Raytracing ist eine fortschrittliche Form der Computergrafik, die simuliert, wie Licht im wirklichen Leben funktioniert. Es kann Computergrafiken erstellen, die wirklich fotorealistisch aussehen.
In der Vergangenheit war Raytracing auf massive Computergrafikprojekte wie Hollywood-CG-Filme beschränkt. Jetzt ist es in PC-Spielen und bald auch in Spielkonsolen der nächsten Generation zu finden.
Um zu verstehen, warum dies so viele Menschen begeistert, müssen wir Raytrace-Grafiken mit der bisher verwendeten Mainstream-Grafik-Rendering-Methode vergleichen:der Rasterung.
Rasterung vs. Raytracing
Moderne Echtzeit-Computergrafiken sehen fantastisch aus! Es ist schwer vorstellbar, dass es irgendetwas mit den grundlegenden 3D-Grafiken von vor zwanzig oder dreißig Jahren zu tun hat. Die Wahrheit ist, dass eine Konsole wie die Playstation 1 und die aktuelle Playstation 4 die gleiche grundlegende Methode verwenden, um 3D-Grafiken zu rendern und sie dann auf Ihren 2D-Bildschirm zu bringen.
Dies wird als Rasterung bezeichnet . Ein „Raster“ ist ein Bild, das als Pixelraster angezeigt wird, genau das, was Ihr Bildschirm anzeigt. Rasterung ist der Prozess der Umwandlung einer 3D-Szene in ein 2D-Bild auf einem Bildschirm.
Dies muss getan werden, da die 3D-Szene, nun ja, 3D ist. Es hat Tiefe, sodass sich die virtuellen Objekte aneinander vorbeibewegen und von jedem Standpunkt aus betrachtet werden können. Bei der Rasterung muss der Computer herausfinden, wie diese Szene aussehen würde, wenn Ihr Bildschirm im Grunde ein Fenster in diese 3D-Welt wäre.
Im wirklichen Leben hat eine Szene Textur und Beleuchtung sowie Form, Tiefe und Größe. Da das Simulieren von Licht traditionell mehr Computerleistung erfordert, als jeder Heimcomputer leisten kann, haben Programmierer Tricks und Verknüpfungen entwickelt, um mit diesem Rasterungsprozess etwas zu erstellen, das dem echten Licht, der Farbe und der Textur nahe kommt.
Raytracing ist in gewisser Weise viel einfacher. Anstatt zu versuchen, eine lange Liste von Tricks anzuwenden, um die Illusion von echtem Licht zu erzeugen, simuliert es stattdessen echtes Licht. Wenn der Computer jetzt herausfinden muss, wie die Szene durch das „Fenster“ Ihres Bildschirms gesehen aussehen würde, führt er einfach die Raytracing-Simulation aus und alles funktioniert.
In der realen Welt werden die Lichtstrahlen, die in Ihr Auge eintreten, von allem anderen reflektiert, was Sie betrachten, bevor sie Ihre Netzhaut erreichen. Raytracing erzielt das gleiche Ergebnis auf effizientere Weise. Dies geschieht, indem es simulierte „Lichtstrahlen“ von der „Kamera“ abschießt und sie durch die virtuelle Szene springen lässt, wobei Farb- und Helligkeitsinformationen auf dem Weg aufgenommen werden. Ihr Bildschirm stellt das virtuelle Auge dar, sodass Sie eine wirklich realistische virtuelle Welt sehen.
Durch die Verwendung von Raytracing erstellt eine einzige Technik Objekte, Reflexionen, Schatten und andere Elemente einer Szene, die echt aussehen. Dieser Realismus entsteht auf natürliche Weise als Ergebnis der Simulation, es sind keine Tricks oder Abkürzungen erforderlich!
Wo Sie Raytracing erleben können
Wenn Sie Raytracing in Aktion sehen möchten, müssen Sie sich nur einen modernen Film ansehen, der computergenerierte Grafiken verwendet. Wenn Sie sich einen CG-Film wie Toy Story 4 ansehen, ist alles, was Sie sehen, ein Produkt von Raytracing.
Wenn Sie eine interaktive Raytrace-Welt erkunden möchten, gibt es derzeit nur ein Spiel in der Stadt. Die RTX-Serie von Nvidia-GPUs sowie Videospiele und Apps, die diese Technologie unterstützen. Sie können einige Raytracing-Anwendungen mit Nicht-RTX-Hardware ausführen, erhalten jedoch keine gute Leistung. Sehen Sie sich unbedingt unseren Artikel über die besten Spiele mit RTX-Hardware an.
