วงการเกมพยายามไล่ตามการพัฒนาระบบแสงแบบ Global Illumination ที่มีประสิทธิภาพมาหลายทศวรรษ ล่าสุด Path of Exile 2 ได้นำเสนอนวัตกรรมเทคโนโลยีด้านแสงที่เรียกว่า Radiance Cascades ซึ่งพัฒนาโดย Alexander Sannikov โดยสัญญาว่าจะมอบประสิทธิภาพที่น่าประทับใจด้วยต้นทุนการประมวลผลที่คงที่
การปฏิวัติวิธีการจัดการแสงครั้งใหม่
ตามข้อมูลจากนักพัฒนา Path of Exile 2 เทคนิค Radiance Cascades สามารถทำงานได้อย่างยอดเยี่ยม โดยระบบ Global Illumination ใช้เวลาประมวลผลเพียง 0.8 มิลลิวินาทีสำหรับฉากความละเอียด 4K บนการ์ดจอ NVIDIA RTX 4090 สิ่งที่น่าสนใจเป็นพิเศษคือประสิทธิภาพนี้จะคงที่ไม่ว่าฉากจะซับซ้อนเพียงใด
คุณสมบัติและประโยชน์หลัก
- ไม่มีความหน่วง : ต่างจากระบบแสงแบบดั้งเดิมที่ต้องพึ่งการสะสมข้อมูลตามเวลา Radiance Cascades ให้ผลลัพธ์แบบทันที เหมาะสำหรับเอฟเฟกต์ที่เคลื่อนไหวเร็ว
- เป็นมิตรกับนักออกแบบ : ระบบจัดการแสงทางอ้อมโดยอัตโนมัติ ทำให้เอฟเฟกต์อนุภาคและองค์ประกอบเคลื่อนไหวอื่นๆ เปล่งแสงได้โดยธรรมชาติโดยไม่ต้องทำงานเพิ่มเติม
- ประสิทธิภาพคงที่ : ต้นทุนการประมวลผลคงที่ในทุกฉาก ทำให้นักพัฒนาสามารถคาดการณ์ประสิทธิภาพได้
การนำไปใช้งานทางเทคนิค
ระบบทำงานโดยสร้างลำดับชั้นของ Cascade ซึ่งเป็นตาข่ายของจุดตรวจจับแสงที่บันทึกข้อมูลแสงในความละเอียดต่างๆ แต่ละระดับของ Cascade จะแลกเปลี่ยนระหว่างความละเอียดเชิงพื้นที่และมุม ทำให้สามารถจับรายละเอียดของแสงทั้งใกล้และไกลได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ข้อจำกัดในปัจจุบัน
จากการอภิปรายในชุมชน มีประเด็นที่น่าพิจารณาดังนี้:
- ข้อจำกัดของพื้นที่หน้าจอ : ในการใช้งานปัจจุบัน เทคนิคนี้คำนึงถึงเฉพาะองค์ประกอบที่มองเห็นได้ ทำให้แหล่งกำเนิดแสงที่อยู่นอกจอไม่มีผลต่อการส่องสว่างในฉาก
- ฉากกลางแจ้ง : ยังมีคำถามเกี่ยวกับความสามารถในการปรับขนาดสำหรับสภาพแวดล้อมกลางแจ้งขนาดใหญ่ที่มองเห็นได้ไกลหลายไมล์
- แสงสะท้อน : แม้การใช้งานพื้นฐานจะเน้นที่แสงกระจาย แต่ Sannikov ได้กล่าวถึงการจัดการแสงสะท้อนในการนำเสนอครั้งต่อมา
ผลกระทบในอนาคต
แม้ว่า Radiance Cascades จะไม่ได้แก้ปัญหา Real-time Global Illumination ทั้งหมด แต่ถือเป็นก้าวสำคัญ โดยเฉพาะสำหรับเกมที่มีมุมกล้องตายตัวอย่าง Path of Exile 2 เทคนิคนี้ยังถูกนำไปประยุกต์ใช้นอกวงการเกม โดยนักวิจัยได้นำหลักการที่คล้ายกันไปใช้ในการคำนวณทางดาราศาสตร์
สำหรับผู้ที่สนใจรายละเอียดทางเทคนิคเพิ่มเติม สามารถรับชมการนำเสนอฉบับเต็มของ Alexander Sannikov ได้ในการบรรยาย GDC