Il ray tracing è una tecnica di illuminazione che aggiunge un ulteriore livello di realismo ai giochi. Emula il modo in cui la luce si riflette e si rifrange nel mondo reale, fornendo un ambiente più credibile rispetto a quello che si vede normalmente utilizzando l'illuminazione statica nei giochi più tradizionali. Ma cos'è esattamente il ray tracing? E soprattutto, come funziona?
Contenuti
- Fotoni virtuali
- Diventiamo reali
- L'hardware dietro i raggi
- E l'AMD?
- Come puoi vedere il ray tracing a casa?
Una buona scheda grafica può utilizzare il ray tracing per migliorare l'immersione, ma non tutte le GPU sono in grado di gestire questa tecnica. Continua a leggere per decidere se il ray tracing è essenziale per la tua esperienza di gioco e se giustifica spendere centinaia di euro per una GPU aggiornata.
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Fotoni virtuali
Per capire come funziona il rivoluzionario sistema di illuminazione del ray tracing, dobbiamo fare un passo indietro e capire come i giochi rendevano la luce in precedenza, nonché cosa deve essere emulato per un fotorealismo esperienza.
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I giochi senza ray tracing si basano su un'illuminazione statica "integrata". Gli sviluppatori posizionano le fonti di luce all'interno di un ambiente che emette luce in modo uniforme su una determinata vista. Inoltre, i modelli virtuali come NPC e oggetti non contengono alcuna informazione su nessun altro modello, richiedendo alla GPU di calcolare il comportamento della luce durante il processo di rendering. Le trame superficiali possono riflettere la luce per imitare la brillantezza, ma solo la luce emessa da una sorgente statica. Prendi il confronto di riflessioni dentro gta Vsotto come esempio.
![Immagini di confronto affiancate che mostrano la differenza nella qualità dei riflessi nel gioco GTA V, tra le impostazioni Normale e Ultra.](/f/eb12008186b8eaaf01a53b2c5ab01a36.jpg)
Nel complesso, l'evoluzione della GPU ha aiutato questo processo a diventare più realistico nel corso degli anni, ma i giochi non sono ancora fotorealistici in termini di riflessi, rifrazioni e generale del mondo reale illuminazione. Per fare ciò, la GPU ha bisogno della capacità di tracciare raggi di luce virtuali.
Nel mondo reale, la luce visibile è una piccola parte della famiglia delle radiazioni elettromagnetiche percepite dall'occhio umano. Contiene fotoni che si comportano sia come particella che come onda. I fotoni non hanno dimensioni o forma reali: possono solo essere creati o distrutti.
Detto questo, la luce potrebbe essere identificata come un flusso di fotoni. Più fotoni hai, più luminosa è la luce percepita. La riflessione si verifica quando i fotoni rimbalzano su una superficie. La rifrazione si verifica quando i fotoni, che viaggiano in linea retta, passano attraverso una sostanza trasparente e la linea viene reindirizzata o "piegata". I fotoni distrutti possono essere percepiti come "assorbiti".
Il ray tracing nei giochi tenta di emulare il modo in cui la luce funziona nel mondo reale. Traccia il percorso della luce simulata tracciando milioni di fotoni virtuali. Più luminosa è la luce, più fotoni virtuali la GPU deve calcolare e più superfici rifletterà, rifrangerà e si disperderà.
![Immagine beta di ray tracing di Minecraft RTX.](/f/ec7ef4a22a042486c01d5e5b3db02569.png)
Il processo non è niente di nuovo. La CGI ha utilizzato il ray tracing per decenni, sebbene il processo richiedesse all'inizio farm di computer per generare un film completo, dato che un singolo fotogramma poteva richiedere ore o addirittura giorni per il rendering. Ora, i PC domestici possono emulare la grafica con ray tracing in tempo reale, sfruttando l'accelerazione hardware e trucchi di illuminazione intelligenti per limitare il numero di raggi a un numero gestibile.
Ecco la vera rivelazione: come ogni film o programma televisivo, le scene nell'animazione CGI sono in genere "girate" utilizzando diverse angolazioni. Per ogni fotogramma, puoi spostare una telecamera per catturare l'azione, ingrandire, rimpicciolire o eseguire una panoramica di un'intera area. E come l'animazione, devi manipolare tutto fotogramma per fotogramma per emulare il movimento. Metti insieme tutti i filmati e avrai una storia fluida.
Nei giochi, controlli una singola telecamera che è sempre in movimento e cambia sempre il punto di vista, specialmente nei giochi frenetici. In entrambi i giochi CGI e ray-tracing, la GPU non solo deve calcolare come la luce si riflette e si rifrange in una data scena, ma deve anche calcolare come viene catturata dall'obiettivo: il tuo punto di vista. Per i giochi, si tratta di un'enorme quantità di lavoro computazionale per un singolo PC o console.
