Il ray tracing è una forma avanzata di computer grafica che simula il modo in cui la luce funziona nella vita reale. Può creare grafica per computer che sembra davvero fotorealistica.
In passato, il ray tracing era limitato a enormi progetti di computer grafica, come i film di Hollywood CG. Ora si trova nei giochi per PC e presto nelle console di gioco di prossima generazione.
Per capire perché questo ha entusiasmato così tante persone, dobbiamo confrontare la grafica ray-tracing con il metodo di rendering della grafica mainstream finora utilizzato : rasterizzazione.
Rasterizzazione vs Ray Tracing
La moderna grafica computerizzata in tempo reale sembra incredibile! È difficile immaginare che abbia a che fare con la grafica 3D di base di venti o trenta anni fa. La verità è che una console come la Playstation 1 e gli attuali Playstation 4 utilizzano lo stesso metodo di base per il rendering della grafica 3D e quindi per la sua messa sullo schermo 2D.
Questo è noto come rasterizzazione. Un "raster" è un'immagine mostrata come una griglia di pixel, che è esattamente ciò che viene visualizzato sullo schermo. Rasterizzazioneè il processo di conversione di una scena 3D in un'immagine 2D su uno schermo.
Questo deve essere fatto, perché la scena 3D è, beh, 3D. Ha profondità, quindi gli oggetti virtuali possono spostarsi l'uno accanto all'altro ed essere guardati da qualsiasi punto di vista. Nel processo di rasterizzazione, il computer deve capire come sarebbe quella scena se lo schermo fosse sostanzialmente una finestra su quel mondo 3D.
Nella vita reale, una scena ha trama e illuminazione, nonché forma, profondità e dimensioni. Poiché la simulazione della luce ha tradizionalmente assorbito più potenza del computer di qualsiasi computer domestico, i programmatori hanno creato trucchi e scorciatoie per creare qualcosa che assomigli alla luce, al colore e alla trama reali usando questo processo di rasterizzazione.
Ray la traccia è, in un certo senso, molto più semplice. Invece di provare a usare un lungo elenco di trucchi per creare l'illusione della vera luce, simula invece la vera luce. Ora, quando il computer deve capire come sarebbe la scena vista attraverso la "finestra" del tuo schermo, esegue solo la simulazione del ray tracing e tutto funziona.
Nel mondo reale, il i raggi di luce che penetrano nei tuoi occhi hanno rimbalzato su tutto ciò che stai guardando prima di raggiungere le retine. Il ray tracing ottiene lo stesso risultato in modo più efficiente. Lo fa sparando "raggi" di luce simulati dalla "telecamera" e lasciandoli rimbalzare intorno alla scena virtuale, raccogliendo informazioni sul colore e sulla luminosità lungo la strada. Il tuo schermo rappresenta l'occhio virtuale, quindi vedi un mondo virtuale veramente realistico.
Utilizzando il ray tracing, una singola tecnica crea oggetti, riflessi, ombre e altri elementi di una scena che sembrano reali. Quel realismo si presenta naturalmente come risultato della simulazione, non sono necessari trucchi o scorciatoie!
Where To Experience Ray Tracing
Se vuoi vedere il ray tracing in azione, tutto ciò che devi fare è guardare qualsiasi film moderno che utilizza la grafica generata dal computer. Se guardi un film CG come Toy Story 4, tutto ciò che vedi è un prodotto del ray tracing.
Se vuoi esplorare un mondo di ray-tracing interattivo, al momento esiste un solo gioco in città. I Serie RTX di GPU Nvidia, insieme ai videogiochi e alle app che supportano questa tecnologia. Puoi eseguire alcune applicazioni di ray-tracing con hardware non RTX, ma non otterrai buone prestazioni. Assicurati di consultare il nostro articolo su migliori giochi che mettono in mostra l'hardware RTX.
