طی سال‌های اخیر، بارها دیده‌ایم که استفاده از Ray Tracing ظاهر بازی‌هایمان را خارق‌العاده کرده است، اما چطور؟ اگر به صورت مرتب به انجام بازی‌های کامپیوتری می‌پردازید و در مورد این تکنولوژی نشنیده باشید هم احتمالا این که از آن استفاده کرده باشید، خیلی زیاد است.
Ray Tracing طی دو سال اخیر، سر و صدای خیلی بیشتری به پا کرده است و تاثیر آن بر صنعت بازی‌های کامپیوتری نیز شگرف بوده است، به همین خاطر ما قصد داریم در این نوشته به شکل کارکرد آن بپردازیم.
Ray Tracing چیست؟
Ray Tracing متد رندرینگ خاصی است که از الگوریتم‌ها برای محاسبه‌ی کجایی نورها و سایه‌ها بهره می‌برد و قرار بوده که در بازی‌های کامپیوتری از آن استفاده شود اما در برخی دیگر از سیستم‌های سه بعدی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.
اگر بخواهیم با مثال آن را توضیح دهیم، به این شکل خواهد بود: مثلا به یک لیوان نگاه کنید. وقتی لیوان را جا به جا می‌کنید، نور به شکل‌های مختلف در قامت لیوان تغییر پیدا می‌کند و در این بین مغز شما توامان در حال محاسبه‌ی زاویه شما نسبت به لیوان، محل قرار گیری منابع نوری، فاصله شما تا لیوان و منابع نور و چند پارامتر دیگر است. Ray Tracing هم دقیقا همین کار را انجام می‌دهد!
در بازی‌های کامپیوتری سه بعدی، الگوریتم‌های Ray Tracing کار خود را از زاویه‌ی دید دوربین بازی شروع می‌کنند و سپس منابع نور، رنگ‌ها، سایه‌ها و … را روی صفحه تحلیل کرده برای شما به نمایش در می‌آورند. نتیجه این مهم داشتن گوشه‌های ظریف‌تر و بهتر و همچنین واقع‌گرایانه‌تر خواهد بود.
قبل از Ray Tracing
اگر می‌خواهید بدانید که Ray Tracing چه تاثیری در صنعت بازی‌های کامپیوتری داشته، عناوین برتر سال‌های 2000 را با بازی‌های حال حاضر مقایسه کنید. سیستم قدیمی پردازش گرافیکی از متدی به نام rasterization استفاده می‌کرد که در آن نور‌های سه بعدی به سطح‌های دو بعدی تبدیل می‌شدند. چند ضلعی‌های سه بعدی وقتی به پیکسل‌های دو بعدی تبدیل می‌شوند، همیشه آن بازخورد درست را نخواهند داد، مخصوصا در مواقعی که شما با اشیاء پیچیده سر و کار داشته باشید.
Ray Tracing چطور کار می‌کند
Ray Tracing به نظر ایده‌ای ساده و جذاب می‌رسد، اما در واقع تکنیک اصلا ساده‌ای نیست. این سیستم از پروسه‌ای استفاده می‌کند که به denoising معروف است، جایی که الگوریتم با توجه به زاویه دوربین بازی، نورها و سایه‌های اصلی صحنه را تشخیص می‌دهد. سپس به وسیله‌ی یادگیری ماشینی، بخش‌های خالی مانده و ناقص را به شکل واقع‌گرایانه پر می‌کند. به این ترتیب هر چقدر که نور بازی بیشتر باشد، کیفیت تصویر نیز بالاتر خواهد بود و به طبع کیفیت بهتر نیز بازی را گران‌تر خواهد کرد. شاید یکی از دلایل علاقه‌ی شدید شرکت‌های بازی‌سازی به Ray Tracing همین موضوع باشد!
چه زمانی از Ray Tracing استفاده می‌شود
Ray Tracing این روزها تقریبا در همه‌ی بازی‌های کامپیوتری مورد استفاده قرار می‌گیرد، مخصوصا در میان پرده‌ها که کیفیت گرافیک باید چشم‌گیر‌تر باشد. بازی کنترل که سال 2019 منتشر شد، یکی از بهترین نمونه‌ها در زمینه‌ی Ray Tracing بود.
در خارج از دنیای بازی‌های کامپیوتری، Ray Tracing در مدل سازی سه بعدی ساختمان‌ها و طراحی داخلی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این تکنولوژی باعث می‌شود که معمار بتواند به واقع‌گرایانه‌ترین شکل ممکن، طرح‌ها خود را پیاده سازی کند. البته از Ray Tracing در مدلینگ مهندسی نیز استفاده می شود.
توسعه دهندگان بازی‌های کامپیوتری و Ray Tracing
بعد از این که انویدیا در سال 2008 شرکت RayScale سازنده Ray Tracing را خریداری کرد، به اولین شرکتی بدل شد که از آن به صورت تجاری مورد استفاده قرار داد. در سال 2018 این شرکت در سری کارت گرافیک‌های GeForce RTX آن را معرفی کرد و از آن به بعد بازی‌های بزرگ هر چه بیشتر از آن بهره بردند.
در سال 2018 شرکت اپیک و یونیتی نیز اعلام کردند که در سخت‌افزار موجود از این تکنولوژی استفاده می‌کنند و مایکروسافت نیز آن را در DirectX 12 گنجاند.