PS5光线追踪技术超长分析 次世代主机能否撑得住？ _ 游民星空 GamerSky.com
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Digital Foundry带来了关于PS5光线追踪技术的分析视频。随着上周PS5发布会所公布的将近30款游戏，索尼展示并讨论了很多的内容，并且明确提及到了“光线追踪”还在PS5上多款游戏中进行了演示，本次我们将来看看PS5发布会中各类游戏中所演示的光线追踪效果的确切性质，以及它们是如何运作的，对于PS5未来游戏能抱有怎样的期待。视频由B站UP主**@未来游戏研究所** 译制，并向我们投稿。
分析视频：
PS5光追技术分析（图文版）
实时三角形光线追踪仅在近两年在才开始在游戏中出现，基于这些游戏的前人栽树，PS5游戏开发者得以在这么短的时间内在本次发布会演示光线追踪效果。需要强调的是，光线追踪无论是在硬件上还是在软件上都仍是比较新颖的技术，目前为止我们已知PS5上应该有六款游戏支持光线追踪，考虑到光线追踪性能开销之大以及复杂性，这已经是很好的一个进步了。
《Control》的光追技术
我们在两年前Nvidia发布了RTX显卡后很快的得知了哪怕是最强劲的显卡RTX 2080 Ti仅仅是使用原生分辨率光线追踪反射，都会大幅度降低你的帧数，其他像是光线追踪阴影这样的效果虽然不及反射，但仍然很吃帧。相比之下XSX或是PS5的GPU性能反而还更加羸弱，那么以维持较高的分辨率与帧数开发者在光线追踪的使用上就不得不更加巧妙，于是开发者在我们上周发布会所展示的光线追踪做的如何呢？
《GT7》游戏画面
先从《GT7》开始，这款游戏是比较明显的使用了光线追踪反射，在游戏中不少的表面以及车身本身上都有运用，一个比较好的例子就是此处的车身。尽管立方体贴图也能够很好的实时反射出场景，许多赛车游戏像是《极限竞速：地平线》就是这样做的，但从技术上来讲它们的反射是错误的，并且无法反射自身，因此在《GT7》中的车身上能够看到视野中看不到的周边反射，以及车辆对本身的反射。对于一款竞速游戏来讲，我认为光线追踪反射很有助于使车身材质显得更加真实，车辆得反射屏幕外的场景，以及自身反射，这样金属与车漆和其他亮闪闪的材质不会诡异的发光或是反射错误的内容，光线追踪反射极大的增强了竞速游戏中的材质类型。
我甚是喜欢预告片中他们在像是玻璃这样的透明材质上也使用光线追踪反射，透明表面上使用光追性能开销往往比非透明表面更大，还有比较酷炫的效果像是后视镜中能够看到驾驶员，这应该也是这一系列中的第一次。
《Control》的透明材质反射
从PC上的经验来看我们都知道光线追踪反射作为一个特效是非常吃帧的，那么他们在PS5上又是如何实现的呢。第一个比较明显的优化手段就是光线追踪反射本身的内部分辨率，观察反射本身，其内部分辨率就一目了然了，在这一场景中观察这个边缘，你能够看到没有光线追踪反射的边缘像素宽度为1，也就是4K分辨率，而那些具有光线追踪反射所产生的镜面关泽的边缘，其像素边缘宽度为2，因此光追反射与非光追反射的像素为1:4，也就是1080p，这意味着像这样的光线追踪反射边缘分辨率为原生分辨率的1/4，一个让我比较好奇的东西就是这些反射中移动的边缘本身有着锯齿线，就像棋盘渲染那样，这就让我很好奇实际反射分辨率会不会是低于1080p的，也就是棋盘渲染或是交错上来的1080p分辨率，这一较低的分辨率是会对任何镜面反射程度高的边缘有负面影响的，像是这里车头上的细节看上去分辨率要比周围的场景更低。
现实世界中，除非反射面是完美的镜子，稍微粗糙的表面反射都会根据镜头的位置变得更漫射或是模糊，要渲染出这种这种光泽反射需要追踪更多的光线，才能够营造出较软部分的反射，并且这种表面的着色也更加复杂，解决这一问题的方法即便是屏幕空间反射也是选择完全不计算这一点，而是后期处理加上模糊的滤镜，这样来做反射虽然不符合物理规律，但仍能够以较低的性能开销实现不同材质的反射，所有Decima引擎的游戏中屏幕空间反射都是这样做的，而也正如Morgan Mcguire的动态漫射全局光照论文中所描述的，光线追踪反射也可以这样子做。
仔细观察此处《GT7》的光线追踪反射，你能够注意到所有的反射表面都有着相同的锐度，它们不会根据单个材质的类型不同而改变锐化级别，相反则是使用统一的锐度，这让我觉得他们在这里使用了相似的优化手段。
《瑞奇与叮当：裂痕》
接下来是另一款同样有着光线追踪反射的游戏，《瑞奇与叮当：裂痕》，根据游戏开发者所说到的，至少在Clank本身上是有光线追踪反射的，在这一场景中你能够看到Clank自己下巴上的金属反射出了自己的身体。
这一演示看上去是在不少最光滑的表面上使用了光线追踪反射，像是演示区域中的金属地板，他们在整个表面上使用了一套统一的反射率级别，另一点有趣的就是有不少物件光线追踪反射没有反射出来的，像是这里室外的掩体,你可以看到掩体后方的反射却看不到掩体本身的反射，或是这里的栏杆，反射中也没能反射出这一物件。我不太确定这是Bug还是为了优化。
另一点就是物件在受到破坏后便无法反射，你能看到这里的椅子在静止时是有反射的，但在移动并变成碎片的那一刻便丢失了反射，之所以这样优化可能是因为对于移动或是快速变化物件的加速架构在光线追踪下需要实时地在GPU上重建，并且不能够从静态内容中绘制，而且这是在对它们的光线追踪与着色上的二次开销，在动态场景下会占用许多毫秒的帧时间，这种所谓的BVH重建使得像是人物这样的移动物件或是可破坏场景相比静态的性能开销更大。
《幽灵行者》
与这些用上各类优化手段相反的则是由Blue Twelve工作室带来的《Stray》，其使用了虚幻引擎4，虚幻4作为一款引擎默认就有着质量非常高的光线追踪反射，并且能够模拟出拉伸，模糊等方面，但往往也性能开销很大，像是PC版的《幽灵行者》。
《Stray》游戏画面
像是这个场景中理发机器人与它的顾客站在镜子前，屏幕外的物件也很好的反射在其中，说明这并非屏幕空间反射，因为镜子不是非常的光滑，反射的清晰度会随着材质表面而变化，看上去真是棒极了，并且鉴于我对虚幻引擎4的了解，这性能开销可不小。
随着我们走到室外，能够看到符合物理规律的反射表面上不同程度的粗糙度，像是拉伸模糊之类的都有，你还能够在预告片中看到这辆三轮车玻璃窗上的光线追踪反射。
《恶魔之魂：重制版》
由蓝点工作室制作的《恶魔之魂：重制版》，根据PlayStation博客所说的，这款游戏支持光线追踪阴影，但我不太确定他们说的是间接阴影还是直接阴影，并且预告片中并没有哪一处能够明显表明它们使用了光线追踪。
但我认为一个比较明显的光线追踪用法，同时也是PS5发布会中最有趣的一个，而那就是卡普空的《Pragamata》，其使用的RE引擎于本世代助力了不少画面惊艳的游戏，这款游戏中一共有两项光线追踪特效，第一个是光线追踪反射，在发布会中的剪辑版预告片中小孩眼中的光线追踪反射非常的明显，你能够看到她眼中光线追踪反射建筑物上的广告牌在实时的变化，并且观察的够仔细的话,你还能够看到她的眉毛与脸部以扭曲的形式反射在眼中，光线追踪反射就好在这点，它们能够提供无限精准的细节以及自身反射,无论镜头距离有多远。
《Pragamata》在预告片中优化手段是将光线追踪反射与屏幕空间反射混合在一起，像是人眼或是地上的水坑都有着光追反射，但像是街道地面这样的则主要是通过屏幕空间反射实现的。你能看到右边的反射在小孩移动她的头部时变黑，这是一个很巧妙的优化手段。
预告片中的第二个光线追踪特效甚至更有趣，而那就是光线追踪全局光照，在宇航员这个角色走过黄色车时最为明显，随着他们走上去时，光线照明到出租车后的黄色反射光从而又照在了宇航员左侧身上，并且在他举起手后,你甚至能够看到手臂上的反射光打到胸部上形成的间接阴影，这样的光照细节级别真是太棒了。虽然只有在此处这一效果最明显，但整个预告片之所以观感看上去会那么好都是因为有它的存在。
光线追踪全局光照的一个副作用在卡普空自己发布的未压缩预告片中能够很明显的的看到，你能够注意到人物身上的间接光照噪点非常的多，就好像这些光照是由小点点组成的，但是实时光线追踪若是没有很好的去噪就是这个样。当然了我也不知道2022年《Pragamata》发售后最终成品效果会如何，但在我看来这就是PS5发布会中最出色的光线追踪运用了，也许这预示着未来几年后我们将看到的光线追踪水平，巧妙的将光线追踪反射性能开销降低,并将剩下的运算能力留给真正改变游戏观感的实时全局光照。