Das Problem ist, dass RTX-Hardware immer noch ziemlich teuer ist. Die kommende Generation von Videospielkonsolen verfügt jedoch über eine Form der Raytracing-Unterstützung. Was bedeutet, dass die Mainstream-Gaming-Welt dazu beitragen kann, Raytracing zur nächsten großen Gaming-Technologie zu machen. Wenn Raytracing jedoch so schwierig in Echtzeit durchzuführen ist, wie schaffen es diese neuen GPUs?
Wie wird Raytracing in Echtzeit erreicht?
Jeder Computer kann eine 3D-Szene mit Raytracing rendern. Leute, die mit 3D-Rendering-Paketen arbeiten, tun dies seit Jahren. Jede moderne CPU kann die eigentlichen Berechnungen durchführen, die erforderlich sind, um den Lichtweg um die Szene herum zu verfolgen.
Moderne CPUs und GPUs können diese Zahlen jedoch nicht schnell genug verarbeiten, um ein Bild in Echtzeit zu erzeugen. Zum Beispiel brauchen die riesigen Computerfarmen, die zur Herstellung von Filmen wie Monsters Inc oder Toy Story verwendet werden, Stunden, um ein einzelnes Bild des Endprodukts zu rendern.
Im Gegensatz dazu müssen moderne Videospiele mindestens 30 Bilder pro Sekunde generieren, um als spielbar zu gelten, wobei der Goldstandard derzeit bei etwa 60 Bildern pro Sekunde liegt.
Wie schaffen es also GPUs wie die Nvidia RTX-Reihe, das Raytracing-Verfahren bei spielbaren Frameraten einzusetzen? Die Antwort ist, dass sie Raytracing nicht für alles verwenden. Zumindest nicht in modernen Titeln.
Der Trick besteht darin, traditionelle Grafiken mit selektivem Raytracing zu kombinieren. Die RTX-Karten verfügen über dedizierte Raytracing-Hardware, die neben einer traditionelleren GPU sitzt. Auf diese Weise kann Raytracing verwendet werden, um einige der Mängel herkömmlicher Grafikhardware auszugleichen.
Es gibt Videospiele, die Sie mit einer RTX-Karte spielen können, die vollständig raytracing sind. Bestes Beispiel ist Quake II RTX. Dies ist ein jahrzehntealtes Videospiel, das so einfach ist, dass vollständiges Echtzeit-Raytracing möglich ist. Wenn es jedoch darum geht, reines Raytracing auf aktuelle Videospiele anzuwenden, wird es noch Jahre dauern, bis solche Hardware zum Mainstream wird.
Ist Ray Tracing die Zukunft?
Die kurze Antwort lautet ja, Raytracing ist die Zukunft. Die längere Antwort lautet:Wenn Hardware, die Echtzeit-Raytracing ermöglicht, billiger wird, werden wir wahrscheinlich sehen, dass sie das traditionelle Rendering Stück für Stück ersetzt. Wenn Raytracing-Grafiken zu einem normalen Bestandteil der neuen Konsolengeneration werden, gibt es kein Zurück mehr.
Entwickler können Raytracing-Funktionen sicher in ihre Titel integrieren, da alle gängigen Plattformen dies unterstützen. Da Raytracing-Grafiken überlegen sind, richten sich die Sterne wirklich auf die Ankunft von Raytracing auf erschwinglicher Hardware aus. Das bedeutet, dass wahrer Fotorealismus endlich da sein könnte.
Das andere wichtige Zeichen dafür, dass Raytracing zu einer Mainstream-Rendering-Methode werden wird, ist, wie es jetzt in die gängigen Tools aufgenommen wird, die Entwickler verwenden, um Videospiele und andere 3D-Anwendungen zu erstellen. Mit anderen Worten, Entwickler müssen keine eigenen Raytracing-Lösungen mehr erfinden.
Beliebte Grafik-Engines wie Unreal Engine 4 oder Frostbite bieten jetzt Unterstützung für hardwarebeschleunigtes RTX-Raytracing. Dadurch wird es viel wahrscheinlicher, dass Entwickler es als Option für ihre Titel hinzufügen.
Sollten Sie sich jetzt für Raytracing entscheiden?
Zum Zeitpunkt des Schreibens befinden wir uns noch bei der ersten Generation von Raytracing-Hardware. Während die Preise gesunken sind, ist die Leistung immer noch ziemlich mittelmäßig. Wenn Sie ein Hardcore-Early Adopter sind, gibt es viel zu mögen an Raytracing auf dem PC.
Wenn Sie als Early Adopter nicht bereit sind, Hunderte oder Tausende von Dollar auszugeben, ist es besser, in die nächste Generation von Mainstream-Konsolen zu investieren, die diese Technologie versprechen, oder auf den Nachfolger der Karten der RTX 20-Serie zu warten /P>