NVIDIA最近更新的GeForce 425.31版本顯卡驅動，讓GTX 16/10系列顯卡在遊戲中也能應用光線追蹤特效。回想NVIDA在發布RTX 20系列顯卡時，曾表示只有RTX系列顯卡才能支持即時光線追蹤特效。但為何時隔不久，GTX系列顯卡也能使用光線追蹤特效了呢?其實這是“老黃”給我們玩了一個“文字遊戲”。
首先讓我們來了解一下什麽是光線追蹤。在現實世界中，光線射到物體表面上會被折射、反射或者吸收，被反射到不同的地方會被選擇性吸收，從而光譜發生變化，再經過多次反射和折射，最後映入我們的眼睛形成圖像，而光線追蹤技術就是要模擬這一個過程。
光線追蹤並非近幾年才出現，最早是由Arthur Appel在1968年提出的一個“Ray Casting(光線投射)”概念，次年1969年，Arthur Appel在論文中首次提到了“Ray Tracing(光線追蹤)”。不過直到10年後的1979年，現就任於NVIDIA研究事業部的Turner Whitted才提出了一套完整的算法：Recursive Ray Tracing Algorithm(遞歸光線追蹤算法或者經典光線追蹤算法)，讓光線追蹤技術有了巨大突破，逐漸進入了實用階段。時至今日，大多數的照片級渲染系統都是基於光線追蹤算法的，光線追蹤也多用於影視特效中做靜幀渲染。
而光線追蹤技術，準確的說是即時光線追蹤技術，一直遲遲不能應用在遊戲中，最根本的問題就是那恐怖的計算量。根據Intel的說法，要用光線追蹤渲染出達到現代遊戲的畫面質量，同時跑出可流暢運行的幀數，每秒需要計算大概10億束光線。這個數字包括每幀每像素需要大概30束不同的光線，分別用來計算著色、光照和其它各種特效。按照這個公式，在1024x768這樣的入門級分辨率下，786432個像素乘以每個像素30束光線和每秒60幀，硬體每秒就需要計算141.5億束光線，而最頂級的Core i7處理器每秒能處理的光線還不足千萬束。相比之下，電影行業可以不計時間成本、利用多個渲染集群伺服器去實現光線追蹤就簡單的多了。
即便如此，微軟還是在DirectX10中首次加入了光線追蹤(Ray Tracing)技術，為光線追蹤在3D遊戲中的應用提供了基礎，部分遊戲開始在局部畫面中嘗試加入即時光線追蹤，讓整個遊戲遊戲畫面看起來更加真實。
《雷神之錘3》已經開始嘗試加入光線追蹤特效
遊戲進入光追時代
2018年3月的GDC2018全球遊戲開發者大會上，微軟推出了一項DX12的新功能——DirectX Raytracing(DirectX光線追蹤，簡稱DXR)。通過DXR API，圖像設備就可以進行即時光線追蹤渲染。微軟希望DXR能夠取代當前的光柵化技術，EA、Remedy和Epic Games也表示會將DXR整合到自己家的遊戲和引擎中。
