Cos’è il Ray Tracing e come funziona?

Se giochi regolarmente ai videogiochi o se hai guardato uno qualsiasi dei film d'animazione della Pixar o della Disney negli ultimi due anni, hai già visto il ray tracing in azione senza rendertene conto.

Il termine ha creato un notevole fermento nel settore dei giochi negli ultimi due anni circa, ed è pubblicizzato come il futuro della grafica nei giochi. Allora, cos'è il ray tracing, come funziona e perché è così importante?

Cos'è il Ray Tracing?

Il ray tracing è un metodo di rendering grafico che utilizza algoritmi per calcolare dove dovrebbero essere la luce e le ombre nei videogiochi.

È qui che la scienza della scuola elementare torna utile: guarda una tazza. Quando guardi la tazza, la luce rimbalza sulla tazza direttamente nei tuoi occhi e il tuo cervello capisce che l'oggetto seduto di fronte a te è una tazza. Ora, dalla tazza, sposta gli occhi per trovare la fonte di luce nella tua stanza. Questo è il ray tracing.

Nei videogiochi 3D che abbiamo ora, l'algoritmo di ray tracing inizia con il punto di vista del giocatore e si propone di "tracciare," identificare e mappare la luce, i colori e le ombre di più oggetti su uno schermo.

Di conseguenza, la grafica prodotta tramite ray tracing è più liscia attorno ai bordi e più realistica.

Prima del Ray Tracing

Se vuoi sapere che aspetto avevano le immagini in movimento prima del ray tracing, dai un'occhiata ai videogiochi realizzati nei primi anni 2000 e confrontali con i titoli di videogiochi AAA sul mercato in questo momento.

La computer grafica tradizionale utilizza un metodo chiamato rasterizzazione, in cui il concetto e la rappresentazione grafica delle sorgenti luminose 3D vengono convertiti su una superficie 2D. I poligoni 3D vengono tradotti in pixel 2D e questo non sempre va bene perché essenzialmente stai forzando un oggetto complesso con molte superfici su una superficie piana.

Inoltre, i computer tradizionali non erano abbastanza veloci per tenere il passo con l'intensità dei videogiochi. Sebbene siano stati apportati molti miglioramenti alla rasterizzazione, quando si tratta di presentare un intenso gioco sparatutto in prima persona, ad esempio, è inferiore rispetto al ray tracing.

Come funziona il Ray Tracing

Il ray tracing suona semplice ed emozionante come concetto, ma non è una tecnica facile. Allora, come funziona il ray tracing?

Il ray tracing esegue un processo chiamato "denoising", in cui il suo algoritmo, a partire dalla fotocamera – il tuo punto di vista – traccia e individua le più importanti sfumature di luci e ombre. Utilizzando l'apprendimento automatico, "colma le lacune" per formare un'immagine fotorealistica.

Quindi, più luminosa è la scena in un videogioco, maggiore è la qualità grafica e maggiore è la qualità, più è costoso. Questo ci porta al motivo dell'arrivo in ritardo del ray tracing nell'industria dei videogiochi.

Perché il ray tracing è stato evitato per così tanto tempo?

Dovresti sapere che il ray tracing non è nemmeno una nuova tecnica. Hollywood ha utilizzato il ray tracing molto prima che la tecnologia si facesse strada nell'industria dei videogiochi. Il film della Pixar del 2013, Monsters University, è stato in realtà il primo film d'animazione a utilizzare la tecnologia di ray tracing per tutte le luci e le ombre. Allora perché il ray tracing è entrato nei videogiochi così tardi?

Innanzitutto, in termini di meccanica, il ray tracing stesso è impegnativo dal punto di vista computazionale. L'applicazione della tecnologia ray tracing su un film d'azione standard di 90 minuti con 24 fotogrammi al secondo è già estremamente dispendioso in termini di tempo. Gli animatori possono trascorrere giorni o settimane su una sola scena, quindi immagina quanto sia più intenso eseguire il ray tracing su un videogioco standard che esegue 60 fotogrammi al secondo. Era semplicemente impraticabile.

Successivamente, come accennato in precedenza, il ray tracing è costoso. Oltre al fatto che richiede molto tempo, il budget costoso è il motivo per cui sono sempre state solo le mega società di produzione di film di Hollywood a potersi permettere il ray tracing. La Monsters University della Pixar è costata 200 milioni di dollari, così come Toy Story 4, che è stato rilasciato nel 2019.

Considerando che le moderne schede grafiche con supporto per ray tracing in tempo reale vanno da $ 400 fino a $ 3.000.

Quando viene utilizzato il Ray Tracing

Il ray tracing viene utilizzato praticamente ovunque in un videogioco, ma in particolare nelle scene tagliate. Hai mai notato perché il tuo personaggio sembra più realistico e sofisticato durante le scene tagliate dei videogiochi? Questo è il ray tracing in azione. Il controllo del titolo AAA del 2019 è il miglior esempio di ray tracing di successo in un videogioco.

Al di fuori dei videogiochi, il ray tracing viene utilizzato anche in molti settori. In architettura, il ray tracing è incorporato nelle applicazioni software per la modellazione 3D di un edificio. Ciò rende l'immaginazione del progetto di un edificio da parte di un architetto più realistica rispetto agli schizzi concettuali disegnati a mano e la luce di modellazione è più accurata. In ingegneria, il ray tracing viene utilizzato anche per uno scopo simile.

Sviluppatori di giochi e Ray Tracing

Dopo aver acquisito la società di ray tracing RayScale nel 2008, Nvidia è stata la prima azienda del settore a lanciare il ray tracing in commercio. Nel 2018, ha presentato ai consumatori le sue schede grafiche della serie GeForce RTX. Da allora, gli sviluppatori di giochi di grandi nomi si sono uniti al gioco di ray tracing, uno per uno.

Nel 2019, Epic Games e Utility Technologies hanno annunciato che i loro motori hardware esclusivi offrono ora il supporto nativo per il ray tracing. Nel 2018, Microsoft ha integrato il ray tracing in DirectX 12, il suo software di programmazione multimediale e di gioco chiave per Xbox One. All'inizio del 2020, il titano della tecnologia ha presentato DirectX 12 Ultimate, un aggiