تريند 🔥

🤖 AI

بعد دعم سلسلة Galaxy S23 لميزة تتبع الأشعة: هل تعدنا الهواتف بتحقيق طفرة أخرى رسوميًا؟

ميشيل بلاط
ميشيل بلاط

7 د

يبدو أن المواصفات التقنية للهواتف الذكية بدأت تنضج بشكل أسرع من المعتاد. فقد أسهم تطور المعالجات الرسومية وزيادة حجم الذاكرة وتحسين جودة الشاشات، إضافة إلى دعم الهواتف لشبكات الجيل الخامس عدا عن زيادة عدد مستخدمي الهواتف الذكية، جميع هذه الأسباب أسهمت بتحويل الهواتف الذكية إلى منصات جديدة للألعاب، بل ويتفوق عدد مستخدميها على عدد مستخدمي PlayStation و Xbox مجتمعين.

زاد عدد الألعاب الرقمية المتواجدة على الهواتف، فباتت قادرة على تغذية عطش عيون اللاعبين المحترفين في الحصول على رسوميات ألعاب ضمن هواتفهم تقترب من قوة رسوميات المنصات المنزلية والحواسيب ولو لم تكن بمستواها. لكن بعد الإعلان عن دعم سلسلة Galaxy S23 لميزة تتبع الأشعة، هل تعدنا الهواتف بتحقيق طفرة أخرى رسوميًا؟


الأشعة تصلح أرض الألعاب المغمورة بالتنقيط

بعد مرور عقود كثيرة على استخدام تقنية التنقيط "Rasterization" في صناعة الألعاب، بدأ المطورون يلتمسون محدودية هذه التقنية وعجزها عن مواجهة الدقة العالية التي تتطلبها رسوماتهم المستقبلية. تقنية التنقيط تعتمد على تجزئة الأجسام الرقمية في المشهد إلى بيكسلات مفردة أي تنقيطها، ثم تعيد بناء البيكسلات والمشاهد الموجودة أمام اللاعب ومن منظوره فقط مستبعدةً بذلك جميع النقاط الأخرى غير المواجهة له. وبالتالي تعجز تقنية التنقيط عن رسم الظلال والانعكاسات الضوئية أو حتى التعامل مع الشفافية، لأنها جميعها تتطلب التعامل مع ما وراء النقاط والأجسام وليس فقط مواجهتها.

لذلك لجأ المطورون للتحايل على هذه التقنية من خلال رسم المجسم مع ظله أو رسم الجسم الرقمي بدرجات ألوان مختلفة. لكن يُمكن عندها للاعب المحترف أن يكتشفها بسهولة. طبعًا لم تكن تقنية التنقيط تتخذ هذا السلوك عبثًا، فقد كان تسريع الأداء الناتج عن تقليل العمليات الحسابية اللازمة لرسم المشهد كاملًا هو السبب الرئيسي الذي تعتمد عليه هذه التقنية في عملها، وبالطبع كان الحل المناسب والرائج مع ضعف أداء المعالجات والذواكر التي كانت موجودة حينها.


تتبع الأشعة, Ray Tracing

بعد ذلك، بدأت الشركات التقنية بالبحث عن حلول لإنقاذ صناعة الألعاب التي تعد من أهم استثمارات المستقبل نتيجة عائدها المادي الكبير الذي تحققه، فظهرت تقنية جديدة تُسمى تتبع الأشعة كأحد الحلول المقترحة، فهي تسمح بمعالجة المشكلات الثلاث الرئيسية، ألا وهي الإضاءة والانعكاسات والظلال عن طريق وحدة معالجة رسومية قادرة على معالجة الأشعة الضوئية والتحكم بها بشكل كامل مما يحقق أفضل رؤية واقعية ومؤثرات بصرية ومنطقية للاعبين.


إذا رغبت برؤية جسم ما فلابد من إسقاط الأشعة عليه

تعمل هذه التقنية بدايةً على اكتشاف نقاط تقاطع الأشعة المولدة من المصادر الضوئية في المشهد مع الأجسام ثلاثية الأبعاد، ثم تعمل أنوية تتبع الأشعة مثل RT Cores الموجودة داخل بطاقات Nvidia RTX على تسريع عملية حساب نقاط تقاطع الأشعة مع المثلثات التي تعبر عن الصورة والمشهد الذي ولده الحاسوب.

بصياغة بسيطة: يبدأ المعالج بإصدار الأشعة من المصادر الضوئية المتوافرة بالصورة ثم تُحدد نقاط التقاطع بين الأشعة والأجسام الرقمية لحساب تفاعل الشعاع مع الجسم الرقمي الساقط عليه، فيمكن أن يصطدم به أو ينعكس وينكسر عنه أو حتى بإمكان الجسم امتصاص الضوء في أثناء عبور الشعاع خلاله. ولعل أصعب ما يمكن أن تواجهه هذه التقنية هو اصطدامها بالماء أو الزجاج لما يتطلبه ذلك من عمليات حسابية كبيرة.

