经过数十年的研究，NVIDIA发现了电子游戏图形的圣杯：实时光线追踪！本文将为大家介绍八段演讲短视频，带您了解光线追踪，以及如今为何要将光线追踪添加到管线之中。这一想法并非要将光线追踪作为唯一的渲染技术，而是将其与传统的光栅化相结合，以实现性能和图像质量的最佳融合。
此系列短视频包括以下主题：
- 电子游戏中的图形：1978 - 2018 (5分33秒)
- 为什么说如今我们应该拥抱光线 (5分12秒)
- 阴影区域光照和环境光遮蔽 (4分19秒)
- 动态全局光照 (11分56秒)
- 超越三角形 (3分25秒)
- 围绕光线开始展开设计 (3分53秒)
- Falcor与抽象化 (9分7秒)
- Falcor渲染库 (8分13秒)
视频游戏中的图形：1978 – 2018 (5分33秒)
游戏行业的光线追踪发展历程是怎样的？相较于电影业，游戏行业又处在何处？
视频游戏中的图形：1978 – 2018第1部分的五大要点：
- 1978年至1999年：“古代”。可编程着色之前的一切技术（游戏《半条命》）。
- 2000 - 2018年：“光栅英雄”时代。运行时GPU光栅化和离线CPU光线追踪（游戏《神秘海域4》、《塞尔达传说:荒野之息》）。
- 从现在开始：“光线追踪与光栅化共存”的时代。GPU加速烘焙、动态探针和光照图、硬阴影、折射透明度、镜像反射和可调用着色器。
- 如今的游戏行业相当于20年前的电影行业：光栅化达到巅峰。在皮克斯的《虫虫危机》中你就能够看到这一点。艺术家倾力打造的游戏看起来很棒，而新的光线追踪技术通过新的工作流程，助力游戏画质实现爆炸性的飞跃。
- 电影行业的优势在于其并非互动式的！即使游戏行业和电影行业有着相同的目标，且采用的一些基本技术相同，游戏行业也不能单纯效仿电影行业的做法。
为什么说你现在应该拥抱光线（5分12秒）
光线追踪将重新定义游戏图形，因此很有必要抢先了解一下。
本段视频强调了关键性的一点，即运行时渲染技术的终极价值在于其可加快生产速度。
为什么说你现在应该拥抱光线第2部分的五大要点：
- 目标：结合当今最佳的光栅化VFX和全新实时光线追踪，生成更简单、更快速、更容易理解的管线。对于类似或更佳的电影效果，新的管线使艺术家的生产力能够比当下提高4-5倍。
- 我们真正关心的是生产工作流程（production workflow）。在运行时将艺术家吞吐量值提升至2毫秒。
- 皮克斯的《寻梦环游记》是纯粹的路径追踪。没有阴影图，没有单独的光照通道，都是通过相机完成的。令人难以置信的工作流程，不可思议的视觉效果。这就是游戏行业的发展方向。
- 即刻开始重新设计。今天就拥抱一流的光线追踪技术，驾驭未来的发展方向。通过光线追踪，告别运行时VFX复杂性的痛点。
- 未来几年将是“光栅化+光线追踪”混合方式的黄金时代，与全光栅引擎相比，这种方式快速、稳健且易于开发。
- 去噪技术让全路径追踪能够在未来几年内实现。在“光线追踪+光栅”的时代，让我们开始了解去噪吧。
阴影区域光照和环境光遮蔽（4分19秒）
该视频介绍了混合型光线/光栅算法，可增强或改善当前基于光栅的解决方案的质量。
阴影区域光照和环境光遮蔽第3部分的五大要点：
- 随机阴影噪声大。使用LTC可实现完美无暗影的区域遮光。
- 鉴于相关性的问题，我们无法直接模糊区域阴影样本，因为它会产生昏暗的高光而非切口。相反，可通过经去噪的光线追踪阴影与无暗影的解析阴影的比率来调制图像。
- 没有特别的新型降噪器，就没有光照或材质的模糊，而且每帧仅能通过一次任意数量的光线。
- 即使每个像素的光线有限，也能够增强当前算法并得到更好的结果。
- 混合方式能够产生接近于真实的结果，您可以从屏幕空间采样，然后通过光线追踪增强这些样本。
动态全局光照（11分56秒）
这段视频探讨了让开发者振奋的全局光照，它解决了最大的光照问题。
动态全局光照第4部分的五大要点：
- 如何处理重影以及时间累加的其他问题？这些问题主要是由于在屏幕空间中工作（屏幕边界、对象移动时的去遮挡等）而发生的。解决方案：完全不在屏幕空间中累加，而是在光照图空间进行累加。
