Co to jest i jak działa Ray Tracing?

Co to jest Ray Tracing?

W świecie gamingowym coraz częściej mówi się o rewolucyjnej technologii graficznej. Jednakże co to jest Ray Tracing i dlaczego wprowadzają go nowe gry?

Zgodnie z tym, co mówi nazwa, Ray Tracing to technologia śledzenia promieni i odbić świetlnych. Ważne jest to, że jest to technologia inteligentna, która analizuje powierzchnie, ich głębokość i rodzaj, a następnie przekazuje odpowiednie informacje do wygenerowania odbić lub cieni.

W świecie rzeczywistym to jakieś źródło światła (np. słońce) emituje cząsteczki (najczęściej w formie promieni świetlnych), które odbijają się od powierzchni i tworzą refleksy i cienie. Informacje te następnie trafiają do naszego oka i widzimy wszystkie zmiany w zależności od obiektów i pozycji ustawienia źródła światła.

W przypadku komputerów jest to bardzo nieefektywne, ponieważ musiałyby one również obliczać te promienie, które nie wpadają w kadr kamery. Dlatego Ray Tracing jest praktycznie odwróceniem tego procesu. To kamera (czyli oczy gracza, zamiast źródła światła) emituje promienie świetlne, które odbijają się od powierzchni. Sposób i moc odbicia, a zatem efekty wizualne za tym idące, obliczane są na podstawie teoretycznego położenia i odległości przedmiotów oświetlających i oczywiście pozycji gracza, bo to przecież z jego widoku emitowane są fale świetlne. Ale czym to się różni od oświetlenia poprzedniej generacji?

Przecież to już było

Można oczywiście zwątpić i zdać sobie sprawę, że to przecież już było. Konkretne powierzchnie w grach nawet starych generacji mają jakieś odbicia. Czy to odbicia nieba od tafli wody, czy odbicia panoramy miasta od szklanego drapacza chmur. Są one jednak jedynie statyczne. Co to oznacza?

W momencie gdy wyłączy się Ray Tracing (lub po prostu go nie ma), wszelkie odbicia są – można powiedzieć – wtopione w teksturę obiektu. Oznacza to, że odbicie rzeczywiście nie istnieje, a jest warstwą nałożoną na inną teksturę, czyli to jedynie imitacja odbicia. Działa to podobnie, jakbyśmy narysowali na kartce np. sześciokąt albo kulę i na nich namalowali cienie, odbicia światła i tak dalej. Byłyby one po prostu statyczne i pregenerowane.  

Tutaj powraca przykład drapacza chmur. W Spider-Manie z 2018 roku można było odwiedzać przeszklone, nowojorskie wieżowce, na których odbijał się Empire State Building. Sęk w tym, że to całe odbicie było jedynie imitacją zwiększającą immersję.

Kolejnym bardzo ciekawym przykładem jest niezwykle popularny Counter Strike: Global Offensive, który ma niekiedy ruchome odbicia od lustrzanych powierzchni – chociażby od lunety karabinów snajperskich. Jak to działa, skoro brak tu Ray Tracingu? Na soczewce lunety wyświetlają się prerenderowane obrazy zmieniające się w zależności od pozycji gracza na mapie. Jest to po prostu mozolnie i czasochłonnie przygotowany wcześniej detal, który nie ma nic wspólnego z inteligentnym śledzeniem promieni.

Gry z Ray Tracingiem – jak to wygląda w 2023 roku?

Gry z Ray Tracingiem zajmują coraz wyższą pozycję na rynku gier wideo. Technologia ta została rozprzestrzeniona nawet do konsol przenośnych, które raczej nie mają odpalać najładniej wyglądających tytułów we wszechświecie.

Pozostając przy tym, koniecznie trzeba zaznaczyć, że Ray Tracing nie powoduje, że gry są ładniejsze. On je po prostu zmienia. Większość ludzi w większości gier albo go nie zauważy, albo przyzna, że faktycznie jest ładniej, jednakże zdarzają się wyjątki.

Ale jak to większość go nie zauważy? Ano tak, że w przypadku części gierek są to zmiany bardzo szczegółowe, dotyczące małych detali. Często Ray Tracing oznacza po prostu wygładzone i naturalniejsze cienie opadających na ziemię liści, łagodniejsze i realistyczniejsze oświetlenie pomieszczeń lub płynniejsze odbicia w kałużach. Wprawne oko zauważy różnicę, niedzielny gracz niekoniecznie.

Dlatego grając na najniższych ustawieniach w rozdzielczości 1080p, nie powinniśmy liczyć na fajerwerki graficzne tylko i wyłącznie dzięki jednej technologii. Czy warto zatem z niej w ogóle korzystać?

To zależy od przypadku. W większości gier jak najbardziej, ale jedynie wtedy, kiedy karta graficzna i procesor na to pozwalają. Ray Tracing to wciąż niezwykle zasobożerna technologia wymagająca dopracowania i optymalizacji. Włączona potrafi skonsumować 40–50% klatek na sekundę osiąganych bez jej udziału, a sama jest tylko pewnym dodatkiem. Chociaż polepszającym szczegółowość i klimat, to wciąż dodatkiem. Dlatego raczej nie należy poświęcać jakości opcji graficznych dla tego jednego ulepszenia.