半年之後，NVIDIA正式推出了採用Turing架構的RTX 20系列顯卡，首次在遊戲中“完美”實現即時光線追蹤，而這完全得益於Turing架構中新增加的RT Core，也就是專門的光線追蹤渲染核心。NVIDIA在RTX顯卡中改變了光線追蹤渲染的工作流程，利用光線追蹤渲染特別適用於並行處理的特性，從Shader渲染器中分離出獨立的RT Core單元，專門用於光線追蹤渲染計算，極大的提高了光線追蹤渲染能力。以RTX 2080Ti顯卡為例，每個SM單元有一個專用的RT Core，總計68組，光線追蹤渲染能力超過10Giga Rays/s，而上一代Pascal架構GTX 1080Ti顯卡的渲染能力只有1.2Giga Rays/s，性能提升了9倍。正是因為這種硬體算力的巨大提升，才在遊戲中實現了可用的即時光線追蹤渲染效果。
回到文章開頭的疑問，光線追蹤是否是RTX系列顯卡的“特權”呢?答案是否定的，理論上所有能夠進行圖像渲染的設備都能進行光線追蹤渲染，差別只在於速度的快慢，是否能達到實際應用的標準。就像RTX系列顯卡發布初期，老對手AMD就曾表示“所有AMD顯卡都支持光追”，但至今卻依然看不到一款AMD顯卡能開啟光追特效，這並非AMD顯卡不支持光追，而是目前所有AMD顯卡在開啟光追特效之後都無法給玩家提供足夠流暢的遊戲體驗，獻醜不如藏拙。
而老黃的所謂“只有RTX支持光追”，準確來說應該是“目前只有RTX系列顯卡能在開啟光追特效下依然保證流暢的遊戲體驗”，即RTX顯卡是可實用的支持光線追蹤遊戲顯卡。而這種“語言遊戲”的目的也無非是要抬高NVIDIA新顯卡的身價，賣出更高的價格，畢竟商人的目的就是為了賺錢，奇貨可居自然可以自抬身價。
但AMD的那句：所有AMD顯卡都支持光追!對NVIDIA而言卻如魚鯁在喉，雖然NVIDIA成為了第一個吃螃蟹的人，但並非只有NVIDIA一家想吃螃蟹，AMD和Intel都在旁邊虎視眈眈;而且光線追蹤也並非NVIDIA的獨家技術，究根到底光追的開放權限掌握在微軟手裡(Win10&DX12)，遊戲是否支持光追又由遊戲開放商和遊戲引擎決定，NVIDIA只是為光追提供硬體支持而已，這個角色很重要但並非不可被替代。
Intel即將推出的Xe顯卡也將支持光線追蹤
在有了支持光追特效的遊戲和硬體之後，接下來就是擴大自己在光追生態圈裡的話語權，而對於硬體提供者，擴大自己話語權最直接的辦法就是提高硬體支持的數量——在和Intel、AMD的硬體競爭之中，誰能搶先實現“全民光追”誰就擁有更多的話語權，就能讓更多的遊戲開放商傾向自己。或許是出於這層市場戰略考量，NVIDIA搶先發布了GeForce425.31版本顯卡驅動，開放了GTX 16/10系列顯卡的光追支持，主動迎擊Intel和AMD，率先實現“全民光追”的市場布局。不過這種市場戰略也必然會影響到RTX 20系列顯卡的銷量，畢竟支持光追是新顯卡的最大賣點。
商人們之間的競爭，消費者永遠是得利者。光線追蹤技術的普及讓玩家獲得了更好的遊戲視覺體驗，NVIDIA開放老顯卡光追支持，玩家不用購買昂貴的RTX顯卡也能享受光追特效。那麽在實際遊戲中，GTX 16/10系列顯卡在開啟光線追蹤特效之後，又會給玩家帶來怎樣的遊戲體驗呢?