Sfortunatamente, non disponiamo ancora di PC di livello consumer in grado di eseguire veramente il rendering della grafica con ray tracing a frame rate elevati. Invece, ora abbiamo hardware in grado di imbrogliare in modo efficace.
Diventiamo reali
La fondamentale somiglianza del ray tracing con la vita reale lo rende una tecnica di rendering 3D estremamente realistica, anche realizzando giochi a blocchi come Minecraft sembra quasi fotorealistico nelle giuste condizioni. C'è solo un problema: è estremamente difficile da simulare. Ricreare il modo in cui la luce funziona nel mondo reale è complicato e richiede molte risorse, richiedendo enormi quantità di potenza di calcolo.
Ecco perché le opzioni di ray-tracing esistenti nei giochi, come il ray-tracing basato su RTX di Nvidia, non sono realistiche. Non sono vero ray tracing, per cui ogni punto di luce viene simulato. Invece, la GPU "imbroglia" utilizzando diverse approssimazioni intelligenti per fornire qualcosa di simile allo stesso effetto visivo ma senza essere altrettanto faticoso per l'hardware.
Battlefield V: raccolta cinematografica di ray tracing – VETRINA DELLA COMMUNITY GEFORCE
La maggior parte dei giochi di ray tracing ora utilizza una combinazione di tecniche di illuminazione tradizionali, tipicamente chiamate rasterizzazione, e ray tracing su superfici specifiche come pozzanghere riflettenti e metallo. Campo di battaglia v ne è un ottimo esempio. Vedi il riflesso delle truppe nell'acqua, il riflesso del terreno sugli aeroplani e il riflesso delle esplosioni sulla vernice di un'auto. È possibile mostrare i riflessi nei moderni motori 3D, ma non al livello di dettaglio mostrato in giochi simili Campo di battaglia v quando il ray tracing è abilitato.
Il ray tracing può anche essere sfruttato per le ombre per renderle più dinamiche e dall'aspetto realistico. Vedrai che ha avuto un grande effetto in L'ombra di Tomb Raider.
Shadow of the Tomb Raider: ombre ray tracing in tempo reale GeForce RTX
L'illuminazione con ray tracing può creare ombre molto più realistiche in scene scure e luminose, con bordi più morbidi e maggiore definizione. Ottenere quell'aspetto senza ray tracing è straordinariamente difficile. Gli sviluppatori possono simularlo solo attraverso un uso attento e controllato di sorgenti luminose statiche preimpostate. Posizionare tutte queste riprese di "luci da palcoscenico". molto di tempo e fatica - e anche in questo caso, il risultato non è del tutto corretto.
Alcuni giochi vanno fino in fondo e usano il ray tracing per l'illuminazione globale, ray-tracing efficace di un'intera scena. Ma questa è l'opzione più costosa dal punto di vista computazionale e richiede la più potente delle moderne schede grafiche per funzionare in modo efficace. Metro Esodo utilizza questa tecnica, sebbene l'implementazione non sia perfetta.
Metro Exodus: Demo n. 2 dell'illuminazione globale con ray tracing in tempo reale GeForce RTX
Per questo motivo, le mezze misure come solo le ombre del ray-tracing o le superfici riflettenti sono popolari. Altri giochi sfruttano le tecnologie Nvidia come il denoising e Super campionamento dell'apprendimento profondo per migliorare le prestazioni e coprire alcuni dei singhiozzi visivi che si verificano dal rendering di meno raggi di quanto sarebbe necessario per creare una scena veramente ray-tracing. Quelli sono ancora riservati a screenshot e filmati pre-renderizzati, in cui i server ad alta potenza possono trascorrere giorni a eseguire il rendering di singoli fotogrammi.
L'hardware dietro i raggi
![Persona in piedi su un palco buio davanti alla diapositiva della presentazione con scritto](/f/36e60df46bc3cb83e50dfff14a55053c.jpg)
Per gestire anche queste implementazioni relativamente modeste del ray tracing, le schede grafiche della serie RTX 20 di Nvidia hanno introdotto hardware appositamente creato per il ray tracing.
Ora, tutte le schede RTX supportano il ray tracing e le più recenti GPU della serie RTX 40 hanno ancora un altro modo per imbrogliare le prestazioni. SER, o Shader Execution Reordering, è disponibile sul RTX 4090 e RTX 4080, e Nvidia afferma che può aumentare le prestazioni del 25% nei giochi con ray tracing. Funziona riordinando quando le istruzioni di ray tracing vengono elaborate dalla GPU, ottimizzando l'attività per la potenza computazionale disponibile.
Sebbene i primi giorni del ray tracing fossero difficili, le recenti carte di Nvidia hanno avuto prestazioni molto migliori. Con SER nella prossima generazione, insieme a DLSS 3, potremmo vedere ray tracing che non aumenta la frequenza dei fotogrammi.
NEON NOIR: Riflessi Ray Tracing in tempo reale - Ottenuto con CRYENGINE
Il ray tracing di Nvidia metodo non è l'unica opzione disponibile, però. Ci sono anche effetti di post-elaborazione "path tracing" di Reshade che offrono immagini comparabili senza nulla di simile allo stesso calo di prestazioni.
Skyrim SE 2019 - RAY TRACING - Shader RT di Marty McFly - Ultra modificato - 4k
AMD ha ora anche opzioni per il ray tracing, che vedremo in seguito.
Avrai ancora bisogno di un file potente scheda grafica per il ray tracing indipendentemente dall'implementazione, ma man mano che la tecnica prende piede con gli sviluppatori di giochi, potremmo vedere una gamma più ampia di hardware di supporto a prezzi molto più convenienti.
E l'AMD?
![Vista ravvicinata di AMD Radeon RX 6000.](/f/9b3ac97052e8d4599ff54101e162733b.jpg)
AMD ha lottato negli ultimi anni per fornire ray tracing con accelerazione hardware, ma le cose sono cambiate con il lancio di RX 6800, 6800 XT e 6900 XT. Queste nuove schede supportano il ray tracing DirectX 12 e offrono prestazioni eccellenti, anche se AMD non è esattamente al livello di Nvidia nel reparto ray-tracing (leggi il nostro RX 6800 XT contro RTX 3080 E RX 6900 XT contro RTX 3090 confronti per altro).
Non è certo una sorpresa, considerando il Grande architettura Navi l'alimentazione delle schede RX 6000 di AMD è in gran parte un'accelerazione di ray-tracing di prima generazione. È la stessa architettura che alimenta le immagini in PlayStation 5 e Xbox Series X, fornendo un livello di prestazioni complessivamente inferiore rispetto alle carte di punta di Nvidia. Tuttavia, poiché il ray tracing è una funzionalità straordinaria sulle console di nuova generazione, ci aspettiamo un supporto e ottimizzazioni migliori per il futuro. Nel prossimo futuro, vedremo il debutto di AMD FidelityFX Super Risoluzione (FSR) per PC da gioco e anche le ultime versioni di Microsoft Xbox.
Come puoi vedere il ray tracing a casa?
![Immagine del gioco Battlefield V.](/f/77b4696017cad4ee630a77dd7a30bed5.jpg)
Avrai bisogno di una scheda grafica recente e costosa per vedere il ray tracing a casa. Il ray tracing con accelerazione hardware è disponibile solo sulle GPU Nvidia RTX o sulle GPU della serie RX 6000 di AMD. Le schede della serie GTX 10 e 16 supportano il ray tracing ma mancano dei core RT per renderlo confortevole giocabile.
Se ti aspetti di giocare a risoluzioni superiori a 1080p e con frame rate di 60 fps o più, la soluzione migliore è concederti il lusso di una scheda grafica top di gamma. A 4K, RTX 3080 e RX 6800 XT sono le carte migliori, ma puoi cavartela con un RTX 3070 o RX 6800 se sei disposto a passare a 1440p in determinati titoli.
C'è una selezione limitata di giochi abilitati per il ray tracing, ma il numero sta crescendo. I migliori esempi di ray tracing includono le prime demo RTX, come Campo di battaglia v, L'ombra di Tomb Raider, E Metro Esodo. Giochi più recenti come Controllo E MechWarrior 5: Mercenari anche sembrare avvincente. Resta nella Luce è un gioco horror indie costruito utilizzando ombre e riflessi ray-tracing. Il rimasterizzato Terremoto II con ray-tracing RTX è un altro fantastico esempio.
Ci sono meno giochi di ray tracing sul mercato, ma l'industria cresce. COME la PlayStation 5 E Xbox Serie X iniziare a pubblicizzare il ray tracing, presto seguiranno i concorrenti. Il gioco multipiattaforma cani da guardia 2 è diverso dal nuovo Watch Dogs: Legione, poiché il nuovo gioco ha avviato il ray tracing per funzionare su console e computer.
Prova a usare Ray-tracing Port Royal di UL Benchmark per determinare se il tuo PC funzionerà con il ray tracing.
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