Ray Tracing – co to? Jak działa? Porównanie grafiki

W kontekście grafiki w grach bardzo często pojawia się fraza “Ray Tracing”. Z języka angielskiego oznacza ono “śledzenie promieni”. Jeżeli to dalej niewiele Wam mówi, to zapraszam do przeczytania naszego artykułu, z którego dowiecie się co to jest i jak działa Ray Tracing. Zobaczycie również porównania graficzne w grach z włączonym i wyłączonym Ray Tracingiem.

Do testów Ray Tracingu wykorzystałem kartę graficzną ZOTAC GAMING GeForce RTX 3090 Ti.

Ray Tracing – co to?

Ray Tracing to technologia poprawiająca grafikę w grach, która pozwala na stworzenie realistycznej symulacji zachowania światła. Ray Tracing pozwala śledzić strumień padania światła i generować jego rzeczywiste interakcje z obiektami.

Dzięki śledzeniu promieni obraz jest bardziej realistyczny. Ray Tracing oblicza jak promienie światła odbijają się od różnych powierzchni np. wody, lustra czy szyby. Śledzenie promieni uwzględnia również przezroczystość i strukturę powierzchni, przez które musi przejść światło, zanim zobaczy je gracz.

Ray Tracing porównanie graficzne — Gra Control – Ray Tracing: wyłączony

Ray Tracing uwzględnia też rozproszenie światła. Elementy mają różną intensywność podświetlenia w zależności od tego jak są oddalone od źródło światła, jakie przeszkody światło napotka zanim do nich dotrze, gdzie się znajdują itd..

Co ważne, cały proces generowania obrazu z wykorzystaniem śledzenia promieni, odbywa się w czasie rzeczywistym. Dzięki temu immersja w grach jest większa.

Ray tracing porównanie — Gra Cyberpunk 2077 – Ray Tracing: wyłączony

Ale przecież… odbicia obrazu w grach występują od dawna! Tylko, że to nie były prawdziwe odbicia, a pewnego rodzaju “iluzja odbić”. Były to gotowe tekstury nałożone na obiekty. Producenci gier wykorzystują do tego wiele sztuczek. Dobrym przykładem jest Marvel’s Spider-Man. Gra z Człowiekiem-Pająkiem jest pełna nałożonych tekstur odbić. Gdziekolwiek jesteśmy i nieważne co jest za nami, wspinając się po szklanych powierzchniach, zawsze zobaczymy odbicie Empire State Building.

Marvels Spider Man odbicia

Czy widać różnice z Ray Tracingiem i bez?

Różnica w grafice z włączonym i wyłączonym Ray Tracingiem jest bardzo duża. Po włączeniu śledzenia promieni, światło zachowuje bardziej naturalnie – fizycznie poprawnie. Czuć, że światło ma swoje źródło. Dzięki Ray Tracingowi kolory są prawdziwsze, a cienie delikatniejsze. Ray Tracing najbardziej zauważycie w odbiciach, cieniach, wodzie, szybach i lustrach. Ray Tracing definiuje na nowe efekty świetlne w grach.

Ray Tracing różnica w grafice w grach — Gra Minecraft – Ray Tracing: wyłączony

Technologia Ray Tracing nie ma wpływu na jakość tekstu tj. po włączeniu śledzenia promieni nie poprawi się wygląd czapki, którą nosi bohater, a jedynie światło będzie się na niej naturalnie odbijać.

Ray Tracing a wydajność w grach

Technologia Ray Tracing wymaga dostarczenie ogromnej mocy obliczeniowej przez kartę graficzną, dlatego obsługują ją tylko najmocniejsze karty graficzne. Włączając Ray Tracing możemy spodziewać się spadku liczby klatek na sekundę o około 30%. Gra Forza Horizon 5 ze wszystkimi ustawieniami graficznymi na Ekstremalne osiąga średnio 144 FPS. Jeżeli dodatkowo włączymy Ray Tracing, to liczba klatek na sekundę spada do średnio 100.

Ray Tracing czy warto — Gra Portal – Ray Tracing: wyłączony

Ale Nvidia przygotowała inną technologię – DLSS, która pozwala cieszyć się Ray Tracingiem bez spadku liczby klatek na sekundę. Obraz z włączonym DLSS traci nieco na jakości tekstur, ale są to niewielkie spadki. Więcej o DLSS przeczytacie w osobnym artykule.

Ray Tracing włączony i wyłączony — Gra Dziedzictwo Hogwarty – Ray Tracing: wyłączony

Historia technologii Ray Tracing

Technologia Ray Tracing jest znana od dawna. Już w 2006 roku śledzenie promieni wykorzystano w filmie animowanym Auta. Ray Tracing jest też często używany w wizualizacjach architektonicznych.

Ray Tracing historia

Jednak wcześniej nie istniał Ray Tracing w czasie rzeczywistym. Wyrenderowanie dwugodzinnego filmu animowanego Auta, zajęło komputerowi o ogromnej wydajności kilkaset godzin! A my, aby cieszyć się płynnym graniem potrzebujemy conajmniej 60 klatek na wyrenderowanie których mamy zaledwie jedną sekundę!

Technologię Ray Tracing do gier wprowadziła jako pierwsza firma Nvidia w 2018 roku prezentując karty graficzne z serii GeForce RTX 2000: RTX 2070, RTX 2080 i RTX 2080 Ti. Ten kamień milowy sprawił, że firma po raz kolejny zapisała się na kartach historii jeżeli chodzi o grafikę w grach.