شرح تقنية NVIDIA Ray Tracing RTX وتأثيرها على عالم الالعاب

دعنا نعود إلى طفولتنا للحظة، نتذكر تلك اللحظات التي كنا نجلس فيها أمام التلفاز، نراقب الرسوم المتحركة وأفلام الخيال العلمي بعيون مليئة بالدهشة والإعجاب، تلك العوالم الساحرة التي كانت تبدو لنا وكأنها حقيقة ملموسة، تلك الألوان الزاهية والأضواء المتلألئة التي كانت تجعلنا نشعر وكأننا جزءًا من تلك القصص، ولكن هل تساءلت يومًا كيف يتم خلق هذه العوالم السحرية على شاشة التلفزيون؟ كيف يتم تحويل الأفكار والخيالات إلى صور واقعية تحاكي الواقع؟ الإجابة تكمن في تقنيات الرسوميات الحاسوبية المتطورة، والتي تشهد تطورًا مذهلاً يوماً بعد يوم.

ومن أبرز هذه التقنيات تأتي تقنية NVIDIA Ray Tracing، قد يبدو هذا الاسم معقدًا بعض الشيء، ولكنه في الواقع يمثل ثورة حقيقية في عالم الرسوميات، تخيل أنك تنظر إلى مشهد طبيعي خلاب، كيف ترى الضوء ينعكس على سطح الماء، وكيف تتشكل الظلال على الأرض، وكيف تتفاعل الأجسام مع الضوء؟ هذه هي الطريقة التي تعمل بها تقنية Ray Tracing، فهي تحاكي سلوك الضوء في العالم الحقيقي بشكل دقيق للغاية، مما ينتج عنه صور واقعية مذهلة.

ولكن ما الذي يجعل هذه التقنية مميزة؟ لماذا كل هذا الضجيج حولها؟ الإجابة بسيطة: الواقعية المطلقة، فبدلاً من استخدام الحيل التقليدية لإنشاء الصور، تستخدم تقنية Ray Tracing حسابات معقدة لتتبع مسار كل شعاع ضوء فردي في المشهد، مما يؤدي إلى نتائج أكثر دقة وواقعية.

تخيل أنك تلعب لعبة فيديو، بدلاً من رؤية الشخصيات والأشياء كصور مسطحة، سترى كل تفصيل صغير، من انعكاس الضوء في عيون الشخصية إلى بريق المعدن على سلاحها، ستشعر وكأنك موجود فعليًا داخل اللعبة، وكأنك تستكشف عالمًا جديدًا، ولكن الأمر لا يتوقف عند هذا الحد، فتقنية Ray Tracing ليست مجرد أداة لإنشاء ألعاب فيديو أكثر واقعية، بل لها تطبيقات واسعة النطاق في العديد من المجالات، مثل تصميم الألعاب، والسينما، والهندسة المعمارية، والتصميم الداخلي.

في هذا المقال، سنقوم باستكشاف تقنية NVIDIA Ray Tracing بشكل أعمق، سنناقش مبادئ عملها، وتاريخ تطورها، وتطبيقاتها المختلفة، وكيف تغيرت هذه التقنية من طريقة تفاعلنا مع الأجهزة الرقمية، استعدوا لرحلة مثيرة لنتعرف على تقنية NVIDIA Ray Tracing، سواء كنت من محبي الألعاب، أو من المهتمين بالتقنيات الحديثة، أو حتى من أولئك الذين يتساءلون فقط عن كيفية عمل الأشياء، فإن هذا المقال سيقدم لك نظرة شاملة على واحدة من أهم التقنيات التي تشكل مستقبل الرسوميات الحاسوبية.

ما هي تقنية NVIDIA Ray Tracing؟

تعد تقنية NVIDIA Ray Tracing واحدة من أهم التطورات التي شهدها عالم الرسومات الحاسوبية في السنوات الأخيرة، تعتمد هذه التقنية على محاكاة سلوك الضوء في البيئة الواقعية، مما يؤدي إلى إنشاء تأثيرات إضاءة وظلال واقعية للغاية.

