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Was ist Ray Tracing?


Vor kurzem hat eine Demo von Epic, den Machern der Unreal Game Engine, für seine fotorealistischen Lichteffekte die Augenbrauen gehoben. Die Technik ist ein großer Schritt vorwärts für die Strahlverfolgung. Aber was bedeutet das?

Was Ray Tracing macht

Vereinfacht ausgedrückt ist Raytracing eine Methode, mit der eine Grafik-Engine berechnet, wie virtuelle Lichtquellen die Objekte in ihrer Umgebung beeinflussen. Das Programm wörtlich zeichnet die Strahlen des Lichts nach, mit Hilfe von Berechnungen von Physikern, die sich mit dem Verhalten von echtem Licht befassen.

Grafiken wie Unreal oder Unity verwenden Raytracing, um realistische Beleuchtung zu erzeugen Effekte - Schatten, Reflexionen und Okklusionen -, ohne sie als eigene Objekte darstellen zu müssen. Obwohl es vom Verarbeitungsstandpunkt aus recht intensiv ist, bedeutet es, es nur zum Rendern zu verwenden, was die Kamera (d. H. Der Spieler) zu einem gegebenen Zeitpunkt sehen muss, effizienter als andere, ältere Methoden zum Simulieren von realistischem Licht in virtuellen Umgebungen. Die spezifischen Lichteffekte werden auf einer einzigen zweidimensionalen Ebene in der Perspektive des Betrachters wiedergegeben, nicht ständig in der gesamten Umgebung.

Dies wird alles mit einer erstaunlich komplexen Mathematik erreicht, sowohl hinsichtlich der tatsächlichen Bestimmung des Verhaltens des virtuellen Lichts und wie viele dieser Effekte für den Betrachter oder Spieler zu einem bestimmten Zeitpunkt sichtbar sind. Entwickler können weniger komplexe Versionen derselben Techniken verwenden, um weniger leistungsfähige Hardware oder schnelleres, flüssigeres Gameplay zu berücksichtigen.

Die Raytracing-Methode ist eine allgemeine Annäherung an Grafiken und nicht an eine bestimmte Technik, obwohl sie ständig verfeinert und verbessert wurde. Es kann in vorgerenderten Grafiken, wie den Spezialeffekten, die in Hollywood-Filmen zu sehen sind, oder in Echtzeit-Engines verwendet werden, wie etwa den Grafiken, die man während eines PC-Spiels mitten im Spiel sieht.

Was ist neu in Ray Tracing?

Die Demo, die kürzlich Ray-Tracing in die Nachrichten bekommen hat, ist diejenige im Video unten, eine kurze Star Wars Skizze, die einige Sturmtruppler mit wirklich schlechtem Timing enthält. Es wurde letzte Woche auf der Game Developer's Conference gezeigt. Es wurde von Epic Games (den Machern der allgegenwärtigen Unreal Engine) in Zusammenarbeit mit NVIDIA und Microsoft entwickelt, um neue Ray-Tracing-Techniken zu zeigen.

Ohne Kontext, es ist nur ein doof Video. Aber das Wichtigste ist, dass es in Echtzeit gerendert wird, wie in einem Videospiel, nicht wie in einem Pixar-Film. Das Video unten zeigt den Moderator, wie er die Kamera mit Echtzeitreglern durch die Szene zoomt, was mit vorgerenderten Grafiken nicht möglich ist.

Wenn Ihr Gaming-PC leistungsfähig genug ist, kann er Grafiken wie in jedem Spiel erzeugen neue Ray-Tracing-Lichteffekte in der kommenden Version der Unreal-Demo.

Die Technologie strahlt wirklich (bekommen Sie?), weil diese spezifische Demo viele reflektierende und verspiegelte Oberflächen mit unregelmäßiger Geometrie enthält. Schau dir an, wie sich die Umgebung in den geschwungenen Platten der verchromten Rüstung von Captain Phasma widerspiegelt. Genauso wichtig ist es, dass es sich dumpfer und diffuser von der weißen Rüstung der normalen Sturmtruppen reflektiert. Dies ist eine Stufe realistischer Beleuchtung, die in heutigen Spielen nicht verfügbar ist.

Wird es meine Spiele großartig aussehen lassen?

Nun, ja - unter ganz bestimmten Umständen. Dieses fortschrittliche Raytracing-Verfahren wird es Videospielen erleichtern, eindrucksvollere Lichteffekte zu erzeugen, aber es macht die polygonale Struktur der Grafik nicht genauer. Es verbessert nicht die Auflösung der Texturen oder verbessert die Fließfähigkeit der Animationen. Kurz gesagt, es wird Beleuchtung realistisch aussehen lassen, und das ist es auch.

Die obige Demo ist besonders dramatisch, weil die Entwickler Charaktere und Umgebungen auswählen, in denen fast jede Oberfläche entweder leuchtet oder Licht reflektiert. Wenn du die gleiche Technologie verwendest, um zum Beispiel den Protagonisten der The Witcher -Serie auf seinem Pferd durch die Landschaft zu rendern, wirst du außer seinem Schwert und vielleicht etwas Wasser keine stark reflektierenden Oberflächen sehen. Entscheidend ist, dass die Raytracing-Techniken nicht viel dazu beitragen, die Haut, das Fell des Pferdes, das Leder seiner Kleidung und so weiter zu verbessern.

Die Schlagzeilen, die von dieser Demonstration herrührten und behaupteten, sie würden zu "Blockbuster-Filmgrafiken" führen, waren eine gewisse Übertreibung - das könnte wahr sein, wenn man ein Level in einem Spiegelsaal spielt, aber das war's.

Wann Werde ich dieses Zeug in meinen Spielen sehen?

Die GDC-Demonstration war ein Beispiel für eine proprietäre Raytracing-Technik namens RTX, die jetzt von NVIDIA entwickelt wird. Es wird in der nächsten Reihe von High-End-GeForce-Grafikkarten debütieren, Gerüchten zufolge wird es später in diesem Jahr mit den 20XX-Modellnummern debütieren. Wie andere proprietäre Grafiktechnologien, wie NVIDIAs PhysX, wird es wahrscheinlich nicht für Spieler verfügbar sein, die Grafikkarten anderer Hersteller verwenden.

Darüber hinaus verwendet RTX auch eine neue Funktion des DirectX-API-Systems speziell für das Raytracing (Raytracing von Microsoft genannt). Während die oben genannten Demos eine Zusammenarbeit zwischen Epic und NVIDIA sind, gibt es nichts, was konkurrierende Hersteller wie AMD und Intel davon abhält, ähnliche Systeme mit ähnlichen Ergebnissen zu entwickeln.

Um es einfach auszudrücken: High-End-PC-Spiele beginnen Verwenden Sie diese Techniken gegen Ende 2018 und Anfang 2019. Spieler, die zu dieser Zeit in neue Grafikkarten investieren, werden am meisten profitieren, aber wenn Sie bereits ein High-End-Gaming-System haben, können Sie einige davon verwenden Effekte in DirectX-kompatiblen Spielen auf Ihrer aktuellen Hardware.

Aufgrund langer Entwicklungszeiten und statischer Hardware-Ziele werden Konsolenspieler diese erweiterten Grafiken erst sehen, wenn die nächste Runde von Spielekonsolen in mehreren Jahren veröffentlicht wird.

Bildnachweis: NVIDIA, Epic / YouTube, Guru3D / YouTube


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