Grafikudvikling / realtime raytracing

Af Maxibruger Leath | 10-06-2011 23:37 | 1406 visninger | 7 svar, hop til seneste

Jeg kan huske da jeg gik på HTX fra '95-'97, det var tiden før der var 3D grafik hardware til PC forbrugerne.. Det første kort der kom ud (Matrox Mystique tror jeg nok) skabte stor begejstring, før det kom ud var alt baseret på CPUen og kvaliteten var derefter (Doom, Quake, Heretic, Hexen osv).. Måske husker jeg helt forkert mht. at det var ca. i '96 at det kom ud, så hæng mig ikke op på det. I dag går udviklingen med rivende hastighed, de bliver hurtigere og mere avancerede næsten per månedsbasis. Så er det at jeg tænker: Er det ikke snart på tide at teknologien går væk fra "fake" 3D og over i realtime raytracing hardware? Jeg ved at der er mange problemer med at skabe realistiske skygger uden at få visse problemer med clipping og sådan med i sækken - dog bliver de bedre og bedre til det.. Men det er en videnskab baseret på pænt tung vektor matematik (projektioner osv) at lave realtime skygger der fungerer 100%. Vi har fået Screen-Space Ambient Occlusion (selvom det ofte er tilnærmet), High Dynamic Range farver og så videre og så videre... For mig at se burde de snart se på ægte raytracing, der vil give 100% korrekte reflektioner, skygger, ægte kurvede objekter (i stedet for at smide nok polygoner i en mesh så den ser ud som om den er rund), mange forskellige former for lyskilder og alt det andet som følger med raytracing. Tror i at vi om måske 10 år sidder og spiller raytracede spil med 120 FPS, og griner ad dengang det var polygon-baseret 3D grafik? Jeg tror at når vi når dertil, så vil spil se sindsygt realistiske ud, det er en helt ny verden der vil åbne sig for gamer-folket. Hvor længe vil producenterne holde fast i polygon-baseret grafik tror i?
--

#1
HenrikM
Monster Nørd
10-06-2011 23:54

Rapporter til Admin

Raytracing er én renderingsteknik, rasterizing en anden. Det ene er ikke mere fake end det andet. Og ray tracing er i sig selv bestemt ikke holy grail of computer grafik. Klassisk (Whitted) ray tracing løser visse effekter (såsom skarpe skygger og reflektioner) nemt, men der er rigtigt mange ting er ikke lige kan håndteres. Diverse former for monte carlo raytracers kan i princippet klare alt med "nok rays", men så snakker vi enten fuldstændigt urealistisk lange rendertider ellers så mange komplekse algoritmer til at optimere, directe og fake det, at det ikke længere er enklere og pænere og mere ægte end et rasterizing princip. Det er også værd at nævne at pixar's R.E.Y.E.S. engine som har stået bag de fleste computergrafik film milepæle de sidste 20 år er baseret på rasterizing af (mikro)polygoner... Og i øvrigt er raytracing i stort set alle real-world tilfælde også polygon baseret. Det er simpelthen den bedste generelle måde at modellere ting op på. Folk giver ikke sidde med forskellige runde, svært kontrollable højere ordens primitiver. Voxels kan dog bruges til visse ting. I øvrigt er der masser af eksempler på kombinationer, hvor du grundlæggende rasterizer, men derefter lader raytracing eller -marching (af enten polygonscenen selv eller andre repræsentationer af den) indgå i shadingen.
--

#2
Leath
Megabruger
11-06-2011 00:18

Rapporter til Admin

Arh jeg vil mene at raytracing i lige så stor grad er baseret på primitiver der ikke består af polygoner som dem der gør - det kommer an på hvordan man modellerer og hvilket program man bruger :) Den bedste måde at modellere en kanonkugle på ER nu engang at bruge en sphere primitive, og ikke en mesh med polygoner. Desuden kan man jo fremstille mere avancerede objekter ud fra f.eks. boolske operationer. Mht. at det ene ikke er mere fake end det andet: mht. skygger så vil jeg mene at raytracing er mere præcist i forhold til det vi ser nu: samtlige objekter vil i raytracing kaste skygger (fragmenter fra eksplosioner og alt muligt andet der ikke kaster skygger af sig i nutidens spil).. Som det er nu der vælger man oftest at tilnærme sig grafik der er så ægte som muligt, men der er flere områder hvor man springer over hvor gærdet er lavest (mest pga. performance). Reflektioner fra vinduer, vandpytter osv er ofte heller ikke helt nøjagtige: det vil de jo blive med raytracing. Som jeg ser det vil vi få endnu mere realistisk grafik når den tid kommer, for udviklingen går rivende stærkt og det vil den vedblive med at gøre. Derfor vil det nok uundgåeligt ende med raytracing, simpelthen fordi det løser en del problemer med nutidens metoder. Det vil nok også give nye problemer som du siger, men de bliver jo løst over tid - ligesom de er blevet det med den nuværende teknologi. Der er jo allerede folk i gang med at udvikle grafikchips der netop kan raytrace realtime, men hvor langt de er nået er jeg ikke helt sikker på..
--

