فناوری رهگیری پرتو نرخ فریم بازی‌ها را تا ۶۵ درصد کاهش می‌دهد

به گزارش خبرگزاری آنا؛ رهگیری پرتو به یکی از مهم‌ترین فناوری‌های گرافیکی نسل جدید بازی‌های ویدئویی تبدیل شده و کنسول‌های پلی‌استیشن ۵ و ایکس‌باکس سری X نیز از آن پشتیبانی می‌کنند. این فناوری با محاسبه نحوه حرکت و برخورد پرتو‌های نور با سطوح مختلف، جلوه‌هایی مانند انعکاس تصاویر روی شیشه و آب، سایه‌های طبیعی و نورپردازی محیط را با دقت بیشتری بازسازی می‌کند. با وجود این، اجرای رهگیری پرتو به توان پردازشی زیادی نیاز دارد و تجربه آن در کنسول‌ها و رایانه‌های شخصی یکسان نیست. در حالی که کارت‌های گرافیک رده‌بالا می‌توانند پیچیده‌ترین جلوه‌های این فناوری را اجرا کنند، بسیاری از سیستم‌های قدیمی‌تر یا میان‌رده هنگام فعال‌سازی آن با افت محسوس نرخ فریم روبه‌رو می‌شوند.

رهگیری پرتو چگونه کار می‌کند؟

بازی‌های ویدئویی برای سال‌ها از روش رندر سنتی «رسترسازی» استفاده کرده‌اند که با تبدیل اطلاعات هندسی اجسام به پیکسل‌های قابل نمایش، تصاویر سه‌بعدی را تولید می‌کند. این روش از نظر مصرف منابع پردازشی کارآمد است، اما برای شبیه‌سازی بعضی ویژگی‌های نور به تکنیک‌های تقریبی متکی است. برای مثال، در روش بازتاب فضای صفحه، تنها اطلاعاتی که در تصویر فعلی وجود دارند برای ایجاد انعکاس استفاده می‌شوند و اجسامی که خارج از محدوده دید دوربین قرار دارند، ممکن است در بازتاب‌ها دیده نشوند.

رهگیری پرتو این محدودیت را با شبیه‌سازی مسیر پرتو‌های نور کاهش می‌دهد و می‌تواند اطلاعات بخش‌هایی از محیط را که مستقیماً در تصویر دیده نمی‌شوند نیز در محاسبه بازتاب‌ها لحاظ کند. در نتیجه انعکاس ساختمان‌ها روی سطوح شیشه‌ای، نور چراغ‌ها روی زمین خیس و سایه اجسام می‌توانند طبیعی‌تر به نظر برسند. این فناوری همچنین به سازندگان بازی اجازه می‌دهد نورپردازی صحنه را با دقت بیشتری طراحی کنند و وابستگی به بعضی روش‌های تقریبی قدیمی را کاهش دهند.

با این حال تفاوت ظاهری رهگیری پرتو در تمام بازی‌ها به یک اندازه محسوس نیست. در بعضی محیط‌ها، به‌خصوص صحنه‌هایی با سطوح بازتابنده و نورپردازی پیچیده، تغییرات به‌وضوح قابل مشاهده هستند، اما هنگام حرکت سریع دوربین یا اجرای بازی‌های پرتحرک ممکن است تشخیص آن‌ها دشوار باشد. همین موضوع باعث شده ارزش فعال‌سازی این فناوری برای کاربران مختلف به نوع بازی، توان سخت‌افزار و حساسیت آن‌ها به کیفیت تصویر بستگی داشته باشد.

رهگیری پرتو چقدر نرخ فریم را کاهش می‌دهد؟

مهم‌ترین محدودیت رهگیری پرتو، فشار پردازشی بالای آن است. در حالی که روش‌های سنتی نورپردازی از تکنیک‌های ساده‌تر برای ایجاد جلوه‌های بصری استفاده می‌کنند، رهگیری پرتو باید مسیر نور و برخورد آن با سطوح مختلف را محاسبه کند. این فرایند منابع قابل توجهی از پردازنده گرافیکی مصرف می‌کند و می‌تواند تعداد فریم‌هایی را که در هر ثانیه تولید می‌شوند به‌شدت کاهش دهد.

