Le ray tracing est une fonctionnalité que vous verrez mentionnée avec les dernières cartes graphiques Nvidia RTX 50 Series ainsi que les nouvelles Radeon RX 9070 XT et RX 9070 d'AMD. Il est utilisé dans les jeux modernes pour produire des visuels incroyables et repose sur du matériel spécialisé dans les GPU actuels, c'est pourquoi Nvidia, AMD et même Intel mettent en avant cette technologie à chaque nouvelle version de matériel.
Le ray tracing est également utilisé pour redonner vie à certains jeux classiques, comme l'a démontré avec brio la récente sortie de Half-Life 2 RTX.
Voyons ce qu'est le ray tracing, où il est utilisé, les différents effets qu'il prend en charge, les défis auxquels il est confronté et quels jeux en tirent parti. Alors, sans plus attendre, commençons.
Qu'est-ce que le Ray Tracing ?
Dans les jeux vidéo, le lancer de rayons simule un éclairage réaliste. C'est tout. Certains des effets qu'il crée peuvent être incroyablement impressionnants, produisant des mondes bien plus crédibles que la rastérisation traditionnelle, mais c'est essentiellement tout ce qu'il fait. Les effets d'éclairage tels que les ombres réalistes, les reflets, la translucidité et l'illumination globale sont tous considérablement améliorés avec le lancer de rayons par rapport aux méthodes précédentes.
Si vous voulez rendre une rue détrempée par la pluie avec des flaques d'eau reflétant les enseignes au néon et les vitrines des magasins réfractant la lumière correctement pour construire un monde convaincant, le lancer de rayons est la solution. C'est pourquoi cette technologie est utilisée si efficacement dans des jeux comme Cyberpunk 2077 et, plus récemment, la mise à jour GTA V Enhanced, pour ne citer que deux titres d'une liste croissante de titres utilisant le lancer de rayons.
Le ray tracing simulant avec précision la façon dont la lumière interagit avec les objets d'une scène, il permet aux artistes de jeux vidéo de se concentrer sur la création des environnements qu'ils imaginent plutôt que de travailler en contournant les limites de la rastérisation. C'est pourquoi le ray tracing est souvent considéré comme l'avenir du rendu des jeux vidéo, et de nombreux exemples tendent à le confirmer.
Lorsqu'un développeur implémente le ray tracing, il cible des effets et des concepts visuels spécifiques. Il ne s'agit pas simplement d'un outil qu'il active, mais d'une boîte à outils d'effets, allant des plus simples, comme les ombres, aux plus complexes, comme l'éclairage global. Voici un bref aperçu des principaux effets du ray tracing :
Réflexions sur la technologie Ray-Tracing
Créer des reflets avec la rastérisation traditionnelle est extrêmement difficile, voire impossible, sans recourir à des solutions de contournement. Au fil des ans, les développeurs ont utilisé des techniques telles que la réflexion d'espace d'écran (SSR), qui permet de gérer efficacement les reflets d'eau ou de dupliquer une scène pour créer l'illusion d'un reflet. Cependant, ces méthodes ont des limites évidentes : la SSR, par exemple, ne reflète que ce qui se trouve actuellement à l'écran, ce qui signifie que les objets hors du champ de la caméra n'apparaîtront pas dans les reflets.
Les reflets par lancer de rayons, en revanche, représentent fidèlement l'environnement du jeu, améliorant considérablement l'immersion. Les miroirs, le verre, les flaques d'eau et même les reflets subtils sur les surfaces polies bénéficient tous d'un véritable lancer de rayons. Cependant, les reflets peuvent être exigeants en termes de calcul, c'est là que les solutions basées sur l'IA comme la reconstruction de rayons DLSS 3.5 de Nvidia entrent en jeu.
