PS5光線追蹤技術超長分析 次世代主機能否撐得住?

Digital Foundry帶來了關於PS5光線追蹤技術的分析視頻。隨着上周PS5發布會所公布的將近30款遊戲,索尼展示並討論了很多的內容,並且明確提及到了「光線追蹤」還在PS5上多款遊戲中進行了演示,本次我們將來看看PS5發布會中各類遊戲中所演示的光線追蹤效果的確切性質,以及它們是如何運作的,對於PS5未來遊戲能抱有怎樣的期待。視頻由B站UP主@未來遊戲研究所 譯制,並向我們投稿。

分析視頻:

PS5光追技術分析(圖文版)

實時三角形光線追蹤僅在近兩年在才開始在遊戲中出現,基於這些遊戲的前人栽樹,PS5遊戲開發者得以在這麼短的時間內在本次發布會演示光線追蹤效果。需要強調的是,光線追蹤無論是在硬件上還是在軟件上都仍是比較新穎的技術,目前為止我們已知PS5上應該有六款遊戲支持光線追蹤,考慮到光線追蹤性能開銷之大以及復雜性,這已經是很好的一個進步了。

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《Control》的光追技術

我們在兩年前Nvidia發布了RTX顯卡後很快的得知了哪怕是最強勁的顯卡RTX 2080 Ti僅僅是使用原生分辨率光線追蹤反射,都會大幅度降低你的幀數,其他像是光線追蹤陰影這樣的效果雖然不及反射,但仍然很吃幀。相比之下XSX或是PS5的GPU性能反而還更加羸弱,那麼以維持較高的分辨率與幀數開發者在光線追蹤的使用上就不得不更加巧妙,於是開發者在我們上周發布會所展示的光線追蹤做的如何呢?

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《GT7》遊戲畫面

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先從《GT7》開始,這款遊戲是比較明顯的使用了光線追蹤反射,在遊戲中不少的表面以及車身本身上都有運用,一個比較好的例子就是此處的車身。盡管立方體貼圖也能夠很好的實時反射出場景,許多賽車遊戲像是《極限競速:地平線》就是這樣做的,但從技術上來講它們的反射是錯誤的,並且無法反射自身,因此在《GT7》中的車身上能夠看到視野中看不到的周邊反射,以及車輛對本身的反射。對於一款競速遊戲來講,我認為光線追蹤反射很有助於使車身材質顯得更加真實,車輛得反射屏幕外的場景,以及自身反射,這樣金屬與車漆和其他亮閃閃的材質不會詭異的發光或是反射錯誤的內容,光線追蹤反射極大的增強了競速遊戲中的材質類型。

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我甚是喜歡預告片中他們在像是玻璃這樣的透明材質上也使用光線追蹤反射,透明表面上使用光追性能開銷往往比非透明表面更大,還有比較酷炫的效果像是後視鏡中能夠看到駕駛員,這應該也是這一系列中的第一次。

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《Control》的透明材質反射

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從PC上的經驗來看我們都知道光線追蹤反射作為一個特效是非常吃幀的,那麼他們在PS5上又是如何實現的呢。第一個比較明顯的優化手段就是光線追蹤反射本身的內部分辨率,觀察反射本身,其內部分辨率就一目瞭然了,在這一場景中觀察這個邊緣,你能夠看到沒有光線追蹤反射的邊緣像素寬度為1,也就是4K分辨率,而那些具有光線追蹤反射所產生的鏡面關澤的邊緣,其像素邊緣寬度為2,因此光追反射與非光追反射的像素為1:4,也就是1080p,這意味着像這樣的光線追蹤反射邊緣分辨率為原生分辨率的1/4,一個讓我比較好奇的東西就是這些反射中移動的邊緣本身有着鋸齒線,就像棋盤渲染那樣,這就讓我很好奇實際反射分辨率會不會是低於1080p的,也就是棋盤渲染或是交錯上來的1080p分辨率,這一較低的分辨率是會對任何鏡面反射程度高的邊緣有負面影響的,像是這里車頭上的細節看上去分辨率要比周圍的場景更低。

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現實世界中,除非反射面是完美的鏡子,稍微粗糙的表面反射都會根據鏡頭的位置變得更漫射或是模糊,要渲染出這種這種光澤反射需要追蹤更多的光線,才能夠營造出較軟部分的反射,並且這種表面的着色也更加復雜,解決這一問題的方法即便是屏幕空間反射也是選擇完全不計算這一點,而是後期處理加上模糊的濾鏡,這樣來做反射雖然不符合物理規律,但仍能夠以較低的性能開銷實現不同材質的反射,所有Decima引擎的遊戲中屏幕空間反射都是這樣做的,而也正如Morgan Mcguire的動態漫射全局光照論文中所描述的,光線追蹤反射也可以這樣子做。

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仔細觀察此處《GT7》的光線追蹤反射,你能夠注意到所有的反射表面都有着相同的銳度,它們不會根據單個材質的類型不同而改變銳化級別,相反則是使用統一的銳度,這讓我覺得他們在這里使用了相似的優化手段。

來源:遊民星空