เหตุผลที่ Ray Tracing บนอุปกรณ์เคลื่อนที่สำคัญ
เรย์ tracing ช่วยปลดล็อกแสง แสงสะท้อน และเงาที่สมจริงเพื่อยกระดับการทำให้ผู้เล่นได้สัมผัสประสบการณ์ในโลกแฟนตาซีมืดมนของ Abyss of Dungeons แม้ว่ากราฟิกที่สวยงามจะเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ในเกมบนอุปกรณ์เคลื่อนที่ แต่การสร้างเอฟเฟกต์ที่สมจริงสูง เช่น ภาพด้วยระบบเรย์แคสต์ ก็ยังเป็นเรื่องที่ท้าทายอย่างมาก ที่ผ่านมา ข้อจำกัดด้านประสิทธิภาพของเกมบนอุปกรณ์เคลื่อนที่ได้จำกัดเทคนิคการแสดงผลขั้นสูง ทำให้คุณภาพของภาพต้องลดลงเมื่อเทียบกับประสบการณ์การใช้งานบน PC และคอนโซล
Krafton Abyss of Dungeons มีเป้าหมายเพื่อเอาชนะข้อจำกัดเหล่านี้ โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อผสานรวมเทคโนโลยีเรย์ tracing ซึ่งมักสงวนไว้สำหรับแพลตฟอร์มระดับสูง เข้ากับเวอร์ชันอุปกรณ์เคลื่อนที่ใน Unreal Engine 5 (UE5) ความพยายามนี้มุ่งเน้นที่การเพิ่มความสมจริงให้กับผู้เล่นด้วยการแสดงกราฟิกที่สมจริงและดูมีชีวิตชีวามากขึ้นบนอุปกรณ์เคลื่อนที่ ทีมต้องแก้ปัญหาคอขวดด้านประสิทธิภาพ ปรับใช้ไปป์ไลน์การแสดงผลที่ซับซ้อน เช่น Lumen ของ UE5 และตรวจสอบความเสถียรในฮาร์ดแวร์อุปกรณ์เคลื่อนที่ที่หลากหลาย ซึ่งถือเป็นก้าวสำคัญในการนำกราฟิกคุณภาพคอนโซลมาสู่เกมบนอุปกรณ์เคลื่อนที่
ก้าวกระโดดด้านภาพจากแรสเตอร์เป็นเรย์ทราซิชัน
แรสเตอร์แบบดั้งเดิมเป็นมาตรฐานการแสดงผลบนอุปกรณ์เคลื่อนที่เนื่องจากมีความเร็ว โดยโปรเจ็กต์วัตถุ 3 มิติไปยังหน้าจอ 2 มิติทีละพิกเซล วิธีนี้มีประสิทธิภาพ แต่ลดความซับซ้อนของการโต้ตอบของแสง ซึ่งทำให้เงาและการสะท้อนแสงดูไม่สมจริง
แต่การเรย์ tracing จะใช้วิธีการที่แตกต่างออกไป โดยจำลองเส้นทางของแสงจริงและคำนวณการโต้ตอบของแสงกับวัตถุ วิธีนี้ช่วยให้แสง เงา และภาพสะท้อนมีความแม่นยำและสมจริง อย่างไรก็ตาม ความสมจริงนี้ต้องแลกมาด้วยค่าใช้จ่ายด้านการคำนวณที่มากขึ้น การคำนวณเส้นทางและการโต้ตอบของรังสีแต่ละเส้นต้องใช้กำลังการประมวลผลอย่างมาก
การเปรียบเทียบการแรสเตอร์กับ Ray Tracing
ตารางต่อไปนี้จะสรุปความแตกต่างที่สําคัญระหว่างการแรสเตอร์กับเรย์Tracing
| ฟีเจอร์ | การแรสเตอร์ | Ray Tracing |
|---|---|---|
| ความเร็ว | เร็ว | ช้า |
| ความสมจริง | ต่ำลง | สูงขึ้น |
| การใช้ทรัพยากร | ต่ำ | สูง |
การใช้ทรัพยากรที่เข้มข้นนี้ทำให้เกิดปัญหาสําหรับอุปกรณ์เคลื่อนที่ซึ่งมีความสามารถในการประมวลผลจํากัดเมื่อเทียบกับเดสก์ท็อป ข้อจำกัดนี้ทำให้การนำเรย์ทราซิงในแพลตฟอร์มอุปกรณ์เคลื่อนที่ประสบปัญหามาโดยตลอด
การเลือกและการใช้ Ray Tracing ใน Android: แนวทางที่เป็นระบบ