Il problema è che l'hardware RTX è ancora piuttosto costoso. Tuttavia, la prossima generazione di console per videogiochi ha una forma di supporto per ray-tracing. Ciò significa che il mondo dei giochi mainstream può aiutare a trasformare il ray-tracing nella prossima grande tecnologia di gioco. Tuttavia, se il ray-tracing è così difficile da eseguire in tempo reale, come vengono gestite da queste nuove GPU?
Come si ottiene il ray tracing in tempo reale?
Qualsiasi computer può eseguire il rendering di una scena 3D utilizzando il ray tracing. Le persone che lavorano con i pacchetti di rendering 3D lo fanno da anni. Qualsiasi CPU moderna può eseguire i calcoli effettivi necessari per tracciare il percorso della luce intorno alla scena.
Tuttavia, le moderne CPU e GPU non possono sgranocchiare quei numeri abbastanza velocemente da generare un'immagine in tempo reale. Ad esempio, le enormi fattorie informatiche utilizzate per realizzare film come Monsters Inc o Toy Story impiegano ore per rendere un singolo fotogramma del prodotto finale.
I videogiochi moderni, al contrario, devono generare almeno trenta fotogrammi di immagini ogni secondo per essere considerati giocabili, con il gold standard attualmente impostato intorno ai 60 frame al secondo.
Quindi, come possono le GPU come la serie Nvidia RTX utilizzare il metodo di ray-tracing a frame rate riproducibili? La risposta è che non usano il ray tracing per tutto. Almeno non nei titoli moderni.
Il trucco è combinare la grafica tradizionale con il ray-tracing selettivo. Le schede RTX hanno hardware ray-tracing dedicato che si trova lungo una GPU più tradizionale. In questo modo, il ray-tracing può essere usato per compensare alcune carenze dell'hardware grafico tradizionale.
Ci sono ci sonovideogiochi che puoi giocare con una scheda RTX che è completamente ray-tracing. Il miglior esempio è Quake II RTX. Questo è un videogioco vecchio di decenni che è abbastanza semplice da consentire il ray tracing completo in tempo reale. Tuttavia, quando si tratterà di applicare il ray-tracing puro ai videogiochi attuali, ci vorranno ancora anni prima che tale hardware diventi mainstream.
Ray Tracing è il futuro?
La risposta breve è sì, ray tracing è il futuro. La risposta più lunga è che poiché l'hardware che rende possibile il ray tracing in tempo reale diventa più economico, probabilmente vedremo che sostituisce il rendering tradizionale bit per bit. Se la grafica ray tracing diventa una parte normale della nuova generazione di console, non si potrà tornare indietro.
Gli sviluppatori possono includere in modo sicuro funzionalità di ray-tracing nei loro titoli, perché tutte le piattaforme popolari lo supporteranno. Poiché la grafica ray tracing è superiore, le stelle si stanno davvero allineando per l'arrivo del ray tracing su hardware economico. Ciò significa che il vero fotorealismo potrebbe finalmente essere qui.
L'altro segno importante che il ray-tracing diventerà un metodo di rendering tradizionale è il modo in cui ora viene incluso negli strumenti comuni utilizzati dagli sviluppatori per realizzare videogiochi e altre applicazioni 3D. In altre parole, non è più necessario che gli sviluppatori inventino le proprie soluzioni di ray-tracing.
I motori grafici più diffusi come Unreal Engine 4 o Frostbite ora includono il supporto per ray-tracing con accelerazione hardware RTX. Rendendo molto più probabile che gli sviluppatori lo includano come opzione per i loro titoli.
Dovresti comprare subito Ray Tracing?
Al momento del scrivendo, siamo ancora alla prima generazione di hardware ray-tracing. Mentre i prezzi sono scesi, le prestazioni sono ancora piuttosto mediocri. Se sei un fanatico dei primi anni, allora c'è molto da apprezzare sul ray-tracing su PC.
Se non sei disposto a spendere centinaia o migliaia di dollari come early adopter, è meglio investire nelle console mainstream di prossima generazione che promettono di presentare la tecnologia o aspettare il successore del Schede RTX serie 20.