Il ray tracing non è un trucco, è un affare molto più grande di quanto pensi

Punti chiave

Il ray tracing significa molto più di una semplice qualità dell'immagine: include riflessi, ombre, occlusione ambientale e tecniche di illuminazione globale.
L'hardware esistente ha lottato con il funzionamento ad alta intensità di risorse del ray tracing, ma le cose sono migliorate in modo significativo dopo la prima spinta di NVIDIA a rendere il ray tracing mainstream.
Le tecnologie di upscaling come DLSS, FSR e XeSS sono fondamentali per bilanciare la qualità dell'immagine e le prestazioni nei giochi con ray tracing.

Non sei impressionato dal modo in cui il ray tracing viene implementato sulle console della generazione attuale? Ti stai chiedendo di cosa si tratta? Facciamo un passo indietro e rivalutiamo cosa significa il ray tracing per i giochi.

Il Ray Tracing non è solo un interruttore

Troppo spesso il termine “ray tracing” viene utilizzato come termine generale che in qualche modo viene tradotto in “qualità dell’immagine superiore”, ma c’è molto di più dietro questo. Il ray tracing è una tecnica di rendering in tempo reale, ma che comprende una moltitudine di elementi che influiscono sulla qualità dell'immagine finale.

Gli esempi più ovvi che mi vengono in mente sono i riflessi e le ombre. I riflessi ray tracing offrono uno specchio fedele di tutto ciò che è presente nella scena, anche se con vari gradi di fedeltà a causa della potenza di elaborazione disponibile. Le ombre con ray tracing funzionano allo stesso modo, generando ombre precise in tempo reale in base alla posizione delle sorgenti luminose all'interno della scena.

Esistono anche tecniche con nomi dal suono un po’ più complesso, che fanno un’enorme differenza. L'occlusione ambientale con ray tracing calcola il modo in cui i fulmini ambientali influenzano i diversi oggetti in una scena, applicando le ombre alla geometria in modo naturale. Pensa al modo in cui potresti trovare ombre nell'angolo di una stanza o sul lato inferiore di una roccia.

L'illuminazione globale con ray tracing funziona in tandem con questa tecnica per generare fulmini realistici e in tempo reale sull'intera scena. Ciò comprende il modo in cui i raggi del sole si diffondono all’interno di una scena. La luce riflessa è altrettanto importante qui, poiché ammorbidisce le parti più scure della scena e riflette anche la tonalità degli oggetti vicini (come l'erba verde che si riflette sul lato inferiore di una roccia).

Ray tracing è un termine generico per tutta una serie di tecniche che simulano efficacemente il modo in cui la luce riempie una scena, eliminando la necessità di un'illuminazione "falsa" e rimuovendo i segni rivelatori della tradizionale illuminazione "rasterizzata". Queste tecniche possono essere attivate e disattivate secondo necessità. Se sei un giocatore PC, sei spesso lasciato ai tuoi dispositivi, mentre i giocatori console sono vincolati dalle capacità della loro piattaforma preferita.

Parallelamente, la differenza tra rasterizzazione e ray tracing è abbastanza evidente, ma una cosa che è diventata abbondantemente chiara negli ultimi anni è che gli sviluppatori di giochi sono molto bravi a falsificare molte delle tecniche che il ray tracing spera di ottenere in in tempo reale.

Ciò include luci "cotte" che illuminano realisticamente scene statiche, la disposizione intelligente dell'illuminazione dinamica per creare atmosfera e l'uso di riflessi dello spazio sullo schermo che hanno evidenti segni rivelatori, ma solo se sai cosa stai cercando.

L'hardware è appena arrivato

Il problema con il ray tracing è che la simulazione della luce è un’operazione ad alta intensità di risorse. Probabilmente dovrai fare dei sacrifici se vuoi provare il ray tracing. Potrebbe trattarsi di una risoluzione di rendering inferiore, attraverso l'uso di tecniche di upscaling come DLSS di NVIDIA o disabilitando o riducendo la fedeltà di molti di questi effetti.

Il ray tracing in tempo reale ha colpito per la prima volta il mainstream quando NVIDIA ha rinominato la sua linea di schede grafiche "GTX" in schede "RTX" nel 2018. Da allora il soprannome RTX è diventato una scorciatoia per ray tracing, con il termine "RTX On" utilizzato in tutto, da dallo sviluppo di giochi a mod di giochi e meme online. Ma questa prima generazione di schede grafiche NVIDIA della serie 20 non era particolarmente capace in termini di ray tracing.

Anche le serie 30 che seguirono hanno faticato, con tutte le schede tranne quelle di livello più alto che hanno richiesto alcuni seri compromessi nelle applicazioni RTX (vedi, lo sto facendo anche io adesso). Le serie 40 di schede si stanno finalmente avvicinando a un livello di prestazioni che ha convinto molti giocatori a passare all'RTX, in gran parte grazie alle funzionalità di apprendimento automatico in bundle.

