ما نسل جدیدی از کنسول‌های بازی را در پیش داریم و با رسیدن به این مقطع زمانی، همیشه شایعات و بحث‌های مختلف در رابطه با قدرت و خلاقیت‌های نوآورانه‌ای که این کنسول‌ها قرار است با ورودشان به بازار با خود همراه داشته باشند، بوجود می‌آید. همیشه این سوال پرسیده می‌شود که آیا واقعا این تغییر نسل به‌معنای یک تحول گسترده است و همه معیارهای گذشته دچار تغییر خواهند شد یا تحولات محدودیت‌های خاصی خواهند داشت؟ آیا کنسول‌های نسل آینده قادر خواهند بود جلوه‌های بصری شگفت‌انگیزی داشته باشند و عناوین مختلفی از بازی‌ها را با ۶۰ فریم در ثانیه اجرا کنند؟ یا آیا این کنسول‌ها واقعا از تکنولوژی‌های آینده‌نگرانه استفاده خواهند کرد؟ ما قطعا جواب این سوالات را تا زمان رسیدن کنسول‌های پلی‌استیشن 5 و ایکس باکس اسکارلت نمی‌توانیم بدهیم، اما از حضور یک ویژگی بسیار منحصر به‌فرد در این کنسول‌ها با خبر هستیم و می‌دانیم که وجود داشتن این قابلیت در این دستگاه‌ها به چه قیمتی برای شرکت‌های سونی و مایکروسافت تمام خواهد شد، نام این قابلیت، رهگیری پرتو (Ray Tracing) است.
رهگیری پرتو چیست؟
رهگیری پرتو یک متود پیشرفته است که به کمک آن نور در محیط‌های سه‌بعدی به فضا تابیده می‌شود. با استفاده از این متود، منابع تابش نور به‌صورت خطی به اجسام نمی‌تابند، بلکه مسیر منبع نور از پرتوهای خود جدا است، که این موضوع باعث می‌شود درهنگام برخورد نور با اجسام عمل بازتاب نور به‌وقوع بپیوندد و اجسام از بازتاب یک منبع نور اصلی، روشنایی خود را بدست بیاورند، و این بازتاب‌ها آن‌قدر ادامه پیدا می‌کند تا به چشم شما برسد. دقیقا همان‌طور که در دنیای حقیقی تنها خورشید منبع نور است و بازتاب نور خورشید باعث روشنایی اجسام می‌شود.
یک فاکتور مهم دیگر که در متود رهگیری پرتو، معنای متفاوتی دارد، این مسئله است که شکست نور و بازتاب آن در سطوح مختلف مانند شیشه و یا آب متفاوت خواهد بود، به‌طوری‌که هرکدام از این اجسام در مقابل تابش نور رفتار متفاوتی خواهند داشت و میزان شسکت نور و همچنین جذب نور در آن‌ها متفاوت است. این محاسبات و توجه به جزییات، باعث می‌شود که ما شاهد یک سیستم نورپردازی در بازی‌ها باشیم که شبیه‌سازی دقیقی از عملکرد و کارکرد نورپردازی در دنیای واقعی است.
بنابراین مناطقی از یک محیط یا یک شکل که جسم یا مانعی باعث شده است پرتوهای نور به آن‌جا بازتاب نکند در این متود کاملا تاریک خواهند بود و شما نمی‌توانید آن مناطق را مشاهده کنید. همین موضوع باعث می‌شود که جلوه‌های بصری یک بازی بسیار شبیه به واقعیت به‌نظر برسد و به‌نوعی بازی‌ها به یک دنیای شبیه‌سازی شده مطابق بر واقعیت تبدیل شوند. روشنایی محیط نیز می‌تواند بر میزان تاریکی سایه‌ها تاثیرگذار باشد، به‌صورتی‌که همه سایه‌ها مطلقا به یک اندازه تاریک نخواهند بود و روشنایی محیط در آن‌ها تاثیر خواهد داشت. در این روش نور مطابقت کاملی با آینه‌ها و سطوح شیشه‌ای و مایعات خواهد داشت و همین موضوع باعث خواهد شد دیگر در بازی‌ها آینه‌ها بدون کاربرد نباشند و بازتاب دقیقی از جسم رو به روی خود داشته باشند. از آن‌جا که منابع نوری می‌توانند از خود هزاران پرتو متساعد کنند و این پرتوها می‌توانند از چندین سطح و جسم بازتاب کنند، این عملیات یک پروژه بسیار سنگین و تکنیکی برای پردازنده‌های گرافیکی خواهد بود. پردازنده شما باید در لحظه محاسبات بسیار پیچیده‌ای را حل کند تا بتواند متود رهگیری پرتو را به اجرا گذارد، پس همان‌طور که مشخص است کنسول‌های نسل حاضر به‌هیچ عنوان توانایی انجام چنین کاری را ندارند.