เราได้พิจารณา 2 วิธีหลักในการใช้งาน Ray Tracing บน Android ด้วย Vulkan ได้แก่ Ray Queries และ Ray Pipeline การค้นหาด้วยเรย์เป็นแนวทางที่ง่ายกว่า ซึ่งช่วยให้จัดการเรย์ด้วยตนเองภายในชิลด์ได้ ซึ่งผสานรวมเข้ากับระบบที่มีอยู่ได้ง่ายกว่า
อย่างไรก็ตาม Ray Pipeline เป็นโซลูชันที่ปรับขนาดได้มากขึ้น ซึ่งช่วยให้ Vulkan จัดการการพาย Ray และการตีจุดตัดได้ แม้ว่าในตอนแรก Ray Queries จะเร็วกว่าเล็กน้อยในฉากที่เรียบง่าย แต่ Ray Pipeline แสดงให้เห็นถึงความสามารถในการปรับขนาดและประสิทธิภาพที่ดีขึ้นสำหรับแอปพลิเคชันเรย์ทราซิชันที่ซับซ้อนมากขึ้น จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการพัฒนาในระยะยาวและความต้องการด้านภาพที่ซับซ้อน เราเลือกที่จะสร้างสมดุลระหว่างความง่ายในการพัฒนาในช่วงแรกกับความสามารถในการปรับขนาดและประสิทธิภาพโดยรวมในอนาคต โดยมุ่งเน้นที่ความสมบูรณ์ของภาพในระยะยาวของเกม
การปรับตัว Lumen ของ UE5 สำหรับอุปกรณ์เคลื่อนที่: งานที่ยิ่งใหญ่
Lumen ซึ่งเป็นระบบการสะท้อนแสงและการจัดแสงโดยรวมแบบเรียลไทม์ของ UE5 ได้ปฏิวัติการจัดแสงในสภาพแวดล้อมของเกม แต่เดิมเกมนี้ออกแบบมาสำหรับ PC และคอนโซลประสิทธิภาพสูง ไม่ใช่อุปกรณ์เคลื่อนที่ ความซับซ้อนและข้อกำหนดด้านทรัพยากรของ Lumen เป็นปัญหาสำคัญในการผสานรวมกับอุปกรณ์เคลื่อนที่ การปรับเปลี่ยน Lumen สำหรับ Android จำเป็นต้องมีการแก้ไขไปทั่วทั้งไปป์ไลน์การแสดงผลและคอมไพเลอร์ Shader ของ UE5 รวมถึงการเพิ่มประสิทธิภาพ Acceleration Structure (AS) เพื่อจัดการข้อมูลฉากที่ซับซ้อนอย่างมีประสิทธิภาพ ทีมของเรามุ่งมั่นที่จะปิดช่องว่างนี้เพื่อให้อุปกรณ์เคลื่อนที่สามารถจัดการการคำนวณแสงที่ซับซ้อนของ Lumen ได้โดยไม่ลดประสิทธิภาพหรือความเสถียร การทำงานเพื่อปรับให้เข้ากับอุปกรณ์เคลื่อนที่นี้ยังช่วยพัฒนาโค้ดเบสอย่างเป็นทางการของ Unreal Engine ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อชุมชนนักพัฒนาเกมในวงกว้างและช่วยเพิ่มความสามารถในการแสดงผลบนอุปกรณ์เคลื่อนที่
เงาและแสงสะท้อนจาก Ray Tracing: ยกระดับภาพให้สมจริงยิ่งขึ้น
การใช้เงาด้วยระบบเรย์ทราซิชันเกี่ยวข้องกับการติดตามรังสีแสงจากพื้นผิวไปยังแหล่งกำเนิดแสงโดยตรง ซึ่งให้ความแม่นยำมากกว่าแผนที่เงาแบบดั้งเดิม กระบวนการนี้ประกอบด้วยช่วงก่อนผ่านการตรวจหาความลึก เงาจาก Ray Query การตัดสัญญาณรบกวน และการผสานรวมเข้ากับช่วงผ่านการจัดแสง การสร้างเงาที่นุ่มนวลได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยใช้เรย์เพียงเส้นเดียวที่มีการสั่นไหวตามด้วยการปรับลดสัญญาณรบกวน