英伟达的光线追踪技术：原理、应用与硬件支持

英伟达的光线追踪技术：原理、应用与硬件支持

引用

网易

1.

https://m.163.com/dy/article/JMLPSSIH0552OI16.html

光线追踪技术（Ray Tracing）是一种图形渲染技术，它通过模拟光线在真实世界中的传播、交互方式，以生成更加真实和细腻的图像效果。

它不是从物体的几何形状和材质属性出发去计算光照效果的，而是从虚拟相机（类似于人眼的视角）发出光线，追踪光线与场景中物体的交互情况，进而根据光线的传播路径、反射、折射以及物体的材质属性等信息，按照现实中的各种物理规律，来精确计算每个像素的颜色和亮度。

光线追踪技术在渲染以下场景方面优势明显：

1. 反射和折射：光线追踪可以精确模拟镜面反射、玻璃折射等效果，使得水面、玻璃、金属等材质的表现更为真实。
2. 全局光照：通过模拟光线如何从不同表面反射并照亮其他区域，可以生成更加自然和丰富的光照效果，特别是在复杂的场景中。
3. 阴影：光线追踪能够产生更加逼真的阴影效果，特别是在动态场景中，阴影的边缘更加柔和，并可随光源位置和物体运动变化。
4. 深度和景深效果：通过模拟光线的散射和焦点，光线追踪可以实现更加自然的景深效果，突出焦点，模糊背景。

5. 实时渲染：光线追踪技术可以配合DLSS技术和RTX显卡的其它硬件加速功能一起协同工作，已在实时渲染中得到有效应用，提升画面质量的同时保持流畅的帧率。

严格来说，光线追踪技术是一种软件算法，但是它也需要有对应的硬件支持，最主要的就是光线追踪内核和张量内核。

光线追踪内核是英伟达RTX显卡独有的硬件单元，首次引入是在2018年发布的图灵（Turing）架构中，其主要目标是加速实时光线追踪的计算过程。光线追踪本质上是一种渲染算法，但计算量非常庞大，新增光线追踪内核就是为了解决光线追踪计算耗时的问题所设计的。

张量内核主要用于加速深度学习和各种人工智能任务，但在光线追踪中也发挥了重要作用。可以用来执行去噪操作，借助人工智能技术减少光线追踪产生的噪点，使得即使在较低的采样率下也能获得更清晰、更自然的图像。

一提起光线追踪技术，很多朋友可能会马上想起游戏，其实这些只是光线追踪技术的适用领域的一部分，除此之外还可以适用于电影特效制作、建筑设计可视化、汽车设计和科学可视化等领域。