معرفی تکنولوژی RTX انویدیا

[Erfan Abolghasemi]

به تازگی انویدیا در نمایشگاه GDC از یک تکنولوژی جدید برای ایجاد تصاویری بسیار نزدیک به واقعیت در بازی‌های کامپیوتری همانند فیلم‌های هالیوودی رونمایی کرد که به گفته‌ی این شرکت انقلابی در زمینه‌ی گرافیک بازی‌ها خواهد بود.

دقیقاً پنج سال از زمانی که انویدیا معماری نسل بعد گرافیک‌های خود به نام Volta را معرفی کرد می‌گذرد و تا به امروز نزدیک‌ترین کارت به این معماری که عرضه شده مدل Titan V با قیمت 3000 دلار است. امروز در نمایشگاه GDC انویدیا همچنان از گرافیک جدیدی مبتنی بر ولتا رونمایی نکرد بلکه از یک تکنولوژی و ویژگی‌های GameWorks جدید برای این معماری پرده برداشت.

ویژگی‌های جدید بخشی از تکنولوژی RTX هستند که به گفته‌ی انویدیا عصر جدیدی را در بکارگیری تکنیک رهگیری نور لحظه‌ای (real-time ray tracing) در گرافیک بازی‌های کامپیوتری رقم خواهد زد. این تکنولوژی با DXR که API جدید مایکروسافت برای رهگیری نور DirectX است سازگاری خواهد داشت. با وجود اینکه گرافیک‌های ولتا و پس از آن دارای مشخصات مخصوص برای پشتیبانی سخت‌افزاری از RTX/DXR خواهند بود اما حالت compatibilty mode موجود در DXR از طریق DirectComputing این امکان را برای گرافیک‌های فعلی نیز ممکن خواهد ساخت.

رهگیری نور چیست؟
رهگیری نور یک تکنیک رندرینگ برپایه‌ی عملکرد چشم انسان در دیدن محیط است. در طبیعت، فوتون‌های نوری پیش از رسیدن به چشم‌ها به اجسام مختلفی برخورد می‌کنند. زوایای متفاوت فوتون‌های جذب، بازتاب یا دفع شده و همچنین فلورسنس اجسام مختلف، نحوه‌ی دیده‌شدن آن‌ها را درچشم ما تعیین می‌کند. از آنجایی که شبیه‌سازی تمام فوتون‌ها به صورت لحظه‌ای در رندرینگ کمی بلندپروازانه محسوب می‌شود در عوض تکنیک رهگیری نور این فرآیند را برعکس می‌سازد. در این تکنیک کامپیوتر یک تصویر را با ترسیم مسیر میلیون‌ها فوتون از سمت ناظر یا دوربین فرضی به سمت صحنه و شبیه‌سازی مشخصات جسم بر اساس این اشعه‌های نور ترسیم شده همچون منابع نوری اطراف و جنس جسم و در ادامه تعیین رنگ دقیق هر پیکسل بر روی صفحه تعیین می‌کند. این توضیحی بسیار خلاصه بوده و توضیح عملکرد دقیق این تکنولوژی شامل الگوریتم‌های پیچیده‌ی فراوان است. تمام چیزی که لازم است از این تکنیک بدانید این است که باعث می‌شود تصاویر بسیار واقعی‌تر به نظر برسند.

نمونه تصویر ایجاد شده توسط این تکنیک

رهگیری نور بسیاری از مشکلات دشوار گرافیکی همچون شبیه‌سازی شفافیت و انعکاس نور را برطرف می‌سازد. ولی همانطور که می‌توان حدس زد این تکنیک نیازمند مقادیر زیادی از قدرت پردازشی است که در گرافیک‌های حال حاضر وجود ندارد. برای سال‌های متمادی از این تکنیک در صنعت فیلم استفاده شده است جایی که در آن متخصصان جلوه‌های تصویری می‌توانند ساعت‌ها زمان را صرف رندر کردن هر فریم یک نبرد در فیلمی تخیلی مانند جنگ ستارگان بکنند. اما تا کنون استفاده از این تکنیک برای رندرینگ لحظه‌ای و آنی در در بازی‌های کامپیوتری ممکن نبوده است و در عوض بازی‌های فعلی از تکنیکی به نام شطرنجی‌سازی یا Rasterizasion برای ایجاد تصاویر سه بعدی استفاده می‌کنند.