بدأت فكرة الـ Raytracing مع كروت GeForce RTX 20 التي شكلت نقلة كبيرة من كروت GTX التي سبقتها، وكانت الفكرة في الأساس في زيادة الواقعية عن طريق التحكم في الإضائات بشكل أفضل، وقد نجح الأمر في الكثير من الألعاب بداية من لعبة Shadow of Tomb Raider التي تُعتبر من أول الألعاب التي دعمت هذه التقنية.

كيف تعمل تقنية NVIDIA Ray Tracing؟

تستخدم تقنية NVIDIA Ray Tracing محرك رسومات يحدد مسار الأشعة الضوئية التي تصل إلى المشاهد (عينك) عن طريق العمل بالعكس وإطلاق الأشعة – واحدة لكل بكسل من شاشتك – في خط مستقيم من المشاهد والتقاط النقطة التي تتقاطع فيها الأشعة مع سطح رقمي، تحدد خصائص مادة سطح الكائن، مثل اللون والانعكاس والشفافية، لون الكائن وكيف يتفاعل مع الأشعة الضوئية، نظرًا لأن الأشعة تنتشر من المشاهد، فإن الإضاءة والظلال تتفاعل بشكل طبيعي عند تغيير زاوية المشاهدة.

تحسب تقنية NVIDIA Ray Tracing كيفية ارتداد الأشعة الضوئية عن الأسطح. كما يحدد مكان تكوين الظلال، وما إذا كان الضوء سينعكس من اتجاه آخر لإضاءة تلك المساحة. نتيجة لذلك، يمكن أن تنتج رسومات تتبع الأشعة ظلالًا ذات حواف ناعمة وناعمة – خاصة عندما يكون هناك أكثر من مصدر ضوء واحد في المشهد.

تمتاز تقنية NVIDIA Ray Tracing أيضًا بميزة فريدة تتمثل في قدرتها على محاكاة المواد الشفافة مثل الزجاج أو الماء، وكيف ينكسر الضوء عندما يمر عبر هذه الأشياء.

لا توجد تقطيع (Rasterization) ولا تظليل (Shaders)

تعتمد الرسومات الحاسوبية التقليدية على تقنية تسمى rasterization، والتي تحول العرض ثلاثي الأبعاد إلى إخراج ثنائي الأبعاد لشاشتك، ثم تعتمد الرسومات المرسومة على shaders معقدة لإعطاء المشهد إحساسًا بالعمق، مع تتبع الأشعة يمكنك خلق جو آخر من الرؤية والمشاهد المختلفة، لا تحتاج الى Shaders او شيء آخر لتحسين الصورة وتحصل على صورة مميزة في النهاية كأنها حقيقية.

مكثف الحوسبة (Computationally Intensive)

تقنية تتبع الأشعة ليست جديدة، ويمكننا أن نضمن تقريبًا أنك واجهت رسومات تتبع الأشعة من قبل، تستخدم هوليوود تتبع الأشعة في الأفلام لدمج المؤثرات الخاصة الرقمية بسلاسة مع الأفلام الحية. ومع ذلك، فإن تتبع الأشعة مكثف للغاية من الناحية الحسابية، ويمكن أن يستغرق أيامًا أو حتى أسابيع لمعالجة تلك المشاهد باستخدام جهاز طبيعي.

ماذا تحتاج لتشغيل NVIDIA Ray Tracing؟

تحتاج ان تدعم اللعبة هذه التقنية وهناك أكثر من 600 لعبة تدعم تقنيات RTX بالفعل، وستحتاج الى كارت RTX أيضًا، وطالما تستعمل انفيديا ستستعمل تعريفات انفيديا القوية، سواء كنت ستستعمل تعريفات Game Ready Driver الخاصة بالألعاب لتستفيد من هذه التقنية في كل الألعاب التي تحب، او ستستعمل تعريفات NVIDIA Studio Driver لتستعمل التعريفات مع تطبيقات المحتوى والإنتاجية.

