Ray tracing este o tehnică sofisticată de redare a graficii realiste în jocurile video. Aceasta a devenit accesibilă publicului larg și este disponibilă chiar și pe plăci video de nivel entry.
Ai observat că ochii ți se dilată mai mult când te joci în ultima vreme? Multe jocuri metodează acum ray tracing, o tehnologie care a devenit posibilă în timp real abia din 2018. Acest lucru a fost realizat datorită unui hardware grafic specializat.
Deși ray tracing este adesea discutat în contextul gaming-ului pe PC, consolele Microsoft Xbox Series X și Sony PlayStation 5 au, de asemenea, hardware-ul necesar. Biblioteca de jocuri compatibile cu ray tracing este în continuă creștere.
Articolul de față explică cum diferă ray tracing de rasterizare și de ce contează pentru viitorul jocurilor, fie că rulezi pe consolă, pe desktop de gaming sau pe laptop de gaming.
Cum funcționează ray tracing
Ray tracing este o metodă foarte eficientă de iluminare a unei scene generate pe calculator. Conceptul nu este nou, însă accesul marelui public la hardware suficient de puternic abia s-a produs recent.
Imaginează-ți că trimiți un fascicul de lumină spre un obiect și urmărești cum se reflectă pe suprafață, asemănător cu modul în care folosești o lanternă într-o cameră întunecată. Apoi trimiți multe fascicule și folosești informațiile obținute pentru a reconstrui imaginea scenei.
Fasciculele care nu se întorc indică prezența unei umbre, deoarece fie au fost blocate de un obiect. Poți asocia procesul cu modul de funcționare al radarului.
În esență, ray tracing imită iluminarea din lumea reală. Lumina care ajunge în ochii noștri transmite creierului imaginea finală. Filmele de animație folosesc ray tracing de zeci de ani — de exemplu, Toy Story de la Pixar, din 1995.
Rasterizare versus ray tracing
Pentru mult timp, jocurile video s-au bazat pe rasterizare pentru redarea luminii și umbrelor. În rasterizare, obiectele sunt mai întâi colorate, apoi se selectează pixelii cei mai apropiați de punctul de vedere al camerei.
În contrast, ray tracing colorează pixelii înainte și abia apoi îi asociază cu obiectele din scenă. Această diferență de abordare implică metode diferite de optimizare.
Rasterizarea necesită tehnici speciale și ajustări pentru a obține efecte realiste. De exemplu, procesul de redare poate fi adaptat pentru a aplica umbre sau reflexii cu un anumit tipar pe suprafața unui obiect.
Ray tracing, fiind bazat pe fascicule de lumină, este mai general. Umbrele mai moi și reflexiile clare cer mai multe fascicule, iar efectele de mișcare sau blur pot necesita ajustarea timpului de lansare a fasciculelor.
În final, atât rasterizarea, cât și ray tracing pot oferi rezultate similare din punct de vedere vizual. Alegerea depinde de echilibru între realism și performanță.
De ce a durat până în mainstream
Rasterizarea a dominat jocurile video pentru că hardware-ul necesar era accesibil. Plăcile video pentru ray tracing erau mult prea scumpe pentru publicul larg.
În 2018, Nvidia a lansat seria GeForce RTX, prima generație de plăci desktop capabile de ray tracing în timp real. Modelul de top a fost Nvidia GeForce RTX 2080.
În 2020, a apărut seria RTX 3000 (cu vârful de lance RTX 3080), iar AMD a răspuns cu seria Radeon RX 6000. Până în 2023, Nvidia adusese pe piață seria RTX 4000, iar AMD lansase RX 7000.
Mai accesibile, modelele entry-level cu ray tracing au apărut abia în 2022: AMD Radeon RX 6500 XT și Nvidia GeForce RTX 3050. De atunci sunt mult mai răspândite.
Intel a intrat și el în această luptă cu plăcile Arc A380, apoi Arc A770, oferind alternative interesante pe segmentul dedicat.
Astăzi, aproape orice placă grafică nouă suportă ray tracing, iar chiar și gamerii cu buget redus pot beneficia de aceste efecte.
Limitări și utilizare mixtă
Realitatea este că redarea completă a unui joc în ray tracing real-time depășește capacitățile hardware-ului mainstream. De aceea, implementările actuale aplică ray tracing doar pentru umbre și iluminări, restul scenei fiind rasterizat.
Nvidia folosește denumirea RTX pentru tehnologia sa, împreună cu API-ul DirectX Ray Tracing (DXR) din DirectX 12 pe Windows 11. AMD și Intel pot folosi la rândul lor DXR, chiar și fără nuclee dedicate de ray tracing, deși acestea accelerează calculul fasciculelor.
Exemple vizuale în Shadow of the Tomb Raider
În Shadow of the Tomb Raider, ray tracing aplicat umbrelor produce umbre mai moi și mai realiste decât rasterizarea. Diferențele de intensitate și tranziție a umbrelor ies mult mai bine în evidență.
Impactul asupra performanței
Ray tracing aduce însă un consum de resurse, deci o scădere a numărului de cadre pe secundă. Tehnologiile de supersampling cu inteligență artificială, precum DLSS de la Nvidia și FSR de la AMD, reduc semnificativ această penalizare.
De exemplu, pe un desktop de gaming entry-level cu Intel Core i5-12400F și RTX 3050 am obținut în F1 22 doar 43 fps cu ray tracing activ și DLSS oprit. Activând DLSS, am urcat la 68 fps.
Fără ray tracing și cu DLSS pornit, am atins 125 fps, un nivel foarte bun pentru un titlu de esports. Astfel, pe hardware modest poate fi necesar să ajustezi sau chiar să dezactivezi ray tracing-ul în anumite jocuri.
Pe măsură ce dezvoltatorii optimizau rasterizarea în ultimii ani, vor perfecționa și ray tracing-ul, așa că efectele vor deveni din ce în ce mai rapide și mai detaliate.
Viitorul ray tracing-ului în gaming
DLSS și FSR evoluează constant. DLSS este deja în a treia generație, iar FSR funcționează pe orice placă grafică. Aceste tehnologii vor îmbunătăți experiența ray tracing-ului pe scară largă.
Suportul hardware pentru ray tracing este disponibil acum pe PC, PlayStation 5 și Xbox Series X, ceea ce arată că tehnologia a venit să rămână.
Deși grafica integrată din laptopuri și desktopuri low-end nu oferă încă ray tracing, gama largă de GPU discrete, atât pentru laptopuri, cât și pentru PC-uri, include modele cu ray tracing activ. Impactul asupra performanței variază de la joc la joc, dar pasionații de efecte vizuale vor găsi întotdeauna un motiv să treacă la hardware mai nou.