قدرت پردازشی مورد نیاز برای انجام رهگیری پرتو
فناوری رهگیری پرتو با انتشار خود در سال گذشته باعث شده تا کاربران یک نسل جدید را با کارت‌های گرافیکی شرکت Nvidia آغاز کنند. سری کارت‌های RTX این شرکت شامل یک معماری منحصر به فرد در زمینه هسته‌های پردازش‌گر اختصاصی است، به‌صورتی‌که هر کدام از این هسته‌های اختصاصی که RT نام دارند، این وظیفه را دارند که رهگیری پرتو را به‌صورت اختصاصی محسابه و پیاده کنند. این کار محاسباتی آن‌ها کاملا جدا از هسته‌های اصلی کارت گرافیک انجام می‌شود. در حال حاضر تنها هشت کارت گرافیک در سری RTX هستند که می‌توانند متود رهگیری پرتو را اجرا کنند که به شرح زیر است:
• Titan RTX
• RTX 2080 Ti
• RTX 2080 Super
• RTX 2080
• RTX 2070 Super
• RTX 2070
• RTX 2060 Super
• RTX 2060
عملکرد متود رهگیری پرتو همانند یک طیف است و شرکت انویدیا به بازی‌ها این اجازه را می‌دهد تا میزان طیف پرتوهایی که در بازی‌ها استفاده می‌شوند، توسط بازی‌سازان تعیین شود، این اقدام به دلیل بهینه شدن هرچه بیشتر بازی‌ها انجام می‌شود. این تکنولوژی به قدری سنگین و پیچیده است که کارت‌های گرافیک سری‌های پیشین تنها توان تست کردن این تکنولوژی را نیز ندارند زیرا کاهش شدیدی که روی نرخ فریم بازی‌ها اعمال می‌شود به قدری است که دیگر آن بازی قابل تجربه نخواهد بود.
یک نکته عجیب این است که نسل جدید کنسول‌های بازی قرار است قطعا از تکنولوژی رهگیری پرتو چه در کنسول پلی‌استیشن 5 و چه ایکس باکس اسکارلت استفاده کنند، اما شرکتی که قرار است سخت افزار مورد نیاز این دو کنسول را فراهم کند شرکت AMD خواهد بود، و این درحالی است که در حال حاضر این شرکت هیچ کارت گرافیکی را که توانایی انجام رهگیری پرتو باشد، ندارد. تنها جوابی که این شرکت به رسانه‌ها در رابطه با این موضوع فراهم کرده این است که این شرکت قصد دارد تا در آینده‌ای نزدیک هسته‌های اختصاصی مسئول بخش سایه و نور را به تکنولوژی رهگیری پرتو اختصاص دهد. البته این موضوع واضح است که سخت افزار کنسول‌های نسل نهمی از کارت‌های گرافیک حال حاضر بازار متفاوت خواهد بود، پس بهتر است صبر کنیم و مشاهده کنیم که AMD چه نقشه‌ای را برای برآورده کردن این ویژگی در ذهن دارد.
