 , 而屏幕二维坐标只能是整数 , 这也是模型最后出现锯齿的元凶)
根据算法计算屏幕像素点到底是在三角形内还是三角形外 。在三角形内部的 , 就上色 , 在三角形外部的 , 就不上色 。
最后判断这个三角形哪些部分被前面其他三角形遮挡了 , 对于遮挡的部分就不需要上色 , 来减少不必要的性能开销 。
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