近幾年來，對於顯示卡和遊戲來說，最吸引人的技術大概就是「光線追蹤（簡稱光追）」了，特別是在《電馭叛客 2077》公開 DLC《自由幻局》的硬體規格需求後，「到底有沒有必要開光追」又成了另一個熱門的討論話題。
今天 LINA 將會簡單介紹什麼是「光線追蹤」技術、光追的原理，以及光追對遊戲造成的影響。
▼ 想在《自由幻局》開啟光追的話，官方推薦使用 RTX 3080Ti 以上的顯卡
來源：電馭叛客官方
什麼是「光線追蹤（光追）」？
大家在國高中的物理學應該都學過，當一束光照射到物體表面時，光線可能會因為介質的不同而出現反射、折射和漫射等現象，最後光線進入我們的眼睛，讓我們能夠「看到」這一切。
光線追蹤（ray tracing，或簡稱「光追」）就是「模擬光線在現實生活中的路徑」的渲染技術，主要應用在 3D 電腦圖形學、建築和照明設計等領域。
不論是電影或遊戲，如果畫面裡的光影太過奇怪或不科學，就容易導致觀眾和玩家們出戲，進而影響到觀影或遊戲體驗。透過光追，電影製作團隊和遊戲開發團隊就能打造出更逼真的畫面，讓觀眾和玩家在觀看電影或遊玩遊戲更加投入，徹底沉浸在電影或遊戲創造出來的世界裡。
順帶一提，其實早在 1995 年的《玩具總動員》裡就有光追的存在了！只是早期的硬體不夠強大，光是渲染單一個畫面可能就得花上幾個小時甚至幾天，這對於講究「即時顯示」的遊戲而言實在是個過於要命的缺點，導致光追遲遲無法應用到遊戲裡。
▉ 開啟／關閉光追的差別
想觀察開啟／關閉光追有什麼差別的話，可以仔細觀察水面、地板、玻璃和金屬等會反射金屬的地方，這些會是光追最明顯的地方。
▼ 開啟（RTX ON）或關閉光追（RTX OFF）的畫面差別
▉ 光線追蹤的原理
光追在計算光線路徑時，是「反推」光線路徑來追蹤的，也就是「眼睛（畫面視角） → 螢幕畫面 → 3D 場景 → 光源」的逆向路徑，再去模擬光線照射到 3D 場景時可能產生的交互作用，像是光線可能會從 A 物體反射到 B 物體、被 C 物體遮擋而產生陰影、穿過透明／半透明的 D 物體而出現折射。
將光線的所有交互作用結合起來之後，電腦就能得出每個像素該有的顏色和照明效果，並組成最終畫面顯示在螢幕上。
▼ 光追在計算光線路徑時，是從「眼睛」開始逆向反推光線的路徑
＊補充：為什麼不從「光源」開始模擬路徑？
之所以不從「光源」開始計算，是由於光源發出的所有光線中，大部分的光線都不會進入眼睛裡，這些光線會在經過多次反射後就逐漸消失或變得無限小，因此模擬它們的路徑並沒有太大的意義。
更重要的理由是，計算所有光線的完整路徑所需要的效能非常可觀，為了降低硬體的負擔、提升運算時的效率，才會利用光的可逆原理，只追蹤從眼睛來反推光線的路徑。
光追對遊戲造成的負面影響
雖然光線追蹤確實能讓遊戲畫面變得更漂亮，但由於光追需要耗費大量的顯卡效能，要是顯卡本身不夠強，開啟光追之後就會導致遊戲幀數（fps）急遽下降。
一般來說，遊戲的幀數越高畫面就會越流暢，通常會以 60fps 作為合格標準，最不濟也要有個 30fps。要是開啟光追之後卻發現遊戲幀數掉到 30fps 以下，那…建議還是把光追關掉吧，不然畫面再漂亮，頻頻卡頓的話玩起來也不開心啊。
▼ 可以觀察左上角的 fps，看看開啟／關閉光追的幀數落差
有哪些遊戲支援光追？
現在支援光追的遊戲約有 200 多款，其中比較知名的有：
- 《Minecraft》
- 《巫師 3：狂獵》完整版
- 《要塞英雄》
- 《古墓奇兵：暗影》
- 《控制》
- 《戰慄深隧：流亡》
- 《蜘蛛人：邁爾斯．莫拉雷斯》
- 《電馭叛客 2077》
- 《極限競速：地平線 5》
- 《傳送門》RTX 版
- 《瘟疫傳說： 安魂曲》
- 《漫威蜘蛛人重製版》
- 《暗黑破壞神 IV》
- 《心靈殺手2》
- 《刺客任務：暗殺世界》
總結
「光線追蹤」功能可說是現在遊戲的趨勢，不只 AMD 和 Intel 這兩間顯卡廠商，就連蘋果都在最新的 iPhone 15 Pro 系列裡加入了光追，用手機就能遊玩 3A 大作！
好消息是，隨著礦潮的退燒，現在顯卡的供應已經逐漸恢復正常，價格也沒有前幾年前那麼誇張了。要是平常有在打遊戲的話，LINA 十分推薦換一張 RTX 3080 以上的顯卡，然後開光追打遊戲看看，整個遊戲畫面會變成一個全新世界喔！
首圖來源：IGN
資料來源：IGN、NVIDIA Developer、PCMag、WIRED