Raytracing är en funktion som nämns i de senaste grafikkorten i Nvidias RTX 50-serie samt i AMD:s nya Radeon RX 9070 XT och RX 9070. Den används i moderna spel för att producera otroliga bilder och förlitar sig på specialiserad hårdvara i dagens GPU:er, vilket är anledningen till att Nvidia, AMD och till och med Intel lyfter fram tekniken med varje ny hårdvarulansering.
Raytracing används också för att ge vissa klassiska spel ett nytt liv, vilket på ett passande sätt demonstreras av den senaste lanseringen av Half-Life 2 RTX.
Låt oss dyka in i vad strålspårning är, var det används, de olika effekter det stöder, de utmaningar det står inför och vilka spel som drar nytta av det. Så, utan vidare, låt oss komma igång.
Vad är Ray Tracing?
I spel simulerar ray tracing realistisk belysning. Det är allt. Vissa av de effekter som skapas kan vara otroligt imponerande och skapa mycket mer trovärdiga världar än vad traditionell rastrering kan, men det är i princip allt den gör. Ljuseffekter som realistiska skuggor, reflektioner, genomskinlighet och global belysning förbättras avsevärt med ray tracing jämfört med tidigare metoder.
Om du vill rendera en regndränkt gata med pölar som reflekterar neonskyltar och skyltfönster som bryter ljuset på rätt sätt för att skapa en övertygande värld är raytracing rätt väg att gå. Det är därför tekniken används så effektivt i spel som Cyberpunk 2077 och, på senare tid, GTA V Enhanced-uppdateringen, för att bara nämna två av en växande lista med titlar med raytracing.
Eftersom strålspårning exakt simulerar hur ljus interagerar med objekt i en scen kan det frigöra tid för spelartister att fokusera på att skapa de miljöer de föreställer sig i stället för att arbeta med rastreringsbegränsningar. Av denna anledning kallas strålspårning ofta för framtiden för spelrendering, och det finns gott om exempel som tyder på att det kan vara sant.
När en utvecklare implementerar raytracing riktar de in sig på specifika effekter och visuella koncept. Det är inte bara något som slås på - det är en verktygslåda med effekter, från de relativt enkla, som skuggor, till mer komplexa tekniker som global belysning. Här är en snabb genomgång av de viktigaste strålspårningseffekterna:
Reflektioner med strålspår
Att skapa reflektioner med traditionell rastrering är extremt utmanande, om inte omöjligt, utan lösningar. Under årens lopp har utvecklare använt tekniker som Screen Space Reflection (SSR), som effektivt kan hantera vattenreflektioner eller duplicera en scen för att skapa en illusion av en reflektion. Dessa metoder har dock tydliga begränsningar - SSR reflekterar till exempel bara det som för närvarande visas på skärmen, vilket innebär att objekt utanför kamerans synfält inte visas i reflektioner.
Strålspårade reflektioner ger däremot en exakt bild av spelmiljön, vilket avsevärt förbättrar inlevelsen. Speglar, glas, pölar och till och med subtila reflektioner på polerade ytor drar alla nytta av äkta strålspårning. Reflektioner kan dock vara beräkningskrävande, och det är här AI-drivna lösningar som Nvidias DLSS 3.5 Ray Reconstruction kommer in i bilden.
Skuggor med strålspårning
Spelutvecklare har använt skuggkartor i flera år, men de har sina begränsningar - skuggorna kan se artificiella ut, de begränsas av upplösningsbegränsningar och har svårt att hantera dynamisk belysning. Strålspårade skuggor är mycket mer realistiska, särskilt när de kombineras med andra strålspårningstekniker som global belysning.
Global belysning med strålspårning
I spel har ljussättningen traditionellt hanterats på mycket enkla sätt. Direkt belysning gav en känsla av trovärdighet, men resultatet kunde ändå se tecknad ut. I takt med att spelen har blivit mer detaljerade och innehållsrika har kraven på realistisk belysning ökat till en punkt där det subtila samspelet mellan material, ytor och sekundär belysning är avgörande. Traditionell rastrering förbereder belysningen för att skapa en mer trovärdig, solid värld, men detta sker på bekostnad av dynamiken. När något rörde sig kunde belysningen kännas fel eftersom den saknade förmåga att reagera på ett realistiskt sätt.
Raytracing är återigen en räddning genom att hantera belysning med större noggrannhet, vilket ger en mer uppslukande miljö. Den simulerar både direkt och indirekt ljus för att skapa en mer trovärdig scen. En scen som är dynamisk och tonmässigt mycket närmare vad du ser i den verkliga världen. Effekterna av strålspårad global belysning kan vara subtila, särskilt i naturliga miljöer som en tät djungel, men din hjärna plockar upp de rätta ledtrådarna och det är helt enkelt mer meningsfullt än vad färdigbakad belysning någonsin skulle kunna vara.
Varför har inte Ray Tracing blivit standard?
Raytracing har stått inför betydande utmaningar. Till att börja med är det otroligt beräkningsintensivt och kräver dedikerad hårdvara. Ett modernt, kraftfullt grafikkort är avgörande för att kunna uppleva tekniken fullt ut.
Även med de senaste GPU:erna är det inte möjligt att spåra varenda ljusstråle i en scen med jämn bildfrekvens. Detta resulterar i brusiga bilder som kräver efterbearbetning för att rensas upp. På grund av dessa begränsningar renderar de flesta spel strålspårningsscener i en lägre upplösning och använder uppskalningstekniker som DLSS eller FSR för att bibehålla bildkvaliteten.
Ett annat hinder är att inte alla spel stöder raytracing. Det är inte så enkelt som att köpa ett kort i RTX 50-serien och plötsligt se alla spel förvandlas. Den goda nyheten är att Microsofts DirectX 12 innehåller inbyggt stöd för raytracing, vilket gör det enklare för utvecklare att implementera.
En sista utmaning är att traditionell rastrering har blivit extremt bra på att simulera realistisk belysning. Det bygger fortfarande på approximationer och smarta knep, och vissa effekter är omöjliga utan strålspårning, men utvecklarna har förfinat rasteriseringsteknikerna så mycket att den visuella skillnaden inte alltid motiverar beräkningskostnaden för strålspårning.
De bästa spelen med strålspårning
Strålspårning i realtid har funnits i några år nu, och många spel visar vad den kan göra. Här är några utmärkande titlar som lyfter fram tekniken:
- Alan Wake 2
- Svart myt: Wukong
- Kontroll
- Cyberpunk 2077
- Ghostwire: Tokyo
- Indiana Jones och den stora cirkeln
- Marvel's Spider-Man
- Metro Exodus
- Minecraft RTX
- Ratchet & Clank: Rift Apart
- Resident Evil Village
- Shadow of the Tomb Raider
- Watch Dogs: Legion
Du kan hitta en sorterbar lista över strålspårningsspel på Nvidias webbplats. Även om den fokuserar på Nvidias teknik är det fortfarande en användbar resurs för att hitta spel som visar upp strålspårningens funktioner.