اکنون انویدیا این تکنیک را با نام تکنولوژی RTX برای بازی‌سازان به ارمغان خواهد آورد. سازندگان بازی‌های کامپیوتری مدت زیادی منتظر راه‌یابی این تکنیک به بازی‌های کامپیوتری هستند و این تکنیک منجی مقدس رندرینگ گرافیکی نام گرفته است. انویدیا می‌گوید که بسیاری از بازی‌سازان در این هفته در نمایشگاه GDC استفاده از این تکنیک را نمایش خواهند داد. کمپانی‌هایی چون 4A Games، Epic Games و Remedy Entertainment که پیش از این در حال آزمایش این تکنولوژی بوده‌اند و مالکان موتور‌های بازی‌سازی چون Unreal Engine و Frostbite با انویدیا در زمینه‌ی توسعه‌ی تکنولوژی RTX همکاری خواهند داشت. همانگونه که قبلاً نیز اشاره شده مایکروسافت نیز با تغییر API در DirectX با انویدیا در این زمینه همکاری می‌کند. چیزی که به احتمال زیاد در این نمایشگاه شاهد آن نخواهیم بود ویژگی‌های GameWorks انویدیا برای این تکنولوژی است که مخصوص گرافیک‌های ولتا و پس از آن بوده و جلوه‌های گرافیکی چون سایه‌های محلی (area shadows)، اجسام براق (glossy reflections) و نورگیری محیطی (ambient occlusion) که با تکنیک رهگیری نور دگرگون شده‌اند را ممکن می‌سازند.

جهت آشنایی، GameWorks یک میان‌افزار مخصوص انویدیا است که به سازندگان امکان افزودن جلوه‌های مختلف به بازی‌هایشان را می‌دهد. بسیاری از این ویژگی‌ها به ساختار اجسام و نورپردازی مربوط هستند اما ویژگی‌هایی که احتمالاً از آن‌ها شنیده‌اید مواردی چون HairWorks و TurfWorks بوده که در بازی‌هایی چون Final Fantasy سبب ایجاد علفزارها و بوته‌هایی پرپشت‌تر و موجوداتی پشمالو‌تر می‌گردد. قابلیت‌های GameWorks موضوع بحث‌برانگیزی نیز در گیمینگ هستند زیرا به شدت برای کارت‌های انویدیا بهینه‌سازی شده‌اند و استفاده از‌ آن‌ها با گرافیک‌های AMD باعث افت شدید عملکرد می‌شود زیرا انویدیا سورس‌کد این میان‌افزار را با رقیب خود به اشتراک نمی‌گذارد. البته فعال‌کردن این ویژگی‌ها در کارت‌های انویدیا نیز در صورتی که مدل قدرتمندی نباشد موجب افت عملکرد خواهد شد.

اما تمام این تفاسیر بدین معنا نیست که به این زودی شاهد استفاده از این تکنولوژی در بازی‌ها خواهیم بود. طبق معمول همیشگی آوردن تکنولوژی‌های اینچنینی به مرحله‌ی تجاری فرآیندی طولانیست که نیازمند هماهنگی با بخش‌های مختلف صنعت‌ گیمینگ خواهد بود. از سوی دیگر به نظر می‌رسد فعلاً خبری از عرضه‌ی گرافیک‌های ولتا به بازار نخواهد بود زیرا شایعات اخیر نشان می‌دهند که انویدیا در گرافیک‌های جدید خود با نام‌ احتمالی GTX2000 از معماری اصطلاحاً بهبودیافته‌ی آمپر استفاده خواهد کرد. اما چیزی که در این میان قطعیست این است که این تکنولوژی آینده‌ی گرافیک بازی‌ها را دگرگون کرده و پس از آن شاهد تصاویری همانند واقعیت در بازی‌های کامپیوتری و فراتر از آن در تجارب واقعیت مجازی خواهیم بود.