前些日子称霸游戏区的赛博朋克2077掀起了一场“赛博朋克”热潮，这款游戏融合了目前人类社会几乎所有的对前沿科技的幻想，比如生物安装机械义体、机械飞升、生物克隆和人工智能等。但其中最为人称道的，还是他特有的光线追踪技术，能够更加真实还原现实物理世界，让人有身临其境之感。

　　光栅化渲染难以实现效果

　　不得不说，自从NVIDIA图灵架构显卡在Gamescom2018大会上公布以来，原本在电影后期大规模使用的光线追踪就一直活跃在大众的热门话题里，甚至逐渐成为游戏领域最受关注的新技术。然而在此之前，电影、游戏中的游戏渲染引擎多数是以光栅化渲染为基本框架搭建的。

　　光栅化渲染技术是将一个复杂场景的渲染任务以物体为单位，划分为若干个子任务，每个物体由若干三角面组成，将这些三角面经过几何变换映射到屏幕的某些区域，然后将三角面覆盖的区域拆解成一个个的像素，这个拆解的过程就叫光栅化。在这个逐层拆解的过程中，下一层就会失去对上一层全局信息的了解，比如拆分成物体后，就不会知道场景里其他物体的存在，拆分成三角面后，也就无法得知其他三角面的信息，等到对每个像素进行着色时，甚至连该像素所在的三角面的信息也丢失了。这样拆解任务可以让渲染过程高度并行化，所以非常快，但是同时也因为全局信息的丢失，让光栅化渲染很难实现一些需要全局信息的渲染效果。

　　光线追踪需消耗大量算力

　　一般来说，人们总是喜欢把光线追踪和光栅化渲染作为相对的两个概念。

　　光线追踪是在2D（二维）屏幕上呈现3D（三维）图像的方法，是在场景中渲染光线和阴影的一种先进而逼真的方式，是电影和电视节目用来创造和融合令人惊叹的CG（计算机图形图像）作品与现实生活场景的工具。与光栅化渲染不一样的是，光线追踪把一个场景的渲染任务拆分成了从摄像机出发的若干条光线对场景的影响，这些光线彼此不知道对方，但却知道整个场景的信息。每条光线会和场景并行地求交，根据交点位置获取表面的材质、纹理等信息，并结合光源信息计算光照。

　　与光栅渲染相比，这是一种一劳永逸的方法，只需要建立合适的模型，计算机在拍摄照片时不再是被动地接收光，而是向物体发射若干条光线。这些光线会在视野内的物体上进行反射、散射、折射，直到到达光源或者反射到规定次数。然而，由于光线追踪通过模拟和追踪光源产生的每一条光线来工作，因此需要很大的算力才能真正渲染。

　　足够算法可创造逼真CG作品

　　算法考虑光线击中的位置，并计算交互和相互作用，就像人眼处理真实的光线、阴影和反射一样，光线撞击世界中对象的方式也会影响人们看到的颜色。从本质上讲，算法可以追踪光的路径，然后模拟光与计算机生成的世界中它最终击中的虚拟对象相互作用的方式。有了足够的计算能力，就有可能产生令人难以置信的逼真CG作品，几乎无法与现实生活区分开来。

　　如今，在为电影和电视节目开发CG时，光线追踪已经被广泛使用。这是因为工作室能够利用整个服务器场（或云计算）的能力来完成工作。但即便如此，这也是一个漫长而又费力的过程。

　　不过，尽管现在大多数的渲染还是由光栅化完成的，但至少在游戏中完全使用光线追踪照明引擎是可行的。因此，即使现在的结果不是令人极其兴奋的，但在未来，光线追踪一定会在影视及游戏的呈现方式上掀起一场彻底性的革命。（本报综合）