測試平台介紹
測試平台簡介
遊戲測試平台方面，我們選擇了微星的MPG Z390 GAMING PRO CARBON AC主機板，搭載一顆Intel的八代Core處理器i7-8700K，並將頻率超至4.7GHz;記憶體則選用芝奇的幻光戟8GBx2套裝，記憶體頻率為3000MHz。
微星MPG Z390 GAMING PRO CARBON AC主機板
測試顯卡方面，採用了微星的GTX 1660Ti、GTX 1660以及GTX 1080Ti、GTX 1070Ti、GTX 1070和GTX 1060(6G)顯卡。
在進行實際遊戲之前，讓我們先來看看基準測試得分。
3DMark Port Royal
3DMark Port Royal是3DMark推出的一項光線追蹤性能基準測試，在此之前僅NVIDIA的RTX 20系列顯卡才能運行，在更新驅動之後GTX 16系列和GTX 1060(6GB)以上顯卡同樣也可以進行這項基準測試。
GTX 1660Ti顯卡3DMark Port Royal跑分：1585
GTX 1660顯卡3DMark Port Royal跑分：1413
GTX 1080Ti顯卡3DMark Port Royal跑分：2149
GTX 1070Ti顯卡3DMark Port Royal跑分：1420
GTX 1070顯卡3DMark Port Royal跑分：1180
GTX 1060(6G)顯卡3DMark Port Royal跑分：803
3DMark Port Royal跑分對比
《古墓奇兵：暗影》遊戲實測
《古墓奇兵：暗影》是由Eidos Montreal製作的一款動作冒險遊戲，也是《古墓奇兵》系列重啟後的第三部作品。雖然目前支持光線追蹤的幾款遊戲中，《古墓奇兵：崛起》是發布最早的一款，但卻是最晚更新支持光線追蹤特效。
《古墓奇兵：暗影》光追效果對比
在《古墓奇兵：暗影》中，開啟/關閉光線追蹤，最明顯的變化就是陰影。關閉光追的情況下(左圖)，植物的陰影輪廓非常明顯，光是光影視影，界限分明;而開啟之後(右圖)，植物的陰影變得模糊，能感覺到影子就在那裡卻說不出光影的界限在哪裡，過渡非常自然。
《戰地風雲V》遊戲實測
《戰地風雲V》是由EA製作並發行的一款第一人稱視角射擊遊戲，是《戰地風雲》系列的最新作品，也是第一款加入光線追蹤特效的3A遊戲大作。
《戰地風雲V》光追效果對比
有種說法是：NVIDIA將光追中的陰影給了《古墓奇兵：暗影》，將反射給了《戰地風雲V》。從上圖可以看出一斑，開啟光追特效之後(右圖)，火焰在場景中反射效果更加真實，視覺差異非常大。
《戰慄深隧：流亡》遊戲實測
《戰慄深隧：流亡》是由4A Games工作室根據小說《地鐵2035》改編的一款第一人射擊遊戲，光線追蹤的加入讓遊戲的光影效果更佳逼真，為玩家打造了一個精彩絕倫的“地鐵”世界。
《戰慄深隧：流亡》光追效果對比
《戰慄深隧：流亡》可以說是目前最能體現光追效果的遊戲作品。未開啟光追的情況下(左圖)，遊戲畫面整體偏亮，玩家能夠比較輕鬆的識別出暗場景中的物體;而開啟光追之後(右圖)，遊戲場景瞬間換了一種風格，光暗變化巨大，視野變得狹隘，很多原來(不開光追時)可以看到的東西現在看不到了，遊戲的恐怖氛圍驟然提升。
結語：光線追蹤技術並非NVIDIA的獨家專利，更不是只有RTX顯卡才能使用的黑科技，GTX 16系列和老一代GTX 10系列顯卡開放光追支持也不過是做了原來就應該做的事情——說不定在老顯卡用戶在體驗過光追特效之後，因為無法忍受老顯卡的性能而去購買新顯卡，NVIDIA再賣一波RTX顯卡大賺一筆，也不是不可能的事情。
但無論如何，GTX 16/10系列顯卡開放光追支持，確實讓光追技術進入了一個嶄新的“全民時代”，玩家不需要購買昂貴的RTX顯卡也能親自體驗一下光追特效所帶來的視覺提升(能不能玩得爽是另一回事)，遊戲開放商也更有動力將光追技術引入自己的遊戲中，不至於辛辛苦苦作出的“酷炫吊炸天”淪為遊戲中的雞肋，製作出更多有光追特效的遊戲作品，從此光追的遊戲生態圈將會進入一個良性循環，這才是遊戲開發者和玩家所得到的最大利益。
最後我們將本次測試的內容製成了視頻，方便大家能夠更加直觀的了解新驅動下老顯卡開啟/關閉光追特效的差異。
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