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Was ist Ray Tracing?

Was ist Ray Tracing?

Kürzlich hat eine Demo von Epic, den Machern der Unreal-Game-Engine, die Augenbrauen hochgezogen, um fotorealistische Lichteffekte zu erzielen. Die Technik ist ein großer Fortschritt für die Strahlverfolgung. Aber was heißt das?

Was Ray Tracing macht

Einfach ausgedrückt ist Raytracing eine Methode, mit der eine Grafik-Engine berechnet, wie sich virtuelle Lichtquellen auf die Objekte in ihrer Umgebung auswirken. Das Programm ist buchstäblich das des Lichts, unter Verwendung 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 – zu rendern, ohne sie als ihre eigenen Objekte rendern zu müssen. Obwohl es vom Verarbeitungsstandpunkt aus ziemlich intensiv ist, bedeutet es, dass es effizienter ist als andere, ältere Methoden zur Simulation von realistischem Licht in virtuellen Umgebungen, wenn nur damit gerendert wird, was die Kamera (dh der Player) zu einem bestimmten Zeitpunkt sehen muss. Die spezifischen Lichteffekte werden aus Sicht des Betrachters auf einer einzigen zweidimensionalen Ebene gerendert, nicht ständig in der gesamten Umgebung.

Dies alles wird mit einer erstaunlich komplexen Mathematik erreicht, sowohl in Bezug auf die tatsächliche Bestimmung des Verhaltens des virtuellen Lichts als auch in Bezug darauf, wie viel 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 ein schnelleres, flüssigeres Gameplay zu berücksichtigen.

Ray Tracing ist eher ein allgemeiner Ansatz für Grafiken als eine bestimmte Technik, obwohl er ständig weiterentwickelt und verbessert wurde. Es kann in vorgerenderten Grafiken wie den Spezialeffekten in Hollywood-Filmen oder in Echtzeit-Engines wie den Grafiken verwendet werden, die Sie während des Spiels während eines PC-Spiels sehen.

Was ist neu in Ray Tracing?

Die Demo, die in letzter Zeit Ray Tracing in die Nachrichten gebracht hat, ist die im Video unten, eine kurze Skizze, an der einige Sturmtruppen mit wirklich schlechtem Timing beteiligt sind. Es wurde letzte Woche auf der Spieleentwicklerkonferenz gezeigt. Es wurde von Epic Games (Hersteller der allgegenwärtigen Unreal Engine) in Zusammenarbeit mit NVIDIA und Microsoft entwickelt, um neue Raytracing-Techniken zu demonstrieren.

Aus dem Zusammenhang gerissen, ist es nur ein doofes Video. Wichtig ist jedoch, dass es wie ein Videospiel in Echtzeit gerendert wird und nicht wie ein Pixar-Film. Das folgende Video zeigt den Moderator, wie er die Kamera mit Echtzeitsteuerungen durch die Szene zoomt, was mit vorgerenderten Grafiken nicht möglich ist.

Wenn Ihr Gaming-PC leistungsstark genug ist, kann er theoretisch in jedem Spiel mithilfe der neuen Raytracing-Lichteffekte in der kommenden Version der Unreal-Demo solche Grafiken erzeugen.

Die Technologie glänzt wirklich (verstanden?), Da diese spezielle Demo viele reflektierende und gespiegelte Oberflächen mit unregelmäßiger Geometrie enthält. Überprüfen Sie, wie sich die Umgebung in den gebogenen Paneelen der verchromten Panzerung von Captain Phasma widerspiegelt. Beachten Sie ebenso wichtig, wie sich die weiße Rüstung der normalen Sturmtruppen düsterer und diffuser widerspiegelt. Dies ist eine realistische Beleuchtungsstufe, die heutzutage in Spielen nicht verfügbar ist.

Wird es meine Spiele fantastisch aussehen lassen?

Ja, unter ganz bestimmten Umständen. Diese erweiterte Stufe der Raytracing-Funktion erleichtert Videospielen das Rendern beeindruckenderer Lichteffekte, macht jedoch die polygonale Struktur der Grafiken nicht detaillierter. Es erhöht weder die Auflösung der Texturen noch die Fließfähigkeit der Animationen. Kurz gesagt, es wird die Beleuchtung realistisch aussehen lassen, und das war’s auch schon.

Die obige Demo ist besonders dramatisch, da die Entwickler Charaktere und Umgebungen ausgewählt haben, in denen fast jede Oberfläche entweder scheint oder Licht reflektiert. Wenn Sie dieselbe Technologie verwenden, um beispielsweise den Protagonisten einer Serie zu rendern, der sein Pferd durch die Landschaft reitet, sehen Sie keine stark reflektierenden Oberflächen außer seinem Schwert und vielleicht etwas Wasser. Entscheidend ist, dass die Raytracing-Techniken nicht viel dazu beitragen, die Haut, das Fell des Pferdes, das Leder seiner Kleidung usw. zu rendern.

Die Schlagzeilen, die aus dieser Demonstration hervorgingen und behaupteten, sie würde zu „Blockbuster-Filmgrafiken“ führen, waren ein bisschen übertrieben – das mag zutreffen, wenn Sie ein Level spielen, das in einem Spiegelsaal eingestellt ist, aber das war es auch schon.

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 soll in der nächsten Serie von High-End-GeForce-Grafikkarten debütieren, von denen derzeit gemunkelt wird, dass sie später in diesem Jahr mit den 20XX-Modellnummern erscheinen. Wie andere proprietäre Grafiktechnologien wie PhysX von NVIDIA wird es Spielern, die Grafikkarten anderer Hersteller verwenden, wahrscheinlich nicht zur Verfügung stehen.

Allerdings verwendet RTX auch eine neue Funktion des DirectX-API-Systems speziell für die Raytracing-Funktion (von Microsoft als Raytracing bezeichnet). Während die oben genannten spezifischen Demos eine Zusammenarbeit zwischen Epic und NVIDIA sind, hindert nichts konkurrierende Hersteller wie AMD und Intel daran, ähnliche Systeme mit ähnlichen Ergebnissen zu erstellen.

Um es einfach auszudrücken: High-End-PC-Spiele werden diese Techniken gegen Ende 2018 und Anfang 2019 einsetzen. Spieler, die zu dieser Zeit in neue Grafikkarten investieren, werden den größten Nutzen sehen, aber wenn Sie dies bereits getan haben Als High-End-Spielesystem können Sie möglicherweise einige dieser Effekte in DirectX-kompatiblen Spielen auf Ihrer aktuellen Hardware verwenden.

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

Bildnachweis: NVIDIA, Epos / YouTube, Guru3D / YouTube

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