Was ist Ray Tracing?

Inhaltsverzeichnis:

Was macht Ray Tracing?
Was ist neu in Ray Tracing?
Wird es meine Spiele fantastisch aussehen lassen?
Wann sehe ich das Zeug in meinen Spielen?

Vor kurzem eine Demo von Epic, den Machern der Unreal Game Engine, zog wegen ihrer fotorealistischen Lichteffekte die Augenbrauen hoch. Die Technik ist ein großer Fortschritt für das Raytracing. Aber was heißt das?

Was macht Ray Tracing?

Ray Tracing ist eine Methode, mit der eine Grafik-Engine berechnet, wie sich virtuelle Lichtquellen auf die Objekte in ihrer Umgebung auswirken. Das Programm wörtlichSpurendasStrahlenmit Hilfe von Berechnungen, die von Physikern entwickelt wurden, die das Verhalten von echtem Licht untersuchen.

Grafik-Engines wie Unreal oder Unity verwenden Raytracing, um realistische Lichteffekte (Schatten, Reflexionen und Okklusionen) wiederzugeben, ohne sie als eigene Objekte darstellen zu müssen. Obwohl dies aus verfahrenstechnischer Sicht recht intensiv ist, bedeutet die Verwendung nur für das Rendern, was die Kamera (z. B. der Player) zu einem bestimmten Zeitpunkt benötigt, effizienter als andere, ältere Methoden zur Simulation von realistischem Licht in virtuellen Umgebungen. Die spezifischen Lichteffekte werden in einer einzigen zweidimensionalen Ebene aus der Perspektive des Betrachters gerendert, nicht ständig in der gesamten Umgebung.

Dies alles wird mit einer erstaunlich komplexen Mathematik erreicht, sowohl hinsichtlich der tatsächlichen Bestimmung des Verhaltens des virtuellen Lichts als auch der Menge dieser Effekte, die für den Betrachter oder Spieler zu einem bestimmten Zeitpunkt sichtbar sind. Entwickler können weniger komplexe Versionen derselben Techniken verwenden, um weniger leistungsstarke Hardware oder ein schnelleres, reibungsloseres Gameplay zu berücksichtigen.

Raytracing ist eine allgemeine Herangehensweise an Grafiken und nicht an eine bestimmte Technik, obwohl sie ständig verfeinert und verbessert wurde. Es kann in vorgerenderten Grafiken verwendet werden, wie bei den Spezialeffekten in Hollywood-Filmen, oder in Echtzeit-Engines, wie z. B. den Grafiken, die Sie während eines PC-Spiels während des Spielens sehen.

Was ist neu in Ray Tracing?

Die Demo, die Ray Tracing kürzlich in die Nachrichten aufgenommen hat, ist die im folgenden Video, eine kurze Krieg der Sterne Skizze mit einigen Sturmtruppen mit wirklich schlechtem Timing. Es wurde letzte Woche auf der Game Developer's Conference gezeigt. Es wurde von Epic Games (Herstellern der allgegenwärtigen Unreal Engine) in Zusammenarbeit mit NVIDIA und Microsoft entwickelt, um neue Raytracing-Techniken zu zeigen.

Außerhalb des Kontexts ist es nur ein doofes Video. Aber das Wichtigste ist, dass es in Echtzeit gerendert wird, wie ein Videospiel, und nicht wie ein Pixar-Film. Das Video unten zeigt den Moderator, der die Kamera mit Echtzeitsteuerelementen durch die Szene zoomt. Dies ist bei vorgerenderten Grafiken nicht möglich.

Theoretisch kann Ihr Gaming-PC mit den neuen Ray-Tracing-Lichteffekten in der kommenden Version der Unreal-Demo Grafiken erzeugen, die stark genug sind.

Die Technologie glänzt wirklich (verstehst du?), Da diese spezielle Demo viele reflektierende und gespiegelte Oberflächen mit unregelmäßiger Geometrie enthält. Sehen Sie sich an, wie sich die Umgebung in den gekrümmten Teilen der verchromten Rüstung von Captain Phasma widerspiegelt. Genauso wichtig ist es zu bemerken, wie es von der weißen Rüstung der normalen Sturmtruppen mehr und weniger diffus reflektiert wird. Dies ist ein realistisches Beleuchtungsniveau, das heutzutage in Spielen nicht verfügbar ist.

Wird es meine Spiele fantastisch aussehen lassen?

Ja, unter ganz bestimmten Umständen. Dieses erweiterte Raytracing-Niveau erleichtert Videospielen die Darstellung eindrucksvollerer Lichteffekte, macht die polygonale Struktur der Grafiken jedoch nicht detaillierter. Es verbessert nicht die Auflösung der Texturen oder verbessert die Fließfähigkeit der Animationen. Kurz gesagt, es wird Beleuchtung realistisch erscheinen lassen, und das ist es auch schon.

Die obige Demo ist besonders dramatisch, weil die Entwickler Charaktere und Umgebungen ausgewählt haben, in denen fast jede Oberfläche Licht scheint oder reflektiert. Wenn Sie dieselbe Technologie verwenden, um beispielsweise den Protagonisten von zu rendernDer HexerWenn Sie eine Serie mit seinem Pferd durch die Landschaft reiten, sehen Sie keine stark reflektierenden Oberflächen außer seinem Schwert und möglicherweise etwas Wasser. Entscheidend ist, dass die Raytracing-Techniken die Darstellung der Haut, des Fells, des Leders seiner Kleidung usw. nicht wesentlich verbessern.

Die Schlagzeilen dieser Demonstration, die behaupteten, dass dies zu „Blockbuster-Filmgrafiken“führen würde, waren etwas übertrieben - das könnte der Fall sein, wenn Sie ein Level in einem Spiegelsaal spielen, aber das war es auch schon.

Wann sehe ich das Zeug in meinen Spielen?

Die GDC-Demonstration war ein Beispiel einer proprietären Ray-Tracing-Technik namens RTX, die derzeit von NVIDIA entwickelt wird. In der nächsten Serie von High-End-GeForce-Grafikkarten wird es voraussichtlich ein Debüt geben. Später soll dieses Jahr mit den 20XX-Modellnummern debütiert werden. Wie andere proprietäre Grafiktechnologien wie NVIDIAs PhysX steht es Spielern, die Grafikkarten anderer Hersteller verwenden, wahrscheinlich nicht zur Verfügung.

Allerdings verwendet RTX auch eine neue Funktion des DirectX-API-Systems, die speziell für das Raytracing (von Microsoft Raytracing genannt) ist. Während die oben genannten spezifischen Demos eine Zusammenarbeit zwischen Epic und NVIDIA darstellen, ist es nichts dagegen, dass konkurrierende Hersteller wie AMD und Intel ähnliche Systeme mit ähnlichen Ergebnissen erstellen.

Einfach ausgedrückt: Sie werden feststellen, dass High-End-PC-Spiele diese Techniken gegen Ende 2018 und Anfang 2019 einsetzen.Spieler, die zu dieser Zeit in neue Grafikkarten investieren, werden den größten Nutzen daraus ziehen. Wenn Sie jedoch bereits über ein High-End-Spielesystem verfügen, können Sie einige dieser Effekte in DirectX-kompatiblen Spielen auf Ihrer aktuellen Hardware einsetzen.

Aufgrund langer Entwicklungszeiten und statischer Hardwareziele werden Konsolenspieler diese fortschrittlichen Grafiken erst sehen, wenn die nächste Runde von Spielekonsolen in einigen Jahren veröffentlicht wird.

Bildnachweis: NVIDIA, Epic / YouTube, Guru3D / YouTube