从PS5已公布的游戏来看现阶段主机游戏的光线追踪技术

      【11.1更新】官方确认《恶魔之魂 重制版》不支持光线追踪。

      PS5 发布会已经落幕，其中展示的游戏中有数款采用了光线追踪的相关技术。这也是光线追踪技术在 PS5 上的首次展示。此前 PC 上的光线追踪技术开销巨大，动辄就降低两位数百分点的帧数，主机在这方面能做出怎样的突破呢？Digital Foundry 近日对这些游戏画面进行了技术解析，让我们来看看目前 PS5 的光线追踪表现如何。

      注：由于《恶魔之魂 重制版》《蜘蛛侠 迈尔斯》官方表示运用了光线追踪技术，但当前公布的内容无法分析出结果。

GT赛车7

      《GT赛车7》毫无疑问使用了光线追踪的技术，从游戏中很多物体的反射以及车身反射就能看出来。

      拿《极限竞速 地平线4》作例子，如今的反射技术——立方贴图反射会捕捉周遭环境然后绘制在车身表面。这种做法会失去自身物体元素的反射。《GT赛车7》达到了另一种层次：环境反射恰当地绘制在车体表面，不在屏幕画面中的元素以及车体自身元素也反射了出来。

      这对于玩家驾驶的车辆材质表现是显著的升级之处。正确的反射才能带来精确的材质视觉效果还原。像玻璃这样的材质也有了光线追踪反射。这应该是《GT赛车》首次能够通过后视镜看到玩家驾驶员和车辆内饰的作品。《GT赛车 Sport》的后视镜就像车辆尾部的摄像头一般。

      本作以原生 4K+60 帧的目标去渲染，这样对于性能开销很大的光线追踪就需要一些创新的用法。首先，有光线追踪反射的画面部分的分辨率为 4K 的四分之一，即 1080P，显著减少了所需的性能资源。这点从镜面反射范围的边缘可以看出,

      另一方面，从反射部分的锯齿情况看非常像棋盘渲染，可能反射部分的实际分辨率比 1080P 更低。这种方式的一个代价是任何反射程度高的镜面区域边缘都会有低分辨率的感觉。或许 Polyphony 想通过这样的方法来保证更高的帧数，类似的技术技巧在 PC 版《地铁 离乡》中的实时光线追踪全局光照有见到过。

      这种策略就是在有限的光追硬件资源的前提下，换取最高的视觉表现回报。在现实当中，除非表面是很光滑的镜面，否则几乎任何粗糙的表面都会让反射效果看起来是模糊的。这样的效果需要更多光线被追踪，会带来大量的资源消耗。

      一个办法就是按照完美情况下的反射去处理，然后用低资源消耗的后处理技术来模拟出这种效果。《GT赛车7》大概遵循着这种优化方式。比如图中的场景，你会发现所有反射效果都是同样的锐度，不会根据不同物体每个材质的类型去改变锐化强度。

瑞奇与叮当 裂缝

      由 Insomniac 开发的《瑞奇与叮当 裂缝》是另一款使用了光线追踪技术的游戏。开发者告诉 DF，该作的光线追踪反射用在了叮当的身上（你可以看到它的下巴反射出了自己身体的样子）。

      但在其他一些游戏场景中，DF 也发现了光线追踪的应用。比如 Gameplay 演示中的金属地面。可惜的是这部分目前还没有高质量的视频可以仔细观察，但从低质量视频当中也能看出一些端倪。

      和《GT赛车7》的处理方式类似，该作也是在整个表面上使用统一的反射级别。不过有趣的是有不少物体看起来没有被反射出来，可能是早期版本 Demo 的 bug，也可能是为了节省硬件资源。

      这里之所以做出后者的猜测是因为，移动物体或快速变换物体在光线追踪需要通过 GPU 实时重构光线追踪加速架构，动态物体相比静态物体消耗的光追算力资源要多得多。这个 Demo 里可以看到不少元素在破碎后就丢失了光追反射。

Stray

      基于虚幻引擎 4 开发的《Stray》也用到了光线追踪。虚幻引擎 4 提供了非常出色准确的光线追踪效果支持。

      像机器人理发师（姑且这么叫）和顾客的场景中，角色面前的镜子反射效果非常准确，把非屏幕显示元素也反射了出来。这面镜子也并不是很干净，反射的清晰度会随着表面质感的变化而变化，看起来非常出色。

      场景转向房间外部较大区域后，效果仍旧很棒。阴影的质量非常高，或许有用到光线追踪阴影。

Pragmata

      Capcom 用 RE 引擎做出的《Pragmata》是最后一个例子。分析使用的 Capcom 在 YouTube 上传的视频，游戏又登录 PS5、Xbox Series X 和 PC，因此不确定这段 Demo 运行在哪款机器上。

      在公布的预告中运用了两种类型的光线追踪，一个就是很明显的光线追踪反射，比如小女孩瞳孔的反射，以及反射出睫毛的眼球。

      这些反射透露出的一个很有趣的地方就是 Capcom 的技术团队使用了类似《战地5》的屏幕空间反射（Screen-Space Reflections，SSR）混合光线追踪反射的方案。像人物的眼睛或者是地上的水坑这种比较亮的表面才会使用光线追踪反射，街道上的其他元素都使用了 SSR。

      第二个光线追踪技术就是光线追踪全局光照。主角走过那辆黄色出租车时表现得最为明显，从出租车表面弹射的光线反映到了主角宇航服的表面，使其略微泛黄。主角的手臂略微抬起时，因遮挡在身上形成的阴影效果非常棒。

      不过从中还是可以看出，人物身上的间接光照噪点很多，这是实时光线追踪未进行很好的去噪导致的结果（图片有压缩，可能看不出来）。

      DF 表示《Pragmata》是 PS5 发布会上光线追踪表现最出色的游戏，巧妙地降低光线追踪反射的消耗，而将资源让给真正改变游戏观感的实时全局光照。

      从这些游戏来看，光线追踪已经由更多的开发者进行探索和尝试，未来的游戏在该技术的表现下会获得怎样的效果，真的令人非常期待。