Ray tracing is een functie die je zult zien bij de nieuwste Nvidia RTX 50-serie videokaarten en AMD's nieuwe Radeon RX 9070 XT en RX 9070. Ray tracing wordt in moderne games gebruikt om ongelooflijke beelden te produceren en is afhankelijk van gespecialiseerde hardware in de GPU's van tegenwoordig. Daarom benadrukken Nvidia, AMD en zelfs Intel de technologie bij elke nieuwe hardwarerelease.
Ray tracing wordt ook gebruikt om sommige klassieke games nieuw leven in te blazen, zoals treffend is aangetoond door de recente release van de Half-Life 2 RTX.
Laten we eens duiken in wat ray tracing is, waar het wordt gebruikt, de verschillende effecten die het ondersteunt, de uitdagingen waar het mee te maken heeft en welke games er gebruik van maken. Dus, zonder verder oponthoud, laten we beginnen.
Wat is Ray Tracing?
Bij gaming simuleert ray tracing realistische belichting. Dat is alles. Sommige effecten die hiermee worden gecreëerd, kunnen ongelooflijk indrukwekkend zijn en veel geloofwaardiger werelden produceren dan met traditionele rastering mogelijk is, maar dat is in wezen alles wat het doet. Belichtingseffecten zoals realistische schaduwen, reflecties, doorschijnendheid en globale verlichting zijn allemaal aanzienlijk verbeterd met ray tracing ten opzichte van eerdere methoden.
Als je een met regen doordrenkte straat wilt renderen met plassen die neonlichten reflecteren en winkelruiten die het licht op de juiste manier breken om een overtuigende wereld te bouwen, dan is ray-tracing de juiste manier. Daarom wordt de technologie zo effectief gebruikt in spellen als Cyberpunk 2077 en, meer recentelijk, de GTA V Enhanced update, om maar twee van de groeiende lijst van ray-traced titels te noemen.
Omdat ray tracing nauwkeurig simuleert hoe licht interageert met objecten in een scène, kunnen game-artiesten zich richten op het creëren van de omgevingen die ze voor ogen hebben in plaats van te werken rond de beperkingen van rasterisatie. Om deze reden wordt ray tracing vaak de toekomst van game rendering genoemd, en er zijn genoeg voorbeelden die suggereren dat dit wel eens waar zou kunnen zijn.
Wanneer een ontwikkelaar ray tracing implementeert, richt hij zich op specifieke effecten en visuele concepten. Het is niet zomaar iets dat ze aanzetten - het is een gereedschapskist met effecten, van relatief eenvoudige, zoals schaduwen, tot complexere technieken zoals globale verlichting. Hier volgt een kort overzicht van de belangrijkste ray tracing-effecten:
Reflecties met röntgenstraling
Het creëren van reflecties met traditionele rasterisatie is extreem uitdagend, zo niet onmogelijk, zonder workarounds. In de loop der jaren hebben ontwikkelaars technieken gebruikt zoals Screen Space Reflection (SSR), waarmee op een efficiënte manier waterreflecties kunnen worden verwerkt of een scène kan worden gedupliceerd om de illusie van een reflectie te creëren. Deze methoden hebben echter duidelijke beperkingen-SSR reflecteert bijvoorbeeld alleen wat er op dat moment op het scherm te zien is, wat betekent dat objecten buiten het zicht van de camera niet in reflecties verschijnen.
Reflecties met ray-tracing daarentegen geven de spelomgeving nauwkeurig weer, waardoor je er veel beter in opgaat. Spiegels, glas, plassen en zelfs subtiele reflecties op gepolijste oppervlakken profiteren allemaal van true ray tracing. Reflecties kunnen echter veel rekenkracht vergen, en dat is waar AI-gebaseerde oplossingen zoals DLSS 3.5 Ray Reconstruction van Nvidia om de hoek komen kijken.
