Apa itu ray tracing, dan bagaimana cara mengubah permainan?

Ray tracing adalah teknik pencahayaan yang menghadirkan tingkat realisme ekstra ke dalam game. Ini meniru cara cahaya memantulkan dan membiaskan di dunia nyata, memberikan lingkungan yang lebih dapat dipercaya daripada yang biasanya terlihat menggunakan pencahayaan statis di game yang lebih tradisional. Tapi apa sebenarnya ray tracing itu? Dan yang lebih penting, bagaimana cara kerjanya?

Kartu grafis yang bagus dapat menggunakan ray tracing untuk menyempurnakan pencelupan, tetapi tidak semua GPU dapat menangani teknik ini. Baca terus untuk mengetahui apakah ray tracing penting untuk pengalaman bermain game Anda dan apakah layak menghabiskan ratusan untuk GPU yang ditingkatkan.

Foton maya

Untuk memahami cara kerja sistem pencahayaan revolusioner ray tracing, kita perlu melangkah mundur dan pahami bagaimana game sebelumnya menghasilkan cahaya, serta apa yang perlu ditiru untuk fotorealistik pengalaman.

Game tanpa ray tracing mengandalkan pencahayaan "terpanggang" statis. Pengembang menempatkan sumber cahaya dalam lingkungan yang memancarkan cahaya secara merata ke semua tampilan yang diberikan. Selain itu, model virtual seperti NPC dan objek tidak berisi informasi apa pun tentang model lain, sehingga mengharuskan GPU menghitung perilaku ringan selama proses rendering. Tekstur permukaan dapat memantulkan cahaya untuk meniru kilau, tetapi hanya cahaya yang dipancarkan dari sumber statis. Ambil perbandingan dari refleksi di GTA Vdi bawah ini sebagai contoh.

Secara keseluruhan, evolusi GPU telah membantu proses ini menjadi lebih realistis dalam tampilannya selama bertahun-tahun, tetapi game masih belum fotorealistik dalam hal refleksi, refraksi, dan umum dunia nyata penerangan. Untuk melakukannya, GPU membutuhkan kemampuan untuk melacak sinar cahaya virtual.

Di dunia nyata, cahaya tampak adalah bagian kecil dari keluarga radiasi elektromagnetik yang dirasakan oleh mata manusia. Ini berisi foton yang berperilaku baik sebagai partikel maupun sebagai gelombang. Foton tidak memiliki ukuran atau bentuk nyata — mereka hanya dapat diciptakan atau dihancurkan.

Konon, cahaya bisa diidentifikasi sebagai aliran foton. Semakin banyak foton yang Anda miliki, semakin terang cahaya yang dirasakan. Refleksi terjadi ketika foton memantul dari permukaan. Pembiasan terjadi ketika foton — yang bergerak dalam garis lurus — melewati zat transparan dan garis dialihkan atau "dibengkokkan". Foton yang hancur dapat dianggap sebagai "diserap".

Ray tracing dalam game mencoba meniru cara kerja cahaya di dunia nyata. Ini melacak jalur cahaya yang disimulasikan dengan melacak jutaan foton virtual. Semakin terang cahayanya, semakin banyak foton virtual yang harus dihitung GPU, dan semakin banyak permukaan yang akan dipantulkan, dibiaskan, dan dihamburkan.

Prosesnya bukanlah sesuatu yang baru. CGI telah menggunakan ray tracing selama beberapa dekade, meskipun proses tersebut membutuhkan banyak komputer di masa-masa awal untuk menghasilkan film penuh, mengingat satu frame dapat memakan waktu berjam-jam atau bahkan berhari-hari untuk dirender. Sekarang, PC rumahan dapat meniru grafik yang dilacak sinar secara real-time, memanfaatkan akselerasi perangkat keras dan trik pencahayaan cerdas untuk membatasi jumlah sinar ke angka yang dapat diatur.

Inilah pembuka mata yang sebenarnya: Seperti film atau acara TV lainnya, adegan dalam animasi CGI biasanya "diambil" menggunakan sudut yang berbeda. Untuk setiap bingkai, Anda dapat menggerakkan kamera untuk menangkap aksi, memperbesar, memperkecil, atau menggeser seluruh area. Dan seperti animasi, Anda harus memanipulasi semuanya berdasarkan bingkai demi bingkai untuk meniru gerakan. Gabungkan semua rekaman, dan Anda memiliki cerita yang mengalir.

Di game, Anda mengontrol satu kamera yang selalu bergerak dan selalu mengubah sudut pandang, terutama di game yang bergerak cepat. Dalam game CGI dan ray-tracing, GPU tidak hanya harus menghitung bagaimana cahaya memantulkan dan membias dalam pemandangan apa pun, tetapi juga harus menghitung bagaimana cahaya ditangkap oleh lensa — sudut pandang Anda. Untuk game, itu adalah pekerjaan komputasi yang sangat besar untuk satu PC atau konsol.

