本文深入探讨光线追踪技术在3D游戏中的应用，特别是在环境光漫反射处理上的突破，以《地铁逃离》为例，展示了光追如何提升画面真实感。同时，文章对比分析了《战地5》和《古墓丽影暗影》中光追的不同效果。
在 老黄的皮夹克和他的光线追踪GPU 文章中，冬瓜哥向大家介绍了光线追踪技术。光追的确可以让画面达到非常逼真的程度。对于目前的3D游戏来讲，模型、贴图都可以做到极度精致，模型变得精致之后，在顶点矩阵变换、透视、曲面细分等渲染步骤中的计算量都会增加，但是对于目前的GPU来讲，问题都不是很大。而最影响画面逼真度的，其实是光照的处理，也就是根据光源计算出物体表面各处的亮度这一步之后，会让画面有质的提升。
对于光照处理，在3D渲染历史上，也是逐步演进的，一开始只是简单的大颗粒表面同一种亮度，物体表面凹凸细节无法提现，后来有了bump map，视差贴图，浮雕贴图等等各种算法技术来处理，能够显示出物体表面斑驳的阴影。
另外就是物体的投影，这个其实比较好处理，但是如果你仔细观察身边的物体就会发现，物体的投影边缘并不是清晰锐利的，两个靠近的物体之间会在接触点周围有弥漫性渐变的阴影，而这种阴影是经过现实中的光线在物体表面多次反射、折射、透射而成的，被物体遮挡住的地方会更加暗淡。如果完全模拟这种过程，需要极大运算量。于是人们发明出简化的模拟算法，叫做环境光遮蔽，这些算法需要人为的根据经验调节被遮挡部分的亮度参数。如下图。
环境光遮蔽技术让画面有一次得到质的提升。我们上面介绍的各种光照处理技术，无一例外都需要人为经验和细调参数，很复杂。于是人们想到了一劳永逸的光照处理方式，那就是光线追踪。这个转变犹如人工智能的发展一样，一开始靠一堆统计学家拟合各种曲线，快速找到近似解，而随着处理器算例增强后，人们干脆让机器来穷举迭代出近似解，更加无脑化处理。
目前光追应用效果最佳的游戏，冬瓜哥认为是《地铁 逃离》，其主要应用在了环境光漫反射方面，画面有质的飞跃。看看下面的对比，哪张是开了光追的，大家可以自行感觉，欢迎留言讨论。
还有一些应用了光追技术的游戏，比如《战地5》和《古墓丽影 暗影》，前者主要用作反射处理，模拟逼真的水面、玻璃、光滑表面对周围物体的物理精确反射效果，但是这势必导致游戏成为水世界，到处都是水洼，就为了展示光追技术，其实，逼真的水面反射，如果做精细一些，是完全没必要用光追的，但是漫反射和光遮蔽如果不用光追则效果会大打折扣，这就是冬瓜哥对《地铁 逃离》比较吹捧的原因。而后者则基本上是忽悠人，游戏中没有任何光追效果。
然而支持光追硬加速的GPU动辄七八千块，老黄为了推光追，竟然找到了国产游戏开发商。第一个宣称支持RTX的是网易的网游《逆水寒》，画面是不错，但是据说连呼吸都收费，但是自从去年七八月份宣称要支持以来，一年多了竟然一点动静也没有，只有一个3GB多的演示动画，2080Ti显卡上4K分辨率下60帧左右，流畅度还可以，但为什么就是不出RTX补丁呢，只是处理反射，相比漫反射和光遮蔽简直太简单了，这一点老黄要给个说法，否则买了日常花屏的2080ti上车的人怎么交代。
最近，《剑网3》也和老黄一拍即合，就不知道支持RTX的版本要等到猴年马月了。
也许老黄的策略可能只是用这些游戏公司当个幌子，虚晃一枪出个演示让大家兴奋一阵，然后就没有然后了。想到这里就不由得想起了AMD，坐拥比N卡高不少的硬件规格，软件和生态上愣是做不起来，就让老黄在这一家独大，啥时候翻身，是个问题。
本文知识点，在《大话计算机》一书中第8章全部都有（光追底层原理除外）。
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博主简介：冬瓜哥，《大话计算机》与《大话存储 终极版》、《大话存储 后传》图书作者。多项专利发明人。
现任某半导体公司高级资深架构师。
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