Ombres par ray tracing
Les développeurs de jeux utilisent les cartes d'ombres depuis des années, mais celles-ci ont des limites : les ombres peuvent sembler artificielles, souffrir de contraintes de résolution et avoir du mal à gérer l'éclairage dynamique. Les ombres par lancer de rayons sont bien plus réalistes, surtout lorsqu'elles sont combinées à d'autres techniques de lancer de rayons comme l'éclairage global.
Éclairage global par rayons lumineux
Les jeux géraient traditionnellement l'éclairage de manière très basique. L'éclairage direct ajoutait une touche de crédibilité, mais le résultat pouvait encore sembler caricatural. À mesure que les jeux sont devenus plus détaillés et plus riches, la demande d'éclairage réaliste a augmenté au point où l'interaction subtile entre les matériaux, les surfaces et l'éclairage secondaire est essentielle. La rastérisation traditionnelle pré-calculait l'éclairage pour créer un monde plus crédible et plus solide, mais cela se faisait au détriment du dynamisme. Lorsqu'un élément bougeait, l'éclairage pouvait sembler décalé car il ne pouvait pas réagir de manière réaliste.
Le ray tracing vient une fois de plus à la rescousse en gérant l'éclairage avec un plus haut degré de précision, ce qui permet de créer un environnement plus immersif. Il simule à la fois la lumière directe et indirecte pour produire une scène plus crédible. Une scène dynamique et dont les tonalités sont beaucoup plus proches de ce que vous voyez dans le monde réel. Les effets de l'éclairage global par lancer de rayons peuvent être subtils, en particulier dans des environnements naturels comme une jungle dense, mais votre cerveau capte les bons signaux et cela a plus de sens que l'éclairage précalculé ne pourrait jamais en avoir.
Pourquoi le lancer de rayons n'est-il pas devenu la norme ?
Le lancer de rayons a rencontré des défis importants. Pour commencer, il est incroyablement coûteux en termes de calcul et nécessite un matériel dédié. Une carte graphique moderne et puissante est essentielle pour profiter pleinement de la technologie.
Même avec les derniers GPU, il n'est pas possible de tracer chaque rayon lumineux d'une scène à une fréquence d'images fluide. Il en résulte des images bruitées qui nécessitent un post-traitement pour être nettoyées. En raison de ces limitations, la plupart des jeux rendent les scènes en ray tracing à une résolution inférieure et utilisent des techniques de suréchantillonnage comme le DLSS ou le FSR pour maintenir la qualité de l'image.
Un autre obstacle est que tous les jeux ne prennent pas en charge le ray tracing. Il ne suffit pas d'acheter une carte graphique RTX série 50 pour voir tous les jeux se transformer. La bonne nouvelle, c'est que DirectX 12 de Microsoft inclut une prise en charge intégrée du ray tracing, ce qui facilite sa mise en œuvre par les développeurs.
Un dernier défi est que la rastérisation traditionnelle est devenue extrêmement efficace pour simuler un éclairage réaliste. Elle repose toujours sur des approximations et des astuces intelligentes, et certains effets sont impossibles sans le lancer de rayons, mais les développeurs ont affiné les techniques de rastérisation au point où la différence visuelle ne justifie pas toujours le coût de calcul du lancer de rayons.
Les meilleurs jeux de lancer de rayons
Le lancer de rayons en temps réel existe depuis quelques années maintenant, et de nombreux jeux montrent ce qu'il peut faire. Voici quelques titres remarquables qui mettent en valeur cette technologie :
- Alan Wake 2
- Mythe noir : Wukong
- Contrôle
- Cyberpunk 2077
- Ghostwire : Tokyo
- Indiana Jones et le grand cercle
- Marvel's Spider-Man
- Exode métropolitain
- Minecraft RTX
- Ratchet & Clank : Rift Apart
- Resident Evil Village
- Shadow of the Tomb Raider
- Watch Dogs: Legion
Vous trouverez une liste de jeux avec ray tracing sur le site Web de Nvidia. Bien qu'elle se concentre sur les technologies de Nvidia, elle reste une ressource utile pour trouver des jeux qui mettent en valeur les capacités du ray tracing.