實時光線追蹤渲染是今年遊戲技術的突破，近日NVIDIA為經典遊戲《Quake II》推出更新檔支援RTX渲染加速，ezone.hk驗證這款已經逾２０年前的FPS遊戲使用光線追蹤渲染後畫質及效能有多大變化。
NVIDIA為GF RTX系列顯示卡加入硬體光線追蹤渲染加速功能，已經開始有遊戲新作加入支援，比如是《Battlefield V》、《Shadow of the Tomb Raider》、《Metro Exodus》等，更多稍後推出的新遊戲，如《Call of Duty : Modern Warfare》、《Cyberpunk 2077》及《Wolfenstein: Youngblood》等亦已宣佈支援。近日NVIDIA LightSpeed Studios 就免費在 Steam 以及 nvidia.com 推出《Quake II RTX》。
《Quake II RTX》是全球首款具有完整路徑追蹤 (path-trace) 效果的遊戲，這是一種把陰影、反射、折射和其他所有光線效果整合成單一光線追蹤演算法的光線追蹤技術。這項成果為 id Software 於 1997 年發表、全球最受歡迎射擊遊戲帶來完全不同畫質感覺。《Quake II RTX》免費版包含前三個單人遊戲關卡。已經擁有完整版的的玩家亦可在安裝時指定遊戲原版檔案位置，令所有遊戲模式都具有路徑追蹤效果，包括多人對戰與多人合作模式。
要順利執行遊戲，玩家要擁有ＧＦ ＲＴＸ系列顯示卡，已安裝《Windows 10 May 2019 Update》、Game Ready Driver (430.86)或更新版本。由於遊戲是採用全光線追蹤渲染，對顯示核心要求極高，因此官方建議的顯示卡設定如下：
GF RTX 2060
1920x1080 / Global Illumination Medium
GF RTX 2070
1920x1080 / Global Illumination Medium
GF RTX 2080
1920x1080 / Global Illumination High
GF RTX 2080 Ti
1920x1080 / Global Illumination High
留意光線追蹤渲染是一個很廣泛的技術，可增強畫面的二次折射、畫面外景物反射、雲隙光（耶穌光）、全局照明等的真實感，每種運算都會消耗ＧＰＵ資源，全部混合使用會令現時第一代ＲＴＸ顯示卡負荷過高。在眾多特效中， Global Illumination(全局照明)是最消耗ＧＰＵ的渲染，它會為遊戲內所有物件進行光線粒子運算，影響附近一定距離物件的明暗色彩變化。目前不同遊戲使用的光線追蹤渲染功能都不一樣，亦會跟傳統渲染方式混合，以在渲染效能取得比較佳平衡。《Quake II RTX》則是整個採用純光線追蹤渲染，即使遊戲內的物件及多邊形相對簡單，仍然會令GPU負載極高。
進入遊戲後，選按Ｆ４會叫出環境設定頁，可手動設定天空光參數，太陽的來源、位置及時段等，Ｆ５鍵可打開ＶＩＤＥＯ頁面，開關個別渲染功能比較不同畫質，包括Global Illumination(全局照明)、雲隙光、光暈、貼圖等。遊戲以VULKAN API配上RTX指令集運行，亦可選用原裝OpenGL比較畫質。
啟用後可見武器表面金屬質感大幅改變、場景光暗亦完全改變，沒有方向光源或天空光的房間會全黑，要點亮照明棒才可看到周遭敵人。建築物及武器等會被天空的顏色實時影響，隨太陽位置而改變，火箭發射時尾部的火光更逼真、玻璃及水面有倒影反射。不過，由於光線追蹤渲染需進行雜訊消除功能來平滑光線粒子的隨機取樣點，亦會令畫面稍為顯得模糊，如幀速過低就會發現畫質瑕疵。
在 Core i5 9400F、GF RTX 2060系統下，執行最高畫質平均僅有 40FPS左右，視乎場景的動態光源變化，如果不斷循環太陽位置會拖低至25FPS，亦可見ＧＰＵ負載已達上限。
測試平台：
處理器：Intel Core i5 9400F
主機板：ASUS ROG STRIX Z370-G Gaming WI-FI AC
顯示卡：ASUS STRIX 2060 OC GAMING
記憶體：HYPERX DDR4 2933 8GB x2
SSD：KINGSTON A1000 480GB
作業系統：《Windows 10 Pro 64-bit》
驅動程式：NVIDIA《GeForce Driver 430.86》
解像度:1920x1080
GF RTX 2060 6GB @ 1080p
Global Illumination Off: 64fps
Global Illumination Low: 51fps
Global Illumination Medium: 44fps
Global Illumination High: 37fps
總括而言，首代具光線追蹤渲染卡速的顯示卡，並不足以應付現代遊戲引擎使用單一光線追蹤演算法的光線追蹤技術，仍然需要使用混合方式來改善效能。對遊戲開發者來說，現有「光柵化」（rasterization）渲染技術，已經可用各種技巧取得接近光線追蹤渲染的質感 ，例如熒幕空間環境光遮蔽（Screen Space Ambient Occlusion，SSAO）就有十分接近光線追蹤全局照明的表現。但它無法為視點以外的物件渲染，比如鏡面反射、動態光源陰影散射等，才需要局部啟用光線追蹤渲染。
Source:ezone.hk