Sayangnya, kami masih belum memiliki PC tingkat konsumen yang benar-benar dapat merender grafik ray-tracing pada frekuensi gambar tinggi. Sebaliknya, kami sekarang memiliki perangkat keras yang dapat menipu secara efektif.

Mari menjadi nyata

Kemiripan mendasar Ray Tracing dengan kehidupan nyata menjadikannya teknik rendering 3D yang sangat realistis, bahkan membuat game kotak-kotak seperti Minecraft melihat dekat foto-realistis dalam kondisi yang tepat. Hanya ada satu masalah: Sangat sulit untuk disimulasikan. Menciptakan kembali cara kerja cahaya di dunia nyata itu rumit dan padat sumber daya, membutuhkan banyak daya komputasi.

Itulah mengapa opsi ray-tracing yang ada di game, seperti ray tracing yang digerakkan oleh RTX Nvidia, tidak sesuai dengan kehidupan. Itu bukan penelusuran sinar yang sebenarnya, di mana setiap titik cahaya disimulasikan. Sebaliknya, GPU "menipu" dengan menggunakan beberapa perkiraan cerdas untuk memberikan sesuatu yang mendekati efek visual yang sama tetapi tanpa terlalu membebani perangkat keras.

Sebagian besar game ray tracing sekarang menggunakan kombinasi teknik pencahayaan tradisional, biasanya disebut rasterisasi, dan ray tracing pada permukaan tertentu seperti genangan reflektif dan pengerjaan logam. Medan Perang V adalah contoh yang bagus untuk itu. Anda melihat pantulan pasukan di air, pantulan medan di pesawat terbang, dan pantulan ledakan di cat mobil. Dimungkinkan untuk menampilkan pantulan di mesin 3D modern, tetapi tidak pada tingkat detail yang ditampilkan di game seperti Medan Perang V saat ray tracing diaktifkan.

Ray tracing juga dapat dimanfaatkan untuk bayangan agar terlihat lebih dinamis dan realistis. Anda akan melihat bahwa efeknya sangat bagus Bayangan dari Tomb Raider.

Pencahayaan dengan ray tracing dapat menciptakan bayangan yang jauh lebih realistis dalam suasana gelap dan terang, dengan tepi yang lebih lembut dan definisi yang lebih baik. Mencapai tampilan itu tanpa ray tracing sangatlah sulit. Pengembang hanya dapat memalsukannya melalui penggunaan sumber cahaya statis yang telah disetel dengan hati-hati dan terkontrol. Menempatkan semua "lampu panggung" ini membutuhkan waktu banyak waktu dan usaha - dan bahkan kemudian, hasilnya tidak tepat.

Beberapa game menggunakan seluruh babi dan menggunakan ray tracing untuk penerangan global, secara efektif ray-tracing seluruh adegan. Tapi itu opsi yang paling mahal secara komputasi dan membutuhkan kartu grafis modern yang paling kuat untuk bekerja secara efektif. Eksodus Metro menggunakan teknik ini, meskipun penerapannya tidak sempurna.

Oleh karena itu, pengukuran setengah-setengah seperti hanya bayangan ray-tracing atau permukaan reflektif sangat populer. Game lain memanfaatkan teknologi Nvidia seperti denoising dan Pengambilan Sampel Super Pembelajaran Mendalam untuk meningkatkan performa dan menutupi beberapa gangguan visual yang terjadi akibat merender lebih sedikit sinar daripada yang diperlukan untuk menciptakan pemandangan yang benar-benar terlacak sinar. Itu masih dicadangkan untuk tangkapan layar dan film yang telah dirender sebelumnya, di mana server bertenaga tinggi dapat menghabiskan waktu berhari-hari merender bingkai tunggal.

Perangkat keras di belakang sinar

Bahkan untuk menangani penerapan ray tracing yang relatif sederhana ini, kartu grafis seri RTX 20 Nvidia memperkenalkan perangkat keras yang dibuat khusus untuk ray tracing.

Sekarang, semua kartu RTX mendukung ray tracing, dan GPU seri RTX 40 terbaru memiliki cara lain untuk menipu kinerja. SER, atau Penataan Ulang Eksekusi Shader, tersedia di RTX 4090 dan RTX 4080, dan Nvidia mengatakan dapat meningkatkan performa sebesar 25% dalam game dengan ray tracing. Ia bekerja dengan menyusun ulang saat instruksi ray tracing diproses oleh GPU, mengoptimalkan tugas untuk daya komputasi yang tersedia.

Meskipun hari-hari awal pelacakan sinar sangat sulit, kartu Nvidia baru-baru ini berkinerja jauh lebih baik. Dengan SER di generasi berikutnya, bersama dengan DLSS 3, kami mungkin melihat ray tracing yang tidak mengurangi frekuensi gambar Anda.

