Ray tracing, ya da Türkçesiyle ışın izleme, Nvidia’nın bu tekniği kullanan profesyonel ve son kullanıcı seviyesi grafik kartlarını duyurmasıyla birlikte daha çok duyacağımız bir terim hâline geliyor. Nvidia’nın yeni kartları, bu tekniği kullanarak oyunlarda ve diğer animasyonlarda gerçek hayattan fırlamış gibi görünen canlandırmaları üretecek. Işın izleme nedir, mevcut grafik oluşturma tekniklerinden nasıl ayrılıyor? Bu dosya yazıda söz konusu soruların cevaplarını veriyoruz.
En basit hâliyle cevap verecek olursak, ışın izleme ışığın davranışını, sahnedeki nesnelerle kesişirken gerçek zamanda modelliyor. Bu, harikulade grafiklerin oluşturulmasına kapı açıyor, ancak işlemsel gereksinimler nedeniyle becerilmesi oldukça zor bir teknik. Ancak Nvidia, Turing olarak bilinen yeni grafik mimarisi sayesinde ışın izlemenin karşılaştığı bazı zorlukların üstesinden gelebiliyor.
Öncelikle, gelecek nesil bilgisayar grafiklerinde yol gösterme probleminin üstesinden geliyor. Işın izleme var olan birçok oluşturma tekniklerinden bir tanesi, ancak Nvidia bunun üstüne yoğun bir şekilde eğiliyor, çünkü bu teknik gerçekçi, gerçek zamanlı aydınlatma ve efektler için oldukça uygun nitelikler taşıyor.
İkinci husus ise bilişimsel maliyetler; profesyonel üretime özel en iyi Turing kartı 10 bin dolarlık yurt dışı fiyatına sahip. Ancak ışın izlemeden önce bunun maliyeti daha da fazlaydı. Burada yeni olan unsur, Nvidia’nın ışın izleme teknolojisini bireysel tüketicilere hitap eden GPU’ların seviyesine getirmesi. Bu, daha önce yapılmamıştı.
Nvidia’nın mevcut grafik teknolojisi ve aynı zamanda sektördeki çoğu teknoloji, belli bir sahnedeki ışığı ve ışığın nasıl davranacağını rasterleştirme olarak adlandırılan daha basit bir teknikle taklit ediyor. Bir ressamın tuvalde boyaları katman katman uygulaması gibi, nesneler arkadan öne doğru oluşturuluyor. Böylelikle öndeki nesneler arkadaki nesneleri engelliyor.
Ancak bu yöntem ayna gibi nesneleri modellemeyi zorlaştırıyor. Çünkü rasterleştirme teknikleri ışığın kendisini izleyip modelleyemiyor. Bu, genellikle gerçek zamanlı sahnelerde kullanılıyor. Çünkü mevcut nesil donanımlar, bir oyun veya üç boyutlu animasyonda gerekli olan hareketli ve karmaşık sahneleri taklit etmek için var olan gereksinimleri karşılamakta zorlanıyor.
Gelecek nesil ışık benzetme teknikleri ışığı çok daha detaylı biçimde modelleyebiliyor. Üstelik bunu eskisine göre çok daha az maliyetli biçimde gerçekleştiriyor. Işın izleme ışığın davranışını, yüzeyler, materyaller ve hareketli objelerle kesişimini modelliyor.
Şimdi ışığın bir sahne içinde ilerlediği yol çok daha karmaşık biçimde oluşturulabiliyor. Işın izleme sayesinde, ışık demetinin nesnelerle nasıl etkileşim kurduğu taklit edilebiliyor; gerçekçi yansıma, kırılma ve saçılma efektleri gerçek zamanda elde edilebiliyor. Işın izleme aynaları da algılayıp oluşturabiliyor, camdaki kırılmaları oluşturabiliyor ve sahnede ışığın kaynağını belirleyebiliyor. Hatta ışığın nesnelerin içinden geçişi sırasında hangi rengi alacağına da karar verebiliyor.
Işın izleme son kullanıcıları ilgilendiren oyun ve benzeri alanlarda yeni ufuklar açarken, bu tekniğin çok eski olduğu söylenemez. Işın izleme yıllardır profesyonel endüstride kullanılıyor. Pixar’ın Sevimli Canavarlar Üniversitesi ve Marvel’ın Demir Adam filmleri gibi popüler yapımlarda bu teknik kullanılmıştı. Bu tekniğinin bireysel tüketicilere özel donanımlarda kullanılacak olması ise çığır açacak bir unsur olarak nitelendiriliyor. Çünkü önceleri ışın izlemeden yararlanmak hem çok zor hem de çok maliyetliydi.
Aşağıda yer alan Star Wars sunumu, ışın izlemenin gerçek zamanda nasıl çalıştığını gösteriyor. Sunum sırasında Nvidia’nın profesyonel Volta RTX grafik kartları kullanılıyor.
Nvidia’yı şimdiye kadar bu tarz bir özelliği son kullanıcılara sunmaktan alıkoyan neden, ışın izlemenin çok yüksek miktarda hesaplama gücü gerektirmesiydi. Nvidia CEO’su Jensen Huang, bunun tek bir nesil içinde gerçekleştirdikleri en büyük sıçrama olduğunu söyledi.
Nvidia’nın yeni GPU’larında kullanılan yeni Turing mimarisinin işleme sorunlarının üstesinden gelmek amacıyla tasarlandığını göz önünde bulundurursak, bu oldukça mantıklı görünüyor. Özel ışın izleme çekirdekli Tensor çekirdekleriyle birlikte kullanılıyor. Yapay zekânın da kullanımıyla, gerçek zamanda taklitlerin oluşturulması, GTX 1080Ti gibi üyeleri barındıran Pascal platformuna göre altı kat daha hızlı biçimde gerçekleştirilebiliyor.
Stüdyoların ve bireysel kullanıcıların animasyon, oyun veya bilimsel simülasyon oluşturma çalışmaları sırasında ışın izleme yardımıyla yeni imkanları elde edecek olmasını düşündüğümüzde, grafik teknolojilerinde büyük bir sıçramanın kaydedildiğini ve bunun heyecan verici olduğunu anlıyoruz.
Nvidia’nın yeni donanımları öncelikle masaüstü sistemler için çıkacak. Işın izleme teknolojili dizüstü bilgisayarlar ise gelecek yıldan itibaren çıkacak.
