戰地5光線追蹤性能為何令人失望？

《戰地5》首發落地了NVIDIA RTX光線追蹤技術，各種測試紛紛出爐，整體看起來NVIDIA的光線追蹤首戰并不是很令人滿意，似乎沒有宣傳的那么美好。到底為什么呢？

今天要來談談的是大家都很熟悉的Eurogamer，他們雖然文章看起來總是很長，但是內容還是蠻詳實的，而且他們的版面圖片瀏覽應該是有特別的代碼，觀察效果對比很方便。

他們之前在測試《戰地V》光線追蹤性能的時候有談到很多細節，比如說性能部分，我們都知道盡管現在能跑光線追蹤的顯卡就三款：RTX 2070、RTX 2080、RTX 2080 Ti，但很明顯他們還有性能優化的空間，這方面Eurogamer在最近的文章中有談到很多，而且還邀請來自EA DICE的工程師Yasin Uluda來談到很多性能優化的問題。

比如說在這次的這篇文章當中，Eurogamer就提到在很多時候，游戲因為各種錯誤會渲染出遠遠比實際需要的多得多的光線，再加上其他的問題，所以會對性能有較大的負面作用。

比如說包圍盒（Bounding Box）錯誤而造成的性能流失，或是因為可破壞地形的渲染，或者是特定位置營造的假的上帝光（God Rays）、特定類型的植被都會造成性能的不必要流失，讓游戲渲染比實際需要的多得多的光線（Rays）。

所以在不同的地圖會有不同的表現，比如說沙地、泥土、雪地、巖石覆蓋較廣的地圖表現會稍高，但是在較為復雜的地圖，比如說我們測試的鹿特丹地圖，性能就會受到稍大的考驗。

這次跟Yasin Uluda的談話內容首先開場就是比較硬核的問題，我看原文都需要稍花些時間才能理解。首先開場的問題是，目前不用的四種光線追蹤選項：低、中、高、特高分別有哪些區別，而答案是這樣的：

Low: 0.9 smoothness cut-off and 15.0 per cent of screen resolution as maximum ray count.

Med: 0.9 smoothness cut-off and 23.3 per cent of screen resolution as maximum ray count.

High: 0.5 smoothness cut-off and 31.6 per cent of screen resolution as maximum ray count.

Ultra: 0.5 smoothness cut-off and 40.0 per cent of screen resolution as maximum ray count.

大家可以看到，四種選項最大的區別是前面的smoothness cut-off，還有后面的ray count。

喜歡研究圖形學的讀者們應該知道，圖形渲染跟現實的物理、數學是脫不開關系的，所以游戲畫面中看到的反射畫面、光線投射的背后都是復雜的積分公式，通過它們來定義物體的表面材質，并以此來定義反射情況。

最典型的就是表現光滑程度，之所以我們以前總是會覺得虛幻引擎3會表現比較黃、比較油，就是表面的材質定義有問題。

這里的前半句描述的smoothness cut-off就是指光滑程度，也就是用系數來描述光滑程度，0.9就是指那些比較光滑的表面，例如玻璃、鋁合金、銀，而如果有0.1的話，就應該是指巖石、水泥、石灰這些表面粗糙、很難反射的物體。

后半句則是描述分辨率與光線的關系，比如說1920*1080，簡略來看就是200萬像素，如果是1：1，或者是100%定義話，就是每像素對應一道光線，則同屏需要200萬以上的光線，15%則就是采集屏幕分辨率15%的光線。

所以簡單來說，特高畫質對應的是最繁多、最復雜的反射情況，而且需要繪制最多的光線，而反過來，低畫質則是對應最簡單、最少量的反射情況，而且需要繪制的光線最少。

但盡管如此，目前《戰地5》還是有使用不少不錯的性能優化技術的，比如說目前使用的Super Tiles，這是一種可以幫助實現重新指令光線的技術，這技術描述起來有點復雜，說簡單點就是利用相似的位置，能夠繪制類似的光線、三角形，對于材質緩存跟指令緩存都很友好，所以應該是一種減輕工作量的技術，尤其是對RT Core這種硬件級的加速核心很友好。

另外還有一些優化光照性能（Lighting Performance）的技術，能夠將不同的光照、立方貼圖做成類似方格坐標的架構，所以非陰影光照、陰影光照、箱式立方貼圖（Box Cubemaps，我其實不知道怎么翻譯），至于這樣有怎樣的效果沒有具體說，但最后就是會處理信息快一些。

此外還有NVIDIA提供的“Variable Rate Ray Tracing”。