تفاوتی که رهگیری پرتو در ایکس باکس سری ایکس ایجاد می‌کند

مشخصا یکی از برجسته‌ترین ویژگی‌های کنسول ایکس باکس سری ایکس، پشتیبانی از رهگیری پرتو است. این قابلیتی بسیار هیجان‌انگیز است و بازی‌هایی که تا به امروز به کمک رابط برنامه‌نویسی وولکان روی کارت‌های RTX انویدیا اجرا شده‌اند، رهگیری پرتویی جاه‌طلبانه‌تر از آنچه تصور می‌کردیم امکان‌پذیر باشد داشته‌اند. حالا در این مقاله مروری می‌کنیم بر تفاوتی که رهگیری پرتو در کنسول نسل بعد مایکروسافت ایجاد خواهد کرد. برای درک بهتر مطلب پیشنهاد می‌کنیم ابتدا مقاله «ایکس باکس سری ایکس دقیقا چقدر قدرتمند است؟» را مطالعه کنید.

ایکس باکس سری ایکس بر مبنای معماری RDNA 2 شرکت AMD ساخته شده که به صورت کامل از استاندارد DXR Tier 1.1 پشتیبانی می‌کند و مشابه هسته رهگیری پرتو تورینگ، قادر به شتا‌ب دادن به ساختارهایی است که BVH نامیده می‌شوند و برای نقشه‌برداری دقیق حرکت پرتوهای نور و نقاط برخوردشان در برابر هندسه محیط ضروری هستند. به صورت خلاصه، به همان شکلی که نور در دنیای واقعی می‌جهد، شتاب‌دهی سخت‌افزاری برای نقشه‌های رهگیری پرتو، مسیر حرکت و نقاط برخورد نور را با نرخ ۳۶۰ میلیارد نقطه برخورد در ثانیه محاسبه می‌کند.

بدون شتاب‌دهی سخت‌افزاری، همین کار را می‌شد از طریق شیدرها هم انجام داد،‌ اما همین کار به تنهایی نیازمند قدرت پردازشی ۱۳ ترافلاپسی که ۱ ترافلاپس از مجموع قدرت پردازشی ۱۲ ترافلاپسی دستگاه بیشتر است. این را اندرو گوسن، معمار سیستم سری ایکس می‌گوید:

برای ایکس باکس سری ایکس، این وظیفه به سخت‌افزاری مخصوص سپرده شده و شیدرها می‌توانند با پرفورمنس کامل به صورت موازی عمل کنند. به بیان دیگر، سری ایکس می‌تواند به هنگام رهگیری پرتو، به پرفورمنسی معادل ۲۵ ترافلاپس برسد.

پرداخت بیشتر به این موضوع مهم است. درحالی که وظایف مختلف می‌توانند به صورت همزمان دنبال شوند، محاسبه ساختار BVH تنها یکی از بخش‌های پروسه رهگیری پرتو است. شیدرهای استاندارد در پردازشگر گرافیکی هم باید در کار دخیل شوند، بنابراین المان‌هایی مانند محاسبات نوری همچنان روی شیدرهای استانداردهای انجام می‌شوند و رابط برنامه‌نویسی DXR هم مراحل تازه‌ای را به خط لوله پردازشگر گرافیکی اضافه می‌کند تا کار بهینه‌تر انجام شود.

بنابراین بله، رهگیری پرتو معمولا کاهش در پرفورمنس به همراه می‌آورد که شواهدش در تمام ابعاد کنسول دیده خواهد شد، اما با مزایای طراحی ثابت برای کنسول‌های بازی انتظار می‌رود توسعه‌دهندگان به شکلی سختگیرانه‌تر بهینه‌سازی کنند و همینطور دست به نوآوری بزنند. خبر خوب اینکه مایکروسافت دسترسی سطح پایین را برای سخت‌افزار شتاب‌دهی به رهگیری پرتو اعمال کرده است.

«آنچه دستگاه را بیشتر به استانداردهای پی‌سی نزدیک می‌کند ارائه قدرت و انعطاف‌پذیری بیشتر به توسعه‌دهندگان است.» گوسن ادامه می‌‎دهد: «به سنت دیرینه کنسول‌ها، ما از برنامه‌نویسی مستقیم استفاده کرده‌ایم که از ساخت‌وساز BVH آفلاین و بهینه‌سازی پشتیبانی می‌کند. با این بلوک‌های ساخت‌وساز، انتظار داریم رهگیری پرتو بستری برای گرافیک محشر و ابداعات عالی از سوی توسعه‌دهندگان در تمام طول عمر کنسول باشد.»

البته که شنیدن کی بود مانند دیدن. بخش دیجیتال فاندری وب‌سایت یوروگیمر در جریان حضورش در مقر مایکروسافت در ردموند توانسته یک ورژن بسیار ابتدایی از دموی فنی Minecraft DXR همراه با رهگیری پرتو را در ایکس باکس سری ایکس مشاهده کند. این دمو براساس کد Minecraft RTX ساخته شده که در گیمزکام قبلی به نمایش درآمد و علی‌رغم اجرایش روی یک پردازشگر گرافیکی متفاوت، شباهت بسیاری به همان نسخه دارد.

این یعنی به نکته‌ای خنده‌دار رسیده‌ایم: کدنویسی انویدیا در حال اجرا روی سخت‌افزاریست که توسط AMD ساخته شده. آنچه موضوع را تحسین‌برانگیز می‌کند اینست که مسیر تمام پرتوهای نوری به صورت کامل رهگیری شده است. تمام محیط رهگیری پرتو شده است و این یعنی با وجود محدودیت‌های رایج در قدرت پردازشی و بودجه یک کنسول، ایکس باکس سری ایکس قادر به ارائه رهگیری پرتو به شکلی جاه‌طلبانه است و این‌کار را به صورت بلادرنگ (Real-Time) انجام می‌دهد.

Minecraft DXR بیانیه‌ای از سوی مایکروسافت است که می‌گوید دستگاه قادر به رهگیری پرتو سراسری است، اما در عین حال باید منتظر استفاده از این تکنولوژی به اشکال گوناگون نیز باشیم. مایک رینور، مدیر فنی استودیو Coalition، سازنده بازی Gears 5 می‌گوید:

ما رهگیری پرتو مبتنی بر پردازش را در Gears 5 داریم، ما سایه‌ها را رهگیری پرتو کرده‌ایم. اما برایمان جالب است بدانیم چطور سخت‌افزار رهگیری پرتو قادر به ارائه چنین تکنیک‌هایی و بعد استفاده از هسته‌های DXR خواهد بود.