- 使用光照图空间作为光照缓存。衰减是由命中点处的物体运动和距离最近遮光板的距离引导。
- 在优化动态光照图时，使用发光的纹理来照亮下一帧。
- 您将使用光照图去噪滤镜，其内核是基于与遮光板、运动等的距离。
- “光线图”（light map）可被替换为您喜欢的数据结构（探针、体素、散列等）
超越三角形（3分25秒）
您会看到很多专注于对相交三角形使用光线追踪的案例，但这并非通过光线追踪能做的唯一事情。在本视频中，我们将探讨除三角形之外还能做些什么，以及使用NVIDIA RTX Acceleration的益处。
超越三角形第5部分的五大要点：
- DXR支持自定义交叉着色器。
- 遍历可快速找到要运行的着色器。
- 使用自定义交叉点来避免瑕疵并计算分析覆盖率。
- 相较于三光栅，光线追踪的光线更快，锯齿更少。
- 曲面细分和光线追踪的基本问题通常在于需要对网格进行细分，然后在曲面细分上构建加速结构，然后对其进行追踪。这可能相当昂贵。相反，可以通过在着色器中进行细分来获得更高的效率。例如与超过一百万发丝的实时相交。
围绕光线开始展开设计（3分53秒）
当团队首先围绕光线进行设计时，光线追踪会让艺术管线重拾效率。这有助于更具创造性的艺术家快速创作更多独特且更高质量的内容。
围绕光线开始展开设计第6部分的五大亮点：
- 首先围绕光线设计VFX以获得稳健性，并利用屏幕空间加速。
- 保持高水平、经较好权衡的算法：这些算法也适用于光线。平铺延迟、实例化、材质和几何LOD、TAA、遮挡剔除、几何流。
- 游戏看起来很棒，所以可以开始思考一下为此在哪方面花费了太多，然后在这些情况下应用光线追踪解决方案来加速整体渲染性能。
- 光线追踪不仅是指闪亮的反射和阴影。当光线追踪完全集成时，将可获得真正电影般的光照。
- 光线追踪让每个工作室都能使用相同的引擎工具集，但创造出独特的内容。VFX团队和艺术家将再次迎来发展空间，让艺术家有时间探索新的外观，以及受这些外观启发的新机制。使艺术家更快乐是光线追踪的最大回报！
Falcor与抽象化（9分7秒）
这一视频解释了Falcor是什么，清晰地介绍了它对开发者的价值，描述了如何集成DirectX光线追踪，并展示了Falcor能够做到什么。
Falcor与抽象化第7部分的五大亮点：
- Falcor是NVIDIA的实时渲染研发基础架构，它提高了创意吞吐量并改善了协作。
- 目前，Falcor渲染图像的画质能够达到AAA引擎的70％。它使用基于物理的着色系统，并具有模块化渲染技术库。
- Falcor直观易用，具有API抽象化和清晰界面，只有5万行代码。
- Falcor支持最新的技术和API，包括DirectX光线追踪。
- Falcor让您能够在将其集成到自己的引擎之前，对着色技术（包括DXR）展开试验。
Falcor渲染库（8分13秒）
编码时间到！这段视频将指导您完成基本光线追踪器的编写，其可投射阴影光线并使用Falcor进行一些简单的光反射，还将介绍Falcor 3.0效果库中提供的内容。
Falcor渲染库第8部分的三大要点：
- DXR入门只需要了解一件事，那就是光线追踪管线。
- Falcor 3.0效果库包括：改进的基于物理的着色系统，点光源、聚光源、定向光源和区域光源，光照图、光照探针，现代阴影图技术，蒙皮动画，相机、网格和光线运动路径，后处理技术，时间抗锯齿，屏幕空间环境光遮蔽，与NVIDIA的VXGI、Shadowlib和HBAO+集成
- 请访问developer.nvidia.com/orca，在Open Research Content Archive中查找来自NVIDIA、亚马逊和Epic Games的优质内容。
希望您可以从以上八段视频中有所收获！
欲了解有关NVIDIA RTX技术的更多信息，可查看NVIDIA英伟达：如何评价 NVIDIA RTX Technology?，以及RTX页面。您还可以在此找到有关Falcor的更多信息。