สำหรับภาพสะท้อน ทีมได้นํากระบวนการแบบหลายขั้นตอนมาใช้ ซึ่งรวมถึงการส่งผ่าน G-Buffer, การจัดเก็บข้อมูลการสะท้อนและ Hit ของ Ray Tracing, การแปลงรหัสวัสดุ, การส่งผ่านความละเอียด (การสร้างภาพสะท้อน) และการส่งผ่านการผสม (การผสานภาพสะท้อนเข้ากับฉากหลัก) การเพิ่มประสิทธิภาพ เช่น การอ่านข้อมูลย้อนกลับของ CPU, วิธีการแบบไทล์, การรวมอินสแตนซ์เป็นกลุ่ม และการสร้าง AS แบบไม่พร้อมกัน ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพและลดค่าใช้จ่ายได้อย่างมาก ซึ่งสอดคล้องกับลักษณะที่ต้องใช้ทรัพยากรจำนวนมากของกระบวนการเหล่านี้ในอุปกรณ์เคลื่อนที่
ผลกระทบต่อประสิทธิภาพและกลยุทธ์การเพิ่มประสิทธิภาพ
ผลกระทบด้านประสิทธิภาพของการเรย์ tracing โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับภาพสะท้อนนั้นขึ้นอยู่กับฉากเป็นอย่างมาก ในฉากที่มีพื้นผิวสะท้อนแสงขนาดใหญ่ ภาพสะท้อนอาจกินเวลาเฟรมเป็นส่วนใหญ่ (30-40%) การเพิ่มประสิทธิภาพเป็นสิ่งสําคัญอย่างยิ่งในการทําให้เรย์ tracing ใช้งานได้จริง ทีมได้ใช้เทคนิคต่างๆ มากมายเพื่อลดค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมและเพิ่มประสิทธิภาพ เช่น ใช้วิธีการแสดงผลแบบไทล์เพื่อลดการประมวลผลที่สูญเปล่า การจัดกลุ่มอินสแตนซ์ของวัสดุและรูปทรงเรขาคณิตเดียวกันเพื่อลดการเรียกใช้การวาด สร้างโครงสร้างการเร่งความเร็วสำหรับรูปทรงเรขาคณิตที่มองเห็นได้เท่านั้น และใช้การประมวลผลแบบไม่พร้อมกันสำหรับการสร้าง AS กลยุทธ์เหล่านี้ช่วยลดเวลาในการประมวลผลและลดภาระของ GPU ได้มาก ทำให้เรย์ tracing แบบเรียลไทม์เป็นไปได้บนฮาร์ดแวร์ของอุปกรณ์เคลื่อนที่
อ่านเพิ่มเติม
Abyss of Dungeons ของ Krafton แสดงให้เห็นว่าการปรับใช้และการเพิ่มประสิทธิภาพอย่างมีกลยุทธ์ช่วยให้นำเทคนิคการแสดงผลระดับไฮเอนด์อย่างเรย์ tracing มาใช้กับแพลตฟอร์มอุปกรณ์เคลื่อนที่ได้ ทีมปรับใช้ระบบ Lumen ของ UE5, ติดตั้งใช้งานโซลูชันการแสดงผลที่กำหนดเอง และแก้ปัญหาทางเทคนิคต่างๆ ได้อย่างประสบความสำเร็จเพื่อมอบประสบการณ์การเล่นเกมที่ปรับปรุงภาพให้ดียิ่งขึ้น ความพยายามนี้ไม่เพียงปรับปรุงความสมจริงของภาพใน Abyss of Dungeons เท่านั้น แต่ยังให้ข้อมูลเชิงลึกและเทคนิคอันล้ำค่าสำหรับการพัฒนาเกมมือถือในอนาคตด้วย กิจกรรมนี้เน้นย้ำถึงพลังของการทำงานร่วมกันระหว่างนักพัฒนาเกมและผู้ให้บริการเทคโนโลยีเพื่อสร้างนวัตกรรมและยกระดับประสบการณ์การเล่นเกมบนอุปกรณ์เคลื่อนที่ให้ใกล้เคียงกับคุณภาพที่พบใน PC และคอนโซลมากขึ้น ดูรายละเอียดการเพิ่มประสิทธิภาพการฝึกเรย์ในเว็บไซต์ของนักพัฒนาแอป Samsung