Co je ray tracing?

Pokud je jedna věc, kterou herní společnosti chtějí, abyste se v dnešní době nadchli, je to sledování paprsků. Nvidia upustila od GTX pro RTX, jen aby zdůraznila jeho důležitost, AMD a Intel přidaly ray tracing do svých grafických karet a je dokonce k dispozici na nejnovějších Playstation a Xbox. Pokud se jich zeptáte, ray tracing je budoucnost a určitě byste si ho měli koupit nejlepší možné GPU pokud si nechcete nechat ujít.

Na druhou stranu už jsme tuhle píseň a tanec slyšeli. Sega propagovala „blast processing“, které nebylo použito v jediném titulu Sega Genesis, a Xbox propagoval pohybový senzor Kinect, než jej zrušil. Za posledních pár let se objevilo nespočet technologických výstřelků a liší se nějak ray tracing? Zde je to, co potřebujete vědět o sledování paprsků a o tom, zda je to další levný trik nebo budoucnost herní grafiky.

Ray tracing: způsob, jak vytvořit realističtější osvětlení

Jednoduše řečeno, ray tracing je způsob, jak přesně vykreslit osvětlení ve 3D, a je považován za nejlepší metodu pro vytváření realistických světelných efektů, jako jsou stíny a odrazy. Možná si říkáte "tak co?" při porovnávání sledování paprsků s rozlišením 4K, VR nebo AI, zejména pokud lze dobrého osvětlení dosáhnout tradičními technikami 3D vykreslování, jako je rasterizace. Přesto je ray tracing prostředkem, jak do 3D grafiky vnést ještě více realismu, a v tomto smyslu se nese ve stejném duchu jako něco jako 4K.

Jednoduché vysvětlení pro sledování paprsků je, že vypočítává realistické osvětlení tak, že to dělá stejným způsobem, jakým fungují naše oči, ale obráceně. U lidí světelné vlny ze slunce nebo žárovek buď přímo dopadají na naše oči, nebo se odrážejí od jiných předmětů, dokud nezasáhnou naše oči, a pak mozek všechny tyto informace zpracuje. Pro sledování paprsků kamera vysílá paprsky, a když něco narazí, putují k jakýmkoli relevantním zdrojům světla. Pokud paprsek zasáhne jiný objekt, když jde ke zdroji světla, vytvoří stín.

Ray tracing vstoupil do kolektivního povědomí herní komunity v roce 2018, kdy Nvidia poprvé oznámila svou řadu RTX 20, což byly první herní GPU podporující tuto funkci. Nvidia však nevynalezla ray tracing nebo dokonce schopnost grafické karty, aby toho dosáhla. Ray tracing existuje již desítky let; filmy jako Strašidelný dům a Auta byly vykresleny pomocí sledování paprsků. Nvidia dokázala vytvořit hardware, který byl tak dobrý v ray tracingu, že jej dokázal nejen vykreslit mnohem rychleji než kdy předtím, ale mohl to dělat v reálném čase, úspěch, který Nvidia nazývá „svatý grál grafika."

Co očekávat od ray tracingu ve hrách

I když se sledování paprsků nepoužívá pouze pro hry, je to funkce velkého výběru pro nejnovější GPU, takže se většinou zaměřím na to, jak sledování paprsků ovlivňuje herní zážitek. Protože všichni rádi hrajeme hry se snímkovou frekvencí alespoň 30 FPS, ray tracing nebyl nikdy věcí před sérií RTX 20 a některé z prvních her, které získaly podporu ray tracingu, byly hry jako Shadow of the Tomb Raider a Battlefield V v roce 2018. Ne všechny hry implementují všechny možné funkce ray-tracing, některé například obsahují pouze ray-tracing stíny nebo globální osvětlení.

K dnešnímu dni jsou jedinými desktopovými GPU s hardwarově akcelerovaným ray tracingem Nvidia řady RTX 20, 30 a 40, AMD RX 6000 a 7000 a Intel Arc Alchemist. Přestože je kvalita obrazu u všech těchto prodejců stejná, výkon nikoli. Zatímco RTX 4080 a RX 7900 XTX fungují přibližně stejně v rastrovaných scénách bez sledování paprsků, 4080 je obecně rychlejší, když je povoleno. Karty AMD jsou pro ray tracing obvykle slabší než Nvidia nebo Intel. Ray tracing navíc těží z výkonnějšího hardwaru, takže karty vyšší třídy mohou získat vyšší snímkovou frekvenci než ty nižší. Existují některé čipové sady smartphonů, které to také podporují Paže's další generace GPU Immortalis se v tom také zlepšovat.

Jediná věc, která skutečně brání tomu, aby se sledování paprsků stalo základním kamenem videohry, je nakonec jeho nedostatečná podpora.

Jedním významným problémem pro sledování paprsků je, že je to mnohem, mnohem pomalejší metoda vykreslování i s hardwarovou akcelerací. V nejnovějších titulech vám nejvyšší úroveň ray tracingu snadno sníží snímkovou frekvenci na polovinu. A tady je nakopávačka: pouze hry částečně ray-trace scény. Tak pomalé a intenzivní sledování paprsků je. Nvidia tlačí DLSS jako technologie, díky které je sledování paprsků hratelné při snímkové rychlosti příjemnější než 30 FPS, ale nelze obejít skutečnost, že sledování paprsků je zabijákem výkonu.

Dalším problémem je, že není mnoho her, které to podporují. Podle PCGamingWiki, existuje 170 her s ray tracingem, ale seznam, který poskytuje, ukazuje pouze asi 90. Některé z těchto her jsou tituly jako Minecraft a Zemětřesení II, což jsou rozhodně skvělé hry, ale ne zrovna bohaté na grafickou věrnost ve srovnání s moderními, AAA tituly. Ray tracing je již tak trochu obtížné implementovat do her, a když vezmete v úvahu pouze DX12 a Vulkan podporu ray tracing na prvním místě, je snadné vidět, jak máme jen několik podporovaných her správně Nyní.

Je ray tracing trik nebo skutečně užitečná funkce?

Od té doby, co vyšla řada Nvidia RTX 20, se lidé dohadovali tam a zpět o užitečnosti sledování paprsků. Na jedné straně je to nepopiratelně nejrealističtější metoda pro vykreslení světla a je to skvělý způsob, jak používat špičkové zařízení se špičkovým GPU a procesor. Ale na druhou stranu je to zabiják framerate a každý rok vychází jen 20 ray tracing her, alespoň teď.

Jediná věc, která skutečně brání tomu, aby se sledování paprsků stalo základním kamenem videohry, je v konečném důsledku jeho nedostatečná podpora, která je již léta chronickým problémem. Když Nvidia v roce 2018 poprvé oznámila své první RTX GPU a RTX software, také slíbila, že ray tracing přijde na 21 stávajících a připravovaných titulů. Z těchto 21 se v té či oné podobě dostalo pouze k 9 z těchto titulů. Ray tracing tam ani není Atomové Srdce, kterou Nvidia od roku 2018 intenzivně propagovala.

V současné době, i když máte GPU, který podporuje hardwarově akcelerované sledování paprsků, výkon nemusí být dost dobrý, aby opravňoval jeho zapnutí. To neznamená, že tato technologie nemá budoucnost, ale tady a teď je sledování paprsků speciální funkcí, někde mezi trikem a další velkou věcí. Víme, že díky tomu mohou 3D scény vypadat skvěle, soudě podle nejnovějších filmů, ale to vyžaduje sledování paprsků ve více hrách a také by bylo dobré mít rychlejší grafické karty.