Ma Microsoft e Sony si assumono anche la colpa di aver pubblicizzato una tecnologia che non era pronta per il grande momento. Durante il lancio di Xbox Series X e PlayStation 5, entrambi i produttori hanno utilizzato il termine nei materiali di marketing e nei video promozionali. Si potrebbe sostenere che l’incapacità delle console della generazione attuale di integrare funzionalità di ray tracing significative sia la causa del fatto che molti si stancano del termine.

Fortunatamente, la situazione su PC è molto migliore, con molti giochi che includono il rendering ray-tracing che (finalmente) funziona con frame rate molto giocabili.

Le tecnologie di upscaling portano il Ray Tracing a un pubblico più ampio

Sebbene le prestazioni del ray tracing siano costantemente migliorate dall'introduzione delle schede della serie 20 di NVIDIA, un'area che ha fatto passi da gigante è l'upscaling. Questo è un modo per recuperare la qualità dell'immagine quando si fanno sacrifici per sperimentare le tecniche di ray tracing.

Ogni GPU ha un “budget” hardware che viene speso sui vari aspetti che compongono la fedeltà visiva. Ciò include la risoluzione del rendering, le tecniche di rendering (incluso il ray tracing), il livello di dettaglio all'interno di una scena, gli effetti di post-elaborazione e così via. Uno dei modi migliori per migliorare le prestazioni e ottenere frame rate riproducibili è ridurre la risoluzione di rendering, che consente di mantenere un buon livello di dettaglio e lasciare attive alcune delle tecniche di rendering più “costose”.

Una risoluzione di rendering inferiore significa che la GPU produce molti meno pixel, risultando in un'immagine più morbida che potrebbe non essere adatta agli attuali display 1440p e 4K ad alta risoluzione. È proprio qui che entrano in gioco le tecniche di upscaling. Utilizzando hardware dedicato al machine learning, le moderne GPU possono perfezionare questa immagine e consentire qualcosa che assomiglia al meglio di entrambi i mondi.

Oggi esiste un'ampia varietà di tecnologie per fare proprio questo, dal DLSS (Deep Learning Super Sampling) di NVIDIA al FSR (FidelityFX Super Risoluzione) di AMD e XeSS (Xe Super Sampling) di Intel. Si prevede che Sony stia lavorando alla propria soluzione di super campionamento con accelerazione hardware (soprannominata PSSR) nella tanto vociferata PlayStation 5 Pro.

NVIDIA fa passi da gigante in questo reparto, con DLSS che supera le tecnologie di AMD e Intel. L'azienda dispone anche di una tecnologia di upscaling specifica per il ray tracing chiamata DLSS Ray Reconstruction, che funge sia da denoiser (una parte vitale della pipeline di ray tracing) che da upscaler. Ciò significa immagini di qualità migliore all'interno delle applicazioni ray-tracing quando si fa affidamento sull'upscaling per migliorare le prestazioni.

È molto probabile che l'hardware futuro, comprese le schede grafiche di NVIDIA, AMD e Intel, si affiderà fortemente all'upscaling. Sarebbe sorprendente vedere il successore di Nintendo Switch non presentare una sorta di soluzione di upscaling, soprattutto considerando il coinvolgimento di NVIDIA nella console portatile ibrida originale. Aspettatevi che anche la prossima generazione di console Xbox e PlayStation incorpori questo.

Le tecniche di upscaling non sono perfette, ma sono probabilmente il miglior compromesso che puoi fare tra fedeltà e prestazioni e la tecnologia non potrà che migliorare (in particolare quando AMD e Intel raggiungeranno NVIDIA).

Che impatto potrebbe avere il Ray Tracing sulla progettazione dei giochi?

È difficile dire in che modo il ray tracing influenzerà lo sviluppo del gioco e ci sono molte opinioni contrastanti sull’argomento. È possibile che eliminando la necessità di “falsificare” determinate tecniche e affidandosi invece a una simulazione di come funziona l’illuminazione nel mondo reale, gli sviluppatori di giochi saranno in grado di appoggiarsi a queste tecniche per aiutarli a progettare livelli e mondi.

Ciò dipenderà da un futuro in cui la grafica con ray tracing non sarà più proibitiva in termini di budget hardware. Poiché gli sviluppatori necessitano già di una conoscenza approfondita degli strumenti a loro disposizione, sarebbe fuorviante affermare che ciò “semplificherà” in qualche modo la progettazione del gioco. Ciò è particolarmente vero considerando che l'elemento visivo è solo un aspetto del design del gioco.