تاکید استفاده از رهگیری پرتو به چه دلیلی است؟
انیمیشن‌های ساخته شده به دست شرکت پیکسار سال‌ها است که از تکنولوژی رهگیری پرتو استفاده می‌کند، اما این موضوع نیز درست است که این انیمیشن‌ها قرار نیست بوسیله تماشاچیان کنترل و یا به‌نوعی بازی شوند. همچنین شرکت‌های انیمیشن‌سازی با بودجه نامحدودی که در اختیار دارند می‌توانند به‌راحتی این‌گونه تکنولوژی‌ها را فراهم کنند، اما باید توجه داشته باشیم که صنعت بازی‌های ویدیویی و سخت افزار مخصوص بازی‌ها به‌صورت آهسته دارد به سطوح بالایی می‌رسد و زمان زیادی نمانده است که کنسول‌ها این توانایی را داشته باشند تا انیمیشن‌هایی به پویایی شرکت‌های بزرگ تولید و با قابلیت بازی کردن فراهم آورند. این موضوع را می‌توانیم از پیشرفت‌هایی که در چندین سال گذشته در زمینه جلوه‌های بصری در بازی‌ها رخ داده است در بیابیم. سایه‌های با جزییات بالا، نور محیطی بهتر و پویا و نورپردازی منطقی و صحیح دنیای بازی‌ها مثال‌های خوبی برای اثبات این زمینه است.
درحال حاضر بازی‌های شاخص زیادی این قابلیت را در بازی‌های خود گنجانده‌اند و در آینده بر این تعداد به مراتب افزوده خواهد شد. بازی Call Of Duty: Modern Warfare جدیدترین عنوانی است که از متود رهگیری پرتو در بازی خود بهره برده است. عنوان بزرگ بعدی که قرار است در سال ۲۰۲۰ عرضه شود یعنی بازی Cyberpunk 2077 نیز قرار است به این اسامی اضافه شود. اغلب بازی‌سازانی که قصد استفاده از این تکنولوژی را در بازی‌های خود دارند با شرکت NVIDIA همکاری‌های زیادی می‌کنند تا مطمئن شوند که مراحل انجام این کار به‌خوبی سپری می‌شود. تا این لحظه این لیست بازی‌هایی است که از تکنولوژی رهگیر پرتو بهره می‌برند.
• Call of Duty: Modern Warfare
• Control
• Battlefield V
• Metro Exodus
• Shadow of the Tomb Raider
• Cyberpunk 2077
• Atomic Heart
• Quake II
• Minecraft
واژه رهگیری پرتو در حال حاضر در بسیاری از مباحث مربوط به کنسول‌های نسل نهمی و در محافل مختلف مطرح می‌شود و اگر شما مدتی است از زمینه سخت افزارهای بروز دنیای کارت‌های گرافیک بی‌خبر بوده‌اید امیدواریم این مطلب به شما کمک کرده باشد تا درک بهتری از این موضوع برای شما ایجاد شده باشد. برای یک جمع بندی کلی باید ذکر کنیم که تکنولوژی رهگیری پرتو به بیان ساده، یک تکنیک منحصر به فرد در رندر جلوه‌های بصری محسوب می‌شود که در آن منابع روشنایی مانند خورشید و یا لامپ، پرتوهایی از خود متساعد می‌کنند که رفتار و عملکرد این پرتوهای دقیقا همان‌طوری است که در واقعیت صورت می‌گیرد و این متود برای فراهم ساختن سایه‌هایی واقعی‌تر، بازتاب نور و نورپردازی کلی طراحی شده است. اگرچه برای استفاده از این تکنولوژی سخت افزار دستگاه مورد نظر به ویژه بخش گرافیکی دستگاه باید قدرت بسیار زیاد و هسته‌های رندر اختصاصی داشته باشد.
در حال حاضر ما اطلاعات دقیقی از این موضوع که کنسول‌های پلی‌استیشن 5 و ایکس باکس اسکارلت دقیقا چگونه می‌خواهند این پردازش پیچیده و سنگین را مدیریت کنند نمی‌دانیم. اما اگر هم این قابلیت به آسانی در این کنسول‌ها قابل بهره برداری بود، انتظار نداشته باشید که تمامی بازی‌هایی که در نسل آینده منتشر می‌شوند از این قابلیت پشتیبانی کنند زیرا در حال حاضر این تکنولوژی در سال‌های اولیه خود قرار دارد و حتی در حال حاضر فقط بازی‌های انگشت شماری هستند که این قابلیت را در خود جای داده‌اند.