در بررسی عملکرد رهگیری پرتو در ۳۶ بازی مختلف، کاهش متوسط ۲۰ تا ۴۰ درصدی نرخ فریم را پس از فعال‌سازی این فناوری ثبت شده است. البته میزان افت عملکرد در بازی‌های مختلف متفاوت بوده و بعضی عناوین فشار بسیار بیشتری به سخت‌افزار وارد کرده‌اند. برای نمونه، فعال‌سازی رهگیری پرتو در Hogwarts Legacy باعث کاهش حدود ۴۵ درصدی نرخ فریم شده، در حالی که این رقم برای Alan Wake ۲ به حدود ۵۲ درصد و در Hitman ۳ به ۶۵ درصد رسیده است.

چنین افتی می‌تواند تجربه بازی را به‌طور محسوسی تغییر دهد. برای مثال، اگر عنوانی پیش از فعال‌سازی رهگیری پرتو با سرعت ۶۰ فریم بر ثانیه اجرا شود، افت ۴۰ درصدی عملکرد می‌تواند نرخ فریم آن را به حدود ۳۶ برساند. این تفاوت به‌خصوص در بازی‌های اکشن و رقابتی که واکنش سریع و حرکت روان تصویر اهمیت دارد، بیشتر احساس می‌شود.

فناوری‌هایی مانند DLSS انویدیا می‌توانند بخشی از این افت عملکرد را جبران کنند. این ابزار با بازسازی تصویر از وضوح پایین‌تر، فشار پردازشی را کاهش می‌دهد و قابلیت تولید فریم نیز می‌تواند تعداد فریم‌های خروجی را افزایش دهد. با این حال تولید فریم الزاماً به معنی بهبود متناسب سرعت پاسخ‌گویی بازی نیست و در بعضی شرایط ممکن است تأخیر ورودی بیشتری ایجاد کند؛ بنابراین دستیابی به نرخ فریم ظاهراً بالاتر همیشه به معنی تجربه روان‌تر در تمام جنبه‌های بازی نخواهد بود.

کدام کارت‌های گرافیک برای رهگیری پرتو مناسب‌اند؟

توان سخت‌افزاری مهم‌ترین عامل در تصمیم‌گیری برای فعال‌سازی رهگیری پرتو محسوب می‌شود. رایانه‌های مجهز به کارت‌های گرافیک قدرتمندی مانند RTX ۵۰۹۰ می‌توانند بسیاری از بازی‌های جدید را با جلوه‌های پیشرفته نورپردازی اجرا کنند و در صورت نیاز از فناوری‌های افزایش نرخ فریم نیز بهره ببرند. کارت‌هایی مانند RTX ۵۰۷۰ نیز توانایی مناسبی برای اجرای رهگیری پرتو دارند، هرچند میزان عملکرد آن‌ها به وضوح تصویر و تنظیمات هر بازی وابسته خواهد بود.

در مقابل، استفاده از رهگیری پرتو برای سیستم‌های مجهز به کارت‌های قدیمی‌تر مانند RTX ۳۰۶۰ یا رادئون RX ۶۶۰۰ XT معمولاً با محدودیت‌های بیشتری همراه است. این محصولات ممکن است از نظر فنی امکان اجرای رهگیری پرتو را داشته باشند، اما فعال‌سازی جلوه‌های سنگین می‌تواند نرخ فریم را به سطحی برساند که تجربه بازی دیگر چندان روان نباشد. در چنین شرایطی، غیرفعال کردن این قابلیت و اجرای بازی با وضوح اصلی نمایشگر و نرخ فریم پایدار، انتخاب مناسب‌تری خواهد بود.

این محدودیت برای کارت‌های گرافیکی با عمر بیش از ۵ سال اهمیت بیشتری پیدا می‌کند، زیرا بسیاری از آن‌ها فاقد توان پردازشی کافی برای اجرای رهگیری پرتو در بازی‌های جدید هستند. البته سن کارت گرافیک به‌تنهایی معیار قطعی عملکرد نیست و مدل پردازنده، وضوح تصویر و نوع جلوه‌های فعال نیز بر نتیجه تأثیر می‌گذارند.

تفاوت رهگیری پرتو و رهگیری مسیر

رهگیری مسیر (Path Tracing) نسخه پیشرفته‌تری از فناوری رهگیری پرتو است که برای شبیه‌سازی کامل‌تر رفتار نور در محیط استفاده می‌شود. بسیاری از بازی‌های مجهز به رهگیری پرتو همچنان از ترکیب رندر سنتی و محاسبات مبتنی بر پرتو بهره می‌برند؛ به این معنی که فناوری جدید تنها برای بخش‌هایی مانند انعکاس‌ها، سایه‌ها یا بعضی جلوه‌های نورپردازی فعال می‌شود. در مقابل، رهگیری مسیر می‌تواند بخش گسترده‌تری از نورپردازی صحنه را با محاسبه مسیر‌های متعدد نور و بازتاب‌های پی‌درپی مدیریت کند.