#3
JesperZ
Ultrabruger
11-06-2011 00:32

Rapporter til Admin

#4
HenrikM
Monster Nørd
11-06-2011 00:51

Rapporter til Admin

At du kan vælge et kugle primitiv i dit modelling program, eller kan udføre CSG har ikke meget at gøre med den underliggende repræsentation. Og det er bestemt ikke noget real-world grafikere gider tænke på. Det andet hører primært til på universiteterne ;) Og selv hvis man skulle bevare kugle/csg repræsentationen er det jo intet problem at tesselere dem når behover opstår - hvad enten man raytracer eller rasterizer. Det er bestemt ikke gratis i raytracing at kaste skygge fra alting, og det er som sagt kun hårde skygger raytracing god til. At lade alle fragmenter indgå i dit dynamiske shadowmap koster såmænd nok mindre end at skulle opdatere dem i din raytracing optimeringsstruktur.. Tilsvarende er det kun helt hårde reflektioner der er praktiske ved raytracing, og det er for det meste ikke det mest realistiske.. Realtime grafik handler om kompromisser, hvad enter vi snakker raytracing eller rasterizing. Skal i øvrigt siges at alle de væsentlige ting jeg har lavet på demoscenen de senere år (*) hverken har været med polygoner eller rasterizing, men netop raytracing/raymarching/pointrendering. Og realtime raymarching efterhånden er det mest almindelige for 4kb introer - men udover at man kan tage en masse inspiration over i den virkelige verden, så er det mest relativt kunstige ting det egner sig til. (*) http://pouet.net[...] / http://pouet.net[...] / http://pouet.net[...] / http://pouet.net[...] / http://pouet.net[...]
--

#5
Leath
Megabruger
11-06-2011 01:12

Rapporter til Admin

Ah! Dét ser spændende ud! De nævner nu ikke meget om belysning: kun at de har et billede der benytter shadow maps (hvilket ikke har uendelig præcision sådan som jeg har lært at shadow maps er opbygget).. Der nævnes heller intet nogen steder på nettet om hvordan de har tænkt sig at animere al den data, og hvad med collision detection? Men jeg vil ville da mene at der er flere problemer med den teknik: jo flere objekter/"clouds" man smider ind i et spil, jo mere data skal der jo nødvendigvis gemmes uanset hvad, så selvom hver "cloud" kun fylder 1 bit (LOL) så vil filstørrelserne jo stadig vokse i takt med verden. Og et spil med en verden på størrelse med f.eks. Morrowind ville jo fylde sindsygt meget hvis man skulle definere hver enkelt sten osv. Ingen gider at hente 10TB data fra Steam for at spille et spil... Men eftersom de er pænt nærige mht. at forklare tingene grundigt, så vil jeg forbeholde mig en smule kritisk indtil der foreligger en egentlig demo til download/mere information. Bla. vil jeg gerne have svar på hvordan man animerer de "clouds", hvordan de håndterer ægte belysning og skygger, hvor meget en typisk gameverden vil komme til at fylde, og andre ting. Tror også at der vil komme en masse støj når man flytter kameraet pga. at visse "clouds" vil blive valgt til visning fremfor andre, og det vil uundgåeligt give støj. Så der skal nogle teknikker til for at få den slags problemer til at gå væk. Animation kunne til dels gøres vha. skeletal bone systemer går jeg ud fra, men det er ikke nødvendigvis egnet til al slags animation. Jeg vil følge med i udviklingen af deres teknologi, men er skeptisk indtil videre.. :)
--

#6
Leath
Megabruger
11-06-2011 01:18

Rapporter til Admin

#4 Jeps der er ganske rigtigt en del problemer med raytracing, men det har i mine øjne nogle fordele alligevel.. Og skygger kan sagtens laves bløde i raytracing. Alt afhænger af hvordan fremtidens chip producenter vælger at udforme teknologien - hvis det går den vej overhovedet (det er der jo ingen der kan sige endnu). Men altså, ja: med bla. hardware tessellation så er vi nået et godt stykke videre med polygon-rendering..
--

#7
Blizz
Ultra Supporter
11-06-2011 01:20

Rapporter til Admin

Der skal så meget mere til, end bare "flot" Rendering i form af raytraycing, shading osv., for at noget bliver tilnærmelsesvis naturtro. Så længe vi er tvunget til, at kigge på forholdsvist lav-opløste 2D billeder på en flad skærm (LCD, TFT osv)., så bliver det aldrig helt godt. Men det er nu nok også meget godt, for den dag "holo-dækket" bliver en realitet, så får vi sgu et problem af dimensioner ;-) #4 Rart at se, at der stadigvæk er gang i demo-scenen med nye produktioner. 4kb intro'er er sgu kommet et stykke vej, siden jeg selv var aktiv "scener" i 88-95.
--
Amiga forever