Penelusuran sinar Nvidia metode bukan satu-satunya pilihan yang tersedia. Ada juga efek pasca-pemrosesan "pelacakan jalur" Reshade yang memberikan visual yang sebanding tanpa pencapaian kinerja yang sama.

AMD juga memiliki opsi untuk ray tracing, yang akan kita bahas selanjutnya.

Anda masih menginginkan a kartu grafis yang kuat untuk ray tracing terlepas dari implementasinya, tetapi karena tekniknya mengikuti pengembang game, kita mungkin melihat rangkaian perangkat keras pendukung yang lebih luas dengan harga yang jauh lebih terjangkau.

Bagaimana dengan AMD?

AMD telah berjuang selama beberapa tahun terakhir untuk menghadirkan ray tracing yang dipercepat perangkat keras, tetapi itu berubah dengan peluncuran RX 6800, 6800 XT, dan 6900 XT. Kartu-kartu baru ini menampilkan dukungan ray tracing DirectX 12 dan memberikan kinerja yang luar biasa, bahkan jika AMD tidak setingkat Nvidia di departemen ray-tracing (baca kami RX 6800 XT versus RTX 3080 Dan RX 6900 XT versus RTX 3090 perbandingan untuk lebih).

Itu tidak mengejutkan, mengingat Arsitektur Big Navi memberi daya pada kartu AMD RX 6000 merupakan generasi pertama dari akselerasi ray-tracing. Ini adalah arsitektur yang sama yang menggerakkan visual di PlayStation 5 dan Xbox Series X, melayani tingkat kinerja yang lebih rendah secara keseluruhan daripada kartu unggulan Nvidia. Namun, karena ray tracing adalah fitur yang menonjol di konsol generasi berikutnya, kami mengharapkan dukungan dan pengoptimalan yang lebih baik di masa mendatang. Dalam waktu dekat, kita akan melihat debutnya Resolusi Super AMD FidelityFX (FSR) untuk PC gaming dan juga versi terbaru dari Microsoft Xbox.

Bagaimana Anda bisa melihat ray tracing di rumah?

Anda memerlukan kartu grafis terbaru — dan mahal — untuk melihat ray tracing di rumah. Pelacakan sinar yang dipercepat perangkat keras hanya tersedia pada GPU Nvidia RTX atau pada GPU seri RX 6000 AMD. Kartu GTX 10-series dan 16-series mendukung ray tracing tetapi tidak memiliki inti RT untuk membuatnya nyaman dapat dimainkan.

Jika Anda berharap untuk bermain pada resolusi di atas 1080p dan dengan kecepatan bingkai 60 fps atau lebih, taruhan terbaik Anda adalah berbelanja secara royal untuk kartu grafis terbaik. Pada 4K, RTX 3080 dan RX 6800 XT adalah kartu yang menonjol, tetapi Anda dapat bertahan dengan RTX 3070 atau RX 6800 jika Anda ingin pindah ke 1440p di judul tertentu.

Ada pilihan terbatas game yang mendukung ray tracing, tetapi jumlahnya terus bertambah. Contoh teratas ray tracing termasuk demo RTX awal, seperti Medan Perang V, Bayangan dari Tomb Raider, Dan Eksodus Metro. Game yang lebih baru seperti Kontrol Dan MechWarrior 5: Tentara Bayaran juga terlihat menarik. Tetap dalam Cahaya adalah game horor indie yang dibangun menggunakan bayangan dan pantulan yang dilacak dengan sinar. Yang di-remaster Gempa II dengan penelusuran sinar RTX adalah contoh fantastis lainnya.

Ada lebih sedikit game ray tracing di pasaran, tetapi industrinya tumbuh. Sebagai PlayStation 5 Dan Xbox Seri X mulai mengiklankan ray tracing, pesaing akan segera mengikuti. Game multi-platform Anjing Penjaga 2 berbeda dengan yang baru Watch Dogs: Legiun, karena game baru telah memulai ray tracing untuk bekerja di konsol dan komputer.

Coba gunakan Penelusuran sinar Port Royal dari UL Benchmark untuk menentukan apakah PC Anda akan bekerja dengan ray tracing.

Rekomendasi Editor

• Bahkan mitra Nvidia tidak percaya pada RTX 4060 Ti yang baru
• RTX 4060 Nvidia mungkin tidak terlalu mengecewakan
• Cara mengonversi kaset VHS Anda ke DVD, Blu-ray, atau digital
• AMD mungkin menghancurkan Nvidia dengan GPU laptopnya - tetapi diam di bagian depan desktop
• Nvidia RTX 4060 Ti vs. RTX 4070: membandingkan GPU kelas menengah Nvidia