上周末，《当个创世神》（Minecraft）展示了一段新影片，重点在于增加支援光线追踪技术。
不同于以往看到的像素画面，在这段影片，你会看到真实且富层次感的光影世界。光线穿过小孔，在室内墙壁打出一道柔和的光晕，橘红色炉火闪耀四周墙壁，阳光直射下水面波光粼粼……这些高拟真的光线效果虽然在自然界理所当然，但在游戏世界却未曾如此真实。
▲ 《当个创世神》光线追踪展示。
“之前的游戏里，你看到一块发光的金子，它就是亮黄色的；但现在，你可能会在金子表面看到反射的人物影子。”《当个创世神》创意总监 Saxs Persson 介绍。
擅长技术分析的专业媒体 Digital Foundry 表示，这是他们迄今印象最深刻的光线追踪展示，因为《当个创世神》游戏本身建模并不复杂，反而能让玩家更直觉感受到动态光线与四周环境的交互作用。
（Source：NVIDIA）
打造真实的游戏世界是人类不断追求的目标，以前曾讨论“现有人机互动局限了玩家在虚拟世界做选择”的问题，与之相对，历经数十年演变的游戏画面，到这个世代似乎已走到极限。
毕竟，我们从 2D 进展到 3D、从 480P 标清走进 4K 乃至 8K 超高清，当初满屏幕的马赛克早已精确到人脸建模能数得清毛孔和发丝，原本生硬的躯干动作也基于动捕系统的流畅映射而几可乱真。
但这幅拼图其实还少了一部分，就是光线。
▲ 左边为光栅化原理，右边则是光线追踪路径。
过去，人们一直靠“光栅化”技术渲染物体，好比将电脑屏幕当成摄影镜头，“光栅化”技术就是将游戏的 3D 场景和光影转化为 2D 平面的画素点，你看到的反射、阴影等效果，是靠后期加工或其他预渲染技术模拟的，效果生硬不说，也不完全符合现实世界的真实光线运作规则。
光线追踪顾名思义，就是获得追踪光线路径的能力，并借助算法处理、构建更逼真的光影效果。
比如在镜子前刷牙，天花板的灯光打在人脸上，然后透过皮肤反射到镜子，镜子又会再反射，最终才会到达双眼，可以说，被反射的对象也会影响看到的光线效果，这就是需要追踪的光线路径。
但完全从光源开始追踪仍不实际，那意味着需要考虑很多条路径，包括玩家看不到的部分，比较省资源的方法是从玩家视角出发，反向追踪只会与玩家视线相交的光线路径，就能有效降低计算压力。
严格意义来说，光线追踪技术并不是近几年才兴起的技术。早在 1972 年，纽约 MAGI 公司就曾开发名为 SynthaVision 的软件，用于追踪核辐射放射源头，已涉及一部分光线追踪概念。
此后，这项技术引入电影和影集 CGI 制作领域，原本追踪核辐射的方法则转换成追踪光线，1982 年的迪士尼电影《创：光速战记》已经能看到应用。
虽然过去 30 多年，光线追踪已在电影和动画制作扮演重要的角色，比如皮克斯旗下多部动画，但电影的呈现方式在非互动性，所以制作时可透过大量服务器，离线先将画面渲染好，然后再输出即可。
游戏却不同，既然是即时人机互动，意味着游戏厂商无法效仿电影业的做法，而只能透过“即时渲染”的方式计算每帧画面，背后代表着庞大的计算量。
以去年首批支援光线追踪的《战地风云 5》为例，只要开启光线追踪，基本都会出现 20%~30% 帧率下降，等于牺牲性能换取好画面，顶级显卡尚且如此，更不要说那些连 60 帧都无法保证的中低阶设备。
另外，就算算力支援，让光线追踪技术完全取代光栅化渲染仍不实际，短期内，游戏业依旧使用混合渲染，让光线追踪重点渲染有直觉效果的场景。
反映到游戏，便是爆炸后的火焰效果，以及大理石地板与积水这类能体现光线反射的场景，你才会肉眼感受到光线追踪技术的特性，这种从“好”到“更好”的改变，似乎与原本所说的“重新定义游戏画面”相差甚远。
事实上，光线追踪调整的部分，和人物变得更精细、场景可破坏度更高并没有太大关联。如果游戏本身已采用很成熟的光栅化特效，光线追踪更像纠正原本错误绘制且不自然的光影，但对大部分不了解光学路径的玩家来说，可能不会察觉这种原本就有的“BUG”。
想扭转玩家的惯性认知，意味着光线追踪技术需要大范围普及，而这与游戏开发商的支援力度息息相关。
我们确实看到越来越好的一面，经过今年 E3 和科隆游戏展后，新一批 3A 游戏对光线追踪的态度明显积极许多，包括《决胜时刻 4：现代战争》、《电驭叛客 2077》和《看门狗：自由军团》等作品，都透过大场景展示强调光线追踪技术对画面的影响，大有成为主流作品标配的趋势。
而《当个创世神》的展示更脱胎换骨。Digital Foundry 指出，《当个创世神》并未停留在反射、环境光遮蔽和全局光照等特定效果，而是提供纯粹的路径追踪。这意味着几乎没有使用太多传统光栅化，而是直接还原光线自身传播方式，并展现与其他材质物体的相互作用。
当然，如开头所说，这和《当个创世神》使用的简单建模也有很大关系，不过展示片依旧能看到大量高清化的纹理材质，光线照射到金属、大理石和积水 3 种表面会展现不同效果。
除此之外，微软和 Sony 也都宣布，下一世代游戏机都会从硬件层面支援即时光线追踪，预计由 AMD 图形芯片驱动。
有了两大主机平台表态，以画面为主打卖点的游戏开发商就很难再保持观望了。毕竟从游戏开发者的角度说，一项新技术能否成为主流不仅取决于革新性，也要考虑玩家获取成本和内容多寡。如果能出现在所有玩家手中，内容方的支援显然十分必须。
开发《暴雨杀机》、《底特律：变人》的 Quantic Dream 公司 CEO 大卫‧凯奇（David Cage）近期接受 GameSpot 采访时也表示，他希望开发商能跟进光照技术演变，而不只是追求分辨率。
“过去我们追求图像多边形的数量，然后变成着色器和纹理，现在轮到光线了。虽然大家都在谈论像 8K 这类分辨率提升，但我宁愿把注意力放在反射、阴影等光影效果，这将改变我们对光线的理解，让人类进入更写实的虚拟世界。”
我们距离真实的游戏世界，又近了一步。
（本文由 爱范儿 授权转载；首图来源：NVIDIA）
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