上週末，《當個創世神》（Minecraft）展示了一段新影片，重點在於增加支援光線追蹤技術。
不同於以往看到的像素畫面，在這段影片，你會看到真實且富層次感的光影世界。光線穿過小孔，在室內牆壁打出一道柔和的光暈，橘紅色爐火閃耀四周牆壁，陽光直射下水面波光粼粼……這些高擬真的光線效果雖然在自然界理所當然，但在遊戲世界卻未曾如此真實。
▲ 《當個創世神》光線追蹤展示。
「之前的遊戲裡，你看到一塊發光的金子，它就是亮黃色的；但現在，你可能會在金子表面看到反射的人物影子。」《當個創世神》創意總監 Saxs Persson 介紹。
擅長技術分析的專業媒體 Digital Foundry 表示，這是他們迄今印象最深刻的光線追蹤展示，因為《當個創世神》遊戲本身建模並不復雜，反而能讓玩家更直覺感受到動態光線與四周環境的交互作用。
（Source：NVIDIA）
打造真實的遊戲世界是人類不斷追求的目標，以前曾討論「現有人機互動局限了玩家在虛擬世界做選擇」的問題，與之相對，歷經數十年演變的遊戲畫面，到這個世代似乎已走到極限。
畢竟，我們從 2D 進展到 3D、從 480P 標清走進 4K 乃至 8K 超高清，當初滿螢幕的馬賽克早已精確到人臉建模能數得清毛孔和髮絲，原本生硬的軀幹動作也基於動捕系統的流暢映射而幾可亂真。
但這幅拼圖其實還少了一部分，就是光線。
▲ 左邊為光柵化原理，右邊則是光線追蹤路徑。
過去，人們一直靠「光柵化」技術渲染物體，好比將電腦螢幕當成攝影鏡頭，「光柵化」技術就是將遊戲的 3D 場景和光影轉化為 2D 平面的畫素點，你看到的反射、陰影等效果，是靠後期加工或其他預渲染技術模擬的，效果生硬不說，也不完全符合現實世界的真實光線運作規則。
光線追蹤顧名思義，就是獲得追蹤光線路徑的能力，並藉助演算法處理、構建更逼真的光影效果。
比如在鏡子前刷牙，天花板的燈光打在人臉上，然後透過皮膚反射到鏡子，鏡子又會再反射，最終才會到達雙眼，可以說，被反射的對象也會影響看到的光線效果，這就是需要追蹤的光線路徑。
但完全從光源開始追蹤仍不實際，那意味著需要考慮很多條路徑，包括玩家看不到的部分，比較省資源的方法是從玩家視角出發，反向追蹤只會與玩家視線相交的光線路徑，就能有效降低計算壓力。
嚴格意義來說，光線追蹤技術並不是近幾年才興起的技術。早在 1972 年，紐約 MAGI 公司就曾開發名為 SynthaVision 的軟體，用於追蹤核輻射放射源頭，已涉及一部分光線追蹤概念。
此後，這項技術引入電影和影集 CGI 製作領域，原本追蹤核輻射的方法則轉換成追蹤光線，1982 年的迪士尼電影《創：光速戰記》已經能看到應用。
雖然過去 30 多年，光線追蹤已在電影和動畫製作扮演重要的角色，比如皮克斯旗下多部動畫，但電影的呈現方式在非互動性，所以製作時可透過大量伺服器，離線先將畫面渲染好，然後再輸出即可。
遊戲卻不同，既然是即時人機互動，意味著遊戲廠商無法效仿電影業的做法，而只能透過「即時渲染」的方式計算每幀畫面，背後代表著龐大的計算量。
以去年首批支援光線追蹤的《戰地風雲 5》為例，只要開啟光線追蹤，基本都會出現 20%~30% 幀率下降，等於犧牲性能換取好畫面，頂級顯卡尚且如此，更不要說那些連 60 幀都無法保證的中低階設備。
另外，就算算力支援，讓光線追蹤技術完全取代光柵化渲染仍不實際，短期內，遊戲業依舊使用混合渲染，讓光線追蹤重點渲染有直覺效果的場景。
反映到遊戲，便是爆炸後的火焰效果，以及大理石地板與積水這類能體現光線反射的場景，你才會肉眼感受到光線追蹤技術的特性，這種從「好」到「更好」的改變，似乎與原本所說的「重新定義遊戲畫面」相差甚遠。
事實上，光線追蹤調整的部分，和人物變得更精細、場景可破壞度更高並沒有太大關聯。如果遊戲本身已採用很成熟的光柵化特效，光線追蹤更像糾正原本錯誤繪製且不自然的光影，但對大部分不了解光學路徑的玩家來說，可能不會察覺這種原本就有的「BUG」。
想扭轉玩家的慣性認知，意味著光線追蹤技術需要大範圍普及，而這與遊戲開發商的支援力度息息相關。
我們確實看到越來越好的一面，經過今年 E3 和科隆遊戲展後，新一批 3A 遊戲對光線追蹤的態度明顯積極許多，包括《決勝時刻 4：現代戰爭》、《電馭叛客 2077》和《看門狗：自由軍團》等作品，都透過大場景展示強調光線追蹤技術對畫面的影響，大有成為主流作品標配的趨勢。
而《當個創世神》的展示更脫胎換骨。Digital Foundry 指出，《當個創世神》並未停留在反射、環境光遮蔽和全局光照等特定效果，而是提供純粹的路徑追蹤。這意味著幾乎沒有使用太多傳統光柵化，而是直接還原光線自身傳播方式，並展現與其他材質物體的相互作用。
當然，如開頭所說，這和《當個創世神》使用的簡單建模也有很大關係，不過展示片依舊能看到大量高清化的紋理材質，光線照射到金屬、大理石和積水 3 種表面會展現不同效果。
除此之外，微軟和 Sony 也都宣布，下一世代遊戲機都會從硬體層面支援即時光線追蹤，預計由 AMD 圖形晶片驅動。
有了兩大主機平台表態，以畫面為主打賣點的遊戲開發商就很難再保持觀望了。畢竟從遊戲開發者的角度說，一項新技術能否成為主流不僅取決於革新性，也要考慮玩家獲取成本和內容多寡。如果能出現在所有玩家手中，內容方的支援顯然十分必須。
開發《暴雨殺機》、《底特律：變人》的 Quantic Dream 公司 CEO 大衛‧凱奇（David Cage）近期接受 GameSpot 採訪時也表示，他希望開發商能跟進光照技術演變，而不只是追求解析度。
「過去我們追求圖像多邊形的數量，然後變成著色器和紋理，現在輪到光線了。雖然大家都在談論像 8K 這類解析度提升，但我寧願把注意力放在反射、陰影等光影效果，這將改變我們對光線的理解，讓人類進入更寫實的虛擬世界。」
我們距離真實的遊戲世界，又近了一步。
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