Schaduwen met röntgenstraling
Gameontwikkelaars gebruiken al jaren schaduwkaarten, maar deze hebben hun beperkingen: schaduwen zien er kunstmatig uit, hebben last van resolutiebeperkingen en hebben moeite met dynamische belichting. Schaduwen op basis van ray-tracing zijn veel realistischer, vooral in combinatie met andere ray-tracingtechnieken zoals globale verlichting.
Globale uitstraalverlichting
In games werd verlichting van oudsher op een heel basale manier toegepast. Directe verlichting voegde een vleugje geloofwaardigheid toe, maar het resultaat kon er nog steeds cartoonesk uitzien. Naarmate games gedetailleerder en rijker zijn geworden, is de vraag naar realistische verlichting zo groot geworden dat de subtiele wisselwerking tussen materialen, oppervlakken en secundaire verlichting essentieel is. Traditionele rasterisatie bakte de belichting voor om een meer geloofwaardige, solide wereld te creëren, maar dit ging ten koste van de dynamiek. Als iets bewoog, kon de belichting vreemd aanvoelen omdat het niet de mogelijkheid had om realistisch te reageren.
Ray tracing schiet opnieuw te hulp door de belichting nauwkeuriger aan te pakken, waardoor de omgeving meeslepender wordt. Het simuleert zowel direct als indirect licht om een geloofwaardiger scène te produceren. Een die dynamisch is en qua toon veel meer lijkt op wat je in de echte wereld ziet. De effecten van ray-traced globale verlichting kunnen subtiel zijn, vooral in natuurlijke omgevingen zoals een dichte jungle, maar je hersenen pikken de juiste signalen op en het is gewoon logischer dan voorgebakken verlichting ooit zou kunnen.
Waarom is Ray Tracing niet de standaard geworden?
Ray tracing staat voor grote uitdagingen. Om te beginnen is het ongelooflijk duur en vereist het speciale hardware. Een moderne, krachtige grafische kaart is essentieel om de technologie ten volle te ervaren.
Zelfs met de nieuwste GPU's is het niet haalbaar om elke lichtstraal in een scène te traceren met een soepele framerate. Dit resulteert in ruis in beelden die nabewerking vereisen om ze op te schonen. Vanwege deze beperkingen renderen de meeste games ray-traced scènes op een lagere resolutie en gebruiken ze upscalingtechnieken zoals DLSS of FSR om de beeldkwaliteit te behouden.
Een ander obstakel is dat niet alle games ray tracing ondersteunen. Het is niet zo eenvoudig als je een RTX 50 Series-kaart koopt en opeens elke game ziet transformeren. Het goede nieuws is dat Microsoft's DirectX 12 ingebouwde ondersteuning voor ray tracing bevat, waardoor het voor ontwikkelaars eenvoudiger is om het te implementeren.
Een laatste uitdaging is dat traditionele rastering extreem goed is geworden in het simuleren van realistische belichting. Het is nog steeds afhankelijk van benaderingen en slimme trucs, en sommige effecten zijn onmogelijk zonder ray tracing, maar ontwikkelaars hebben rasterisatie technieken verfijnd tot het punt waar het visuele verschil niet altijd de computationele kosten van ray tracing rechtvaardigt.
De beste Ray Tracing-spellen
Real-time ray tracing bestaat al een paar jaar en er zijn veel games die laten zien wat het kan. Hier zijn een paar opvallende titels die de technologie benadrukken:
- Alan Wake 2
- Zwarte mythe: Wukong
- Controle
- Cyberpunk 2077
- Ghostwire: Tokio
- Indiana Jones en de Grote Cirkel
- Marvel's Spider-Man
- Metro Exodus
- Minecraft RTX
- Ratchet & Clank: Scheuring Apart
- Resident Evil-dorp
- Schaduw van de Tomb Raider
- Watch Dogs: Legioen
Je kunt een sorteerbare lijst van ray-traced games vinden op de website van Nvidia. Hoewel de focus ligt op de technologieën van Nvidia, is het nog steeds een handige bron om games te vinden die de mogelijkheden van ray-tracing laten zien.