NVIDIA ve CD Projekt, GDC 2023 etkinliğinde oyun grafiklerinde çıtayı bir adım yukarı taşıyan, yeni geliştirilen teknolojiler duyurmaya hazırlanıyor. GPU sektöründe lider olan şirket, 2018 yılında gerçek zamanlı ışın izleme teknolojisini (Ray Tracing) GPU’lara getiren ilk üretici olmuştu. Bu teknolojinin benimsenmesi aylar hatta yıllar aldı. Şimdi ise NVIDIA’nın yanı sıra hem AMD hem Intel bu teknolojiyi mevcut GPU’larında kullanıyor.
Merdivenin bir sonraki adımında path tracing, yani “yol izleme” teknolojisi var. Daha önce hazırladığımız kapsamlı bir makaleyle path tracing‘i anlatmıştık. Bu teknoloji yakında “RT: Overdrive” adlı yeni Cyberpunk 2077 oyun ayarlarında sunulacak. Cyberpunk böylelikle path tracing desteği sunan ilk AAA oyun olacak. Bu arada, GDC sunumunun 22 Mart’ta gerçekleşmesi bekleniyor.
Path tracing (yol izleme), görüntüyü çoğaltabilmek için tek bir piksel ile birlikte rastgele yönlerde sıçramalar yaparak ışığın gittiği yolu simüle etmeye dayanan, daha gelişmiş bir ışın izleme biçimidir. Işınlar doğrusal bir şekilde izlenmek yerine, ışık kaynağından hedef nesneye kadar birçok sıçrama üzerinden izlenmektedir.
Grafik Araştırmaları Başkan Yardımcısı Aron Lefohn, RTX 3090 ve bu teknikle birlikte neler yapılabileceğini gösteren birçok video klip yayınladı. Ormanda yürüyen bir kaplanı gösteren klipte, 3 milyar örneklenmiş üçgen olduğu bildirilen, 30 sıçramalık bir metrikle path tracing özelliği bulunuyor. Yukarıdaki tweet dizisinden yayınlanan tüm videoları görebilir, fikir sahibi olabilirsiniz.
Buna ek olarak Unreal Engine bir süredir path tracing desteğine sahip ve içerik oluşturucular da bundan faydalanıyor. YouTube kullanıcısı BlackOudanArt tarafından oluşturulan aşağıdaki video da aynı GPU’nun neler yapabileceğini gözler önüne seriyor. Gölgelerin derinliğini ve yumuşaklığını, ahşap ve metal dokuların foto-gerçekçi doğasını ve ışığın canlı görüntüsünü burada görebilirsiniz.
Path tracing gerçek zamanlı ilerliyor, dinamik ışık ve gölge, yansımalar ve kırılmalarla dolu, etkileşimli, fotogerçekçi 3B ortamların oluşturulması için kapıları aralıyor. Peki “yol izleme” olarak Türkçeye çevirebileceğimiz path tracing tam olarak nedir?
Oyunlarda Path Tracing
Oyunlarda path tracing fikri kısa zaman öncesine kadar hayal bile edilemezdi. Birçok oyun geliştiricisi, ihtiyaç duyduğu performansa sahip oldukları takdirde gerçek zamanlı grafikler için “yol izleme” tekniğini kullanmak istediğini açıkça belirtmişti. Ancak geçmişte donanımlarla sunulan performans çok yetersizdi ve bu fikir ulaşılamaz görünüyordu.
Sonrasında GPU’lar gelişmeye devam etti ve artık ışın izleme destekli donanımlara ulaşmak o kadar da zor değil. Tıpkı filmlerde olduğu gibi, bu teknolojileri oyunlarda ilk olarak sınırlı bir şekilde gördük. Ancak şimdi tanıklık ettiğiniz gibi ray tracing destekli oyunların sayısı hızla artıyor. Ayrıca belirli ışın izlemeli oyunlar, geleneksel rasterizasyon tabanlı işleme tekniklerini bazı ışın izleme efektleriyle birleştiriyor.
Geliştiriciler isterlerse tekniklerin oyunlarında bir karışımını kullanabilirler. Oyun geliştiricileri, birincil ışınlar üzerinde rasterizasyon yapabilir ve ardından sahnenin aydınlatılması için ışığın yolunu izleyebilir.
Rasterizasyon, basit tabirle tek bir noktadan bir dizi ışığı yayma işlemidir. Işın izleme bunu daha da ileri götürür ve ışınları birçok noktadan herhangi bir yöne gönderebilir. Yol izleme (path tracing) ise ışın izlemeyi daha büyük ışık simülasyon sisteminin bir bileşeni olarak kullanan gerçek ışık fiziğini simüle eder. Bu, bir sahnedeki tüm ışıkların (Monte Carlo veya diğer teknikler kullanılarak) odalara veya ortamlara stokastik olarak örneklendiği anlamına gelmekte.
Simüle etme sürecinde bir ışını tek bir sekmeden geriye doğru izlemek yerine, ışınlar ışık kaynaklarına kadar, çoklu sekmeler üzerinden izleniyor. Birkaç oyun bunu zaten yapıyor ve sonuçlar oldukça etkileyici. Hatırlarsanız Microsoft, Minecraft’ta path tracing’i çalıştıran bir eklenti yayınlamıştı. Öte yandan Quake II yeni bir eklenti sayesinde bu tekniği kullanabiliyor.
Doğrusu halen yapılacak çok şey var. Öte yandan tüketicilerin bu tür deneyimleri yaşaması için yüksek bilgi işlem gücü sunabilen, güçlü donanımlara sahip olması gerekiyor. Oyun geliştiricileri ise teknoloji dünyasındaki gelişmişlik seviyesine göre daha kaliteli, aynı zamanda daha fazla güç gerektiren oyunlar tasarlıyor. Ek olarak, görsel hesaplama söz konusu olduğunda en zorlu projelerin oyunlar olduğunu belirtelim.
Path tracing yine bir ışın izleme biçimi, ancak iki görüntü oluşturma tekniğinin aralarında bazı nüanslar var. Ray tracing (ışın izleme) izleme tekniği aslında ismiyle her şeyi açıklıyor. Bu teknikte ışınlar simüle ediliyor ve köklerinden son noktasına kadar izleniyor.
Buna karşılık path tracing, başlangıç noktası ile hedef arasında rastgele yönlerde ayrılmak üzere yayılan farklı ışınlar üretiyor. Yansıyan ışık, ışın izlemedeki gibi doğrusal şekilde değil, yüzeylere ulaştığında vereceği farklı tepkilerle birlikte gerçekçi tasvirlerle sonuçlanıyor. Nihayetinde path tracing çok daha geniş kapsamlı ve gelişmiş bir teknik. Bu nedenle donanımsal olarak daha fazla kaynak gerektirdiğini not düşelim.