این تفاوت در محیط‌هایی با منابع نوری متعدد بیشتر به چشم می‌آید. برای نمونه، هنگام برخورد نور یک تابلوی نئونی به بدنه خودرو، رنگ نور می‌تواند روی سطوح اطراف منعکس شود و سپس بازتاب‌های دیگری ایجاد کند. رهگیری مسیر با محاسبه دقیق‌تر این برخورد‌ها و بازتاب‌های متوالی، نتیجه‌ای طبیعی‌تر تولید می‌کند. همچنین بازتاب نور روی شیشه، تغییر رنگ سطوح و روشنایی بخش‌هایی از محیط که مستقیماً در معرض منبع نور نیستند، می‌توانند با دقت بیشتری بازسازی شوند.

در بررسی بازی Resident Evil Requiem، تفاوت میان حالت رهگیری پرتو با تنظیمات بالا و رهگیری مسیر کامل در نورپردازی یک خودرو قابل مشاهده بوده است. نور قرمز تابلوی نئونی فروشگاهی که خارج از تصویر قرار دارد، در حالت رهگیری مسیر روی چراغ و بخش‌هایی از بدنه خودرو بازتاب پیدا می‌کند، در حالی که این جزئیات در حالت معمولی رهگیری پرتو وجود ندارند یا با دقت کمتری محاسبه می‌شوند. همچنین انعکاس‌ها روی شیشه جلو خودرو در حالت رهگیری مسیر، لبه‌های نرم‌تر و اختلالات تصویری کمتری دارند.

البته مشاهده این تفاوت‌ها همیشه آسان نیست و ممکن است روی نمایشگر‌های کوچک یا هنگام حرکت سریع بازی چندان محسوس نباشند. جزئیات بیشتر معمولاً در تصاویر ثابت با وضوح بالا بهتر قابل تشخیص هستند.

رهگیری مسیر به سخت‌افزار قدرتمندتری نیاز دارد

با وجود کیفیت بصری بالاتر، رهگیری مسیر فشار پردازشی بسیار بیشتری نسبت به رهگیری پرتو معمولی ایجاد می‌کند. در بازی‌هایی مانند سایبرپانک ۲۰۷۷، فعال‌سازی رهگیری مسیر بسته به نوع صحنه می‌تواند تا ۵۰ درصد پردازش بیشتری نسبت به رهگیری پرتو نیاز داشته باشد. این افزایش مصرف منابع باعث می‌شود حتی بعضی کارت‌های گرافیک قدرتمند نیز برای اجرای روان بازی به فناوری‌های بازسازی تصویر یا تولید فریم وابسته شوند.

بازی‌هایی مانند سایبرپانک ۲۰۷۷ و ۰۰۷: First Light از جمله نمونه‌هایی هستند که می‌توانند توانایی‌های این فناوری را به نمایش بگذارند. با این حال اجرای رهگیری مسیر با تنظیمات بالا بیشتر برای رایانه‌های مجهز به کارت‌های قدرتمندی مانند RTX ۵۰۸۰ و RTX ۵۰۹۰ مناسب است. کاربران سیستم‌های ضعیف‌تر ممکن است با فعال‌سازی این قابلیت بخش زیادی از نرخ فریم خود را از دست بدهند، بدون اینکه تغییرات بصری آن در جریان معمول بازی به همان اندازه محسوس باشد.

در مجموع، رهگیری پرتو می‌تواند کیفیت نورپردازی و بازتاب‌های بازی‌های ویدئویی را به‌طور قابل توجهی افزایش دهد، اما هزینه پردازشی آن همچنان بالاست. برای دارندگان رایانه‌های رده‌بالا، فعال‌سازی این فناوری فرصتی برای تجربه تصاویر واقع‌گرایانه‌تر فراهم می‌کند، در حالی که کاربران سیستم‌های میان‌رده و قدیمی‌تر معمولاً با غیرفعال کردن آن به تعادل بهتری میان کیفیت تصویر و نرخ فریم می‌رسند. رهگیری مسیر نیز با وجود ارائه نورپردازی پیشرفته‌تر، فعلاً بیشتر برای سخت‌افزار‌های قدرتمند و کاربرانی مناسب است که حاضرند بخشی از سرعت اجرای بازی را در ازای جلوه‌های بصری طبیعی‌تر قربانی کنند.