تجربة تتبع الأشعة ظهرت معنا في لعبة مثل Alan Wake 2 عندما راجعناها وكان الفارق بين جهاز بكارت GTX وجهاز بكارت RTX عملاقًا، الأمر يستحق جدًا ان تُجرب تتبع الأشعة في ألعابك وفي كل شيء.

ما هي فوائد تقنية NVIDIA Ray Tracing؟

تقدم تقنية NVIDIA Ray Tracing العديد من الفوائد، منها:

• إنشاء تأثيرات إضاءة وظلال واقعية للغاية: يمكن لتقنية NVIDIA Ray Tracing إنشاء تأثيرات إضاءة وظلال لا يمكن تمييزها عن الواقع.
• تحسين جودة الانعكاسات والشفافية: يمكن لتقنية NVIDIA Ray Tracing تحسين جودة الانعكاسات والشفافية في الأجسام الرقمية.
• زيادة مستوى الواقعية في الألعاب: يمكن لتقنية NVIDIA Ray Tracing زيادة مستوى الواقعية في الألعاب، مما يجعلها أكثر غامرة.

أين تستخدم تقنية NVIDIA Ray Tracing؟

تقنية Ray Tracing هي ثورة في عالم الرسوميات الحاسوبية، وتستخدم في العديد من المجالات لتقديم تجربة بصرية أكثر واقعية ودقة. إليك بعض أهم المجالات التي يتم فيها استخدام هذه التقنية:

• ألعاب الفيديو: تعتبر تقنية Ray Tracing هي المستقبل لألعاب الفيديو، حيث تستخدم لتحسين جودة الرسوميات وتوفير تجربة لعب أكثر واقعية.
• الأفلام والسينما: تستخدم تقنية Ray Tracing في إنتاج الأفلام والمسلسلات لإنشاء تأثيرات بصرية مذهلة.
• الهندسة المعمارية والتصميم: تستخدم تقنية Ray Tracing لإنشاء تصورات واقعية للمباني والمنتجات.

أهمية تقنية NVIDIA Ray Tracing في الألعاب

تعد تقنية NVIDIA Ray Tracing ذات أهمية كبيرة في الألعاب الحاسوبية، يمكن لهذه التقنية أن تساعد في إنشاء ألعاب أكثر واقعية وغامرة، مما يجعلها أكثر جاذبية لللاعبين، الأضواء والإنعكاسات تعكس مدى جودة الرسومات ولا يمكن الاستعاضة عنها بالتقنيات المختلفة حتى وان استعملت أي تقنية مثل DLAA لتحسين جودة الصور والرسومات الخاصة باللعبة فهناك جزء كبير من احساس اللعبة مقترن بالإضاءة لذلك هذه التقنية مهمة.

أداء  NVIDIA Ray Tracing فى الالعاب

تؤثر تقنية NVIDIA Ray Tracing على أداء الألعاب، حيث يمكن أن تؤدي إلى انخفاض في معدل الإطارات، ومع ذلك، يمكن استخدام تقنيات مثل DLSS لتحسين الأداء، بشكل عام، تقنية NVIDIA Ray Tracing هي تقنية واعدة تتيح إنشاء صور أكثر واقعية في الألعاب. ومع ذلك، فإنها تتطلب بطاقة رسوميات قوية وتؤثر على أداء الألعاب.

في النهاية عندما تجرب أي لعبة تدعم تقنية تتبع الأشعة Ray Tracing ستشعر بأهمية التقنية فعلًا، مثل ان تستعمل NVIDIA Reflex وتشعر بالفارق البسيط في معدل الاستجابة سترى كيف تتحسن تجربة اللعبة، نفس الفكرة في Ray Tracing عندما تقوم بتشغيل تتبع الأشعة ستبدأ في رؤية الأثر الكبير على الألعاب وكيف تتحسن تجربتها البصرية بشكل كبير.