بعد ذلك، تُبنى خريطة التفاعل بين الأجسام الرقمية الموجودة ضمن المشهد وبين الأشعة الضوئية الساقطة عليها. عندئذ تحدد درجة تباين اللون النهائي -الواجب عرضه على شاشة المستخدم- وعمقه، فتظهر الظلال والانعكاسات والتأثيرات البصرية لكل مشهد في الوقت الفعلي وبصورة منطقية وواقعية جذابة تحاكي العالم الحقيقي.


الاستثمار قد انتهى ولا عزاء للمنتظرين!

لم يشهد العالم ولادة تقنية تتبع الأشعة بشكل مفاجئ، بل هي نتاج سلسلة طويلة من الاختبارات والتحديثات التي أنجزتها الشركات بدايةً من عام 1996 إلى يومنا هذا، فقد استُخدمت هذه التقنية في السينما والأفلام المتحركة سابقًا عن طريق السوفتوير فقط ودون وجود عتاد مادي يدعم تقنية تتبع الأشعة. لكن القفزة النوعية، والتي دفعت وأدخلت تقنية تتبع الأشعة إلى الحواسيب عبر الهاردوير، بدأت عام 2018 مع إعلان Nvidia عن كروت الشاشة الخاصة بها باسم RTX والتي تضمنت أنوية RT Cores لدعم تتبع الأشعة في الوقت الحقيقي.

ثم في عام 2019، دعمت شركة مايكروسوفت هذه التقنية أيضًا عندما دمجت واجهة تطبيقات DirectX Ray Tracing مع مكتبة DirectX 12 مما سهل من عملية إضافة المؤثرات البصرية على ألعاب الفيديو وخصوصًا للأجهزة المتضمنة لكروت شاشة RTX. إضافة إلى استثمار تقنية تتبع الأشعة في أجهزة اللابتوب المتضمنة كروت شاشة بمعمارية Pascal وTuring. تبع ذلك دخول تقنية تتبع الأشعة إلى منصات PlayStation 5 و Xbox Series X|S.


الهواتف الذكية تستفيد من نضوج تقنية تتبع الأشعة

صحيح أن الهواتف الذكية قد بدأت متأخرة في دعم تقنية تتبع الأشعة، ولكنها استفادت من عصارة نضوج تقنية تتبع الأشعة بحيث يمكن دعمها بمعالجتها الرسومية فائقة الصغر والحساسة لدرجات الحرارة والموفرة في متطلبات الطاقة.


Samsung Exynos 2200:

كانت بداية انطلاق الهواتف الذكية كمنصات جديدة للألعاب مع معالج Exynos 2200 والذي نتج معالجه الرسومي عن شراكة Samsung و AMD في عام 2021، فقد تضمن هذا المعالج وحدة المعالجة الرسومية 920 Samsung Xclipse المبنية على معمارية AMD RDNA 2 التي وفرت تجربة متطورة للألعاب لم تكن موجودة في معالجات الهواتف سابقًا.


تتبع الأشعة, Ray Tracing

من التقنيات الأخرى التي كانت محصورة فقط بالحواسيب وأجهزة الألعاب ولكن دعمتها معالجات Exynos 2200 تقنية معدل التظليل المتغير "VRS" التي تقلل من تظليل المناطق غير المهمة والتي لن تؤثر على المشهد مما يقلل من الضغط الواقع على المعالج الرسومي للتركيز على زيادة معدل الإطارات، ولا تقلق بالنسبة لاستهلاك الطاقة فقد تضمن معالج Exynos 2200 تقنية AMIGO المسؤولة عن التحكم بكفاءة الطاقة لتقليل استنزاف البطارية مع الألعاب.


MediaTek Dimensity 9200:

في نوفمبر عام 2022، كشفت شركة MediaTek عن معالجها الرائد Dimensity 9200، وهو أول معالج لديها يستخدم وحدة معالجة الرسومات من نوع ARM Immortalis-G715 بمعمارية Valhall 3 الداعمة لتقنية تتبع الأشعة، بالإضافة لتقنية HyperEngine 6.0 معها، والتي تعمل على تنظيم موارد الجهاز وإدارتها خاصةً المعالج المركزي والرسومي مما يؤمن دعمًا مستقرًا للإطارات.


Snapdragon 8 Gen 2 For Galaxy:


تتبع الأشعة, Ray Tracing

ازدادت الحاجة لوجود معالج قوي يستطيع التعامل مع الدقة العالية للرسوميات وبمعدل إطارات مرتفع دون استهلاك قدر كبير من الطاقة، فتعاونت Samsung مع Qualcomm لتطوير نسخة For Galaxy من معالجها الرائد Snapdragon 8 Gen 2 حصريًا لهواتف Galaxy S23 Ultra. ما يميز هذه النسخة من المعالج أنها مكسورة السرعة للمعالج المركزي والرسومي مقارنةً بالمعالج الأصلي، كما أنها مخصصة للتعامل مع الألعاب الداعمة لتتبع الأشعة.


الطفرات التقنية لا تتوقف.. فما الجديد؟!

بعد رؤيتنا لانتقال ميزة تتبع الأشعة إلى الأجهزة الذكية وعدم حصرها بالمنصات المنزلية والحواسيب، لم نعد نستبعد انتقال ميزة التظليل المؤجل "Deferred Shading" إلى الهواتف المستقبلية. هذه التقنية تسمح بفصل هندسة المشهد عن الإضاءة وبالتالي خلق الظلال والانعكاسات ضمن مساحة الشاشة قيد المعالجة، ولكن يبقى عدم قدرتها على التعامل مع الشفافية أحد العيوب الواجب تعديلها. هناك أيضًا تقنيات أخرى تجب إضافتها نذكرها تاليًا.


رفع الجودة بالتعلم العميق "Upscaling":

من الطفرات التقنية الحديثة التي يتأمل الكثير من اللاعبين انتقالها إلى الهواتف الذكية رفع الجودة بالتعلم العميق "Upscaling"، ومن أهم تقنياتها XeSS من شركة Intel و DLSS من Nvidia و FSR من AMD. لكن تتميز XeSS و FSR عن DLSS بأنهما قادرتان على التعامل مع مختلف البطاقات الرسومية وليس بطاقات معينة.

تقوم هذه التقنية برفع جودة الصورة عن طريق معالجتها بدقة أقل من الصورة الأصلية ثم رفع جودتها بتقنيات الذكاء الاصطناعي عن طريق إنشاء بيكسلات أو إطارات كاملة من الصفر للوصول بها للدقة الأصلية للعبة مما يخفف الضغط على وحدة الرسومات، وبالتالي زيادة الأداء نتيجة رفع معدل الإطارات.


المزامنة العمودية "Vertical Sync":

تطورت قدرات البطاقات الرسومية وأصبحت قادرة على عرض عدد كبير من الإطارات وأحيانًا لا تدعم الشاشة معدل تحديث كافيًا وهو ما يتسبب بمشكلة تمزق الإطارات "Tearing"، كما أصبحت الشاشات تدعم معدلات تحديث مرتفعة قد لا تواكبها البطاقات الرسومية أحيانًا مما يسبب مشكلة بطء الإطارات "Stuttering".


ذو صلة

لم يكن إيجاد الحل لهذه المشكلة بسيطًا، ولكن استطاع مهندسو البطاقات الرسومية بالتعاون مع بعض الشركات من ابتكار تقنية المزامنة العمودية "Vertical Sync" التي سمحت بمزامنة كل من الإطارات ومعدل التحديث مما يحل المشكلتين السابقتين. فإذا كانت الشاشة بمعدل تحديث 120Hz والبطاقة تعمل بمعدل 130 إطارًا أو انعكس الرقم، تقوم التقنية بضبط كل من معدل التحديث والإطارات على الرقم الأقل من بينهما مما يوفر من الطاقة ويقلل الحرارة ويضمن سلاسة التجربة.

مع نهاية هذا المقال وقبل أن تسارع لشراء هاتف يدعم تقنية تتبع الأشعة، تذكر أنك لن تستفيد من التقنية إلا مع التطبيقات والألعاب الداعمة لها. هذه التقنية حديثة العهد بالنسبة لمطوري تطبيقات الهاتف وألعابه، فلا عجب من قلة التطبيقات والألعاب الداعمة لتقنية تتبع الأشعة، ولكن خلال السنوات الخمس المقبلة ستكون هذه التقنية أساسية خاصةً بالهواتف الرائدة والمخصصة للألعاب.

أحلى ماعندنا ، واصل لعندك! سجل بنشرة أراجيك البريدية

بالنقر على زر “التسجيل”، فإنك توافق شروط الخدمة وسياسية الخصوصية وتلقي رسائل بريدية من أراجيك

عبَّر عن رأيك

إحرص أن يكون تعليقك موضوعيّاً ومفيداً، حافظ على سُمعتكَ الرقميَّةواحترم الكاتب والأعضاء والقُرّاء.

ذو صلة