Ray-tracing może w końcu przynieść przełom w grafice gier komputerowych

Microsoft ogłosił dziś na GDC rozszerzenie dla swojego API DirectX 12 za pomocą technologii DirectX Raytracing, która zapewnia śledzenie promieni  (ray-tracing) renderowane w czasie rzeczywistym. Przełożyć ma się to na fotorealistyczne efekty w grach, w tym cienie odbicia czy okluzję otoczenia.

Mówiąc w uproszczeniu jest to technika generowania fotorealistycznych obrazów scen trójwymiarowych bazująca na analizowaniu tylko tych promieni światła, które trafiają bezpośrednio do obserwatora. W naturze fotony światła odbijają się od różnych obiektów zanim trafią do naszych oczu, ale symulacja każdego fotonu w czasie rzeczywistym to zbyt skomplikowany proces, więc śledzenie promieni odwraca ten proces, wysyłając miliony promieni na zewnątrz z kamery do sceny przed nami. Kiedy te trafią na jakiś przedmiot, sprawdzają jego właściwości, jak również źródła światła wokół niego i następnie kalkują dokładny kolor piksela na ekranie.

Technika ta wykorzystywana jest na szeroką skalę w branży filmowej czy deweloperskiej, gdzie pozwala uzyskać fotorealistyczne interaktywne rendery nieruchomości, ale jak dotychczas moc obliczeniowa współczesnych kart graficznych nie pozwala na jej wykorzystanie w grach wideo, gdzie GPU muszą obliczać bardziej intensywne, większe sceny z większą ilością obiektów i szybkimi ruchami kamery. W filmach efekty wizualne wspierane przez ray-tracing wykorzystywane są od lat, ponieważ jest to nieinteraktywne medium, a same studia są skłonne przeznaczać duże ilości czasu i pieniędzy na drobiazgowe renderowanie każdej klatki z wykorzystaniem setek promieni na piksel.

Nvidia doszła do wniosku, że ich architektura Volta jest już gotowa na takie wyzwanie i podoła ray-tracingowi renderowanemu w czasie rzeczywistym. Zieloni zapowiedzieli właśnie technologię Nvidia RTX, która działać będzie w oparciu o DirectX Raytracing (DXR), wraz z kilkoma kluczowymi efektami, które dostępne będą w ramach kolejnej generacji pakietu SDK GameWorks (konkretniej pod GameWorks Ray Tracing). Warto jednak wyjaśnić, że samo DXR będzie wspierane przez starsze karty graficzne, ale specjalne funkcje dostępne w ramach RTX dostępne będą tylko dla GPU z serii Volta lub nowszych układów graficznych.

Z praktycznego punktu widzenia RTX wykorzystywać będzie zdecydowanie mniej promieni na piksel, ale w zmian wykorzysta pewne sztuczki do optymalizacji jakości obrazu. Nvidia twierdzi, że RTX wymaga wykorzystania pewnego rozwiązania sprzętowego zaimplementowanego w najnowszej architekturze, a Zieloni wspominają także o ścisłej współpracy z Microsoftem, więc zapewne nie obejdzie się bez Windowsa 10. Pakiet SDK GameWorks for Ray Tracing ułatwić ma zaś pracę deweloperom, którzy dzięki temu będą mogli szybciej stosować nowe techniki i korzystać z "odszumiania" scen.

Wybrani deweloperzy otrzymali już wczesny dostęp do RTX, ale wkrótce po tę technologię będą mogli sięgnąć wszyscy twórcy gier. Zainteresowanie wyrazili już tacy twórcy silników, jak Epic Games (Unreal Engine), Unity, EA/DICE (Frostbite) czy Allegorithmic  oraz twórcy gier od EA, Remedy Entertainment czy 4A Games.

AMD szybko wydało komunikat zapewniający, że także jest zainteresowane technologią ray-tracing. Firma wydała oświadczenie następującej treści:

„AMD współpracuje z Microsoft, aby pomóc zdefiniować, ulepszyć i wesprzeć przyszłość technologii DirectX 12 i „raytracingu”. Dzięki solidnej, systemowej i przyszłościowej podstawie programowania graficznego AMD pozostaje w awangardzie rozwoju nowych modeli programistycznych i innowacji interfejsów programowania aplikacji (API). Nie możemy się doczekać rozmów z deweloperami gier na temat ich pomysłów i opinii związanych z komputerowymi (PC) technikami „raytracingu” i stosowaniem ich do poprawienia jakości obrazu, uzyskiwania nowych efektów wizualnych oraz poprawy wydajności”.

Źródło: Microsoft/Nvidia/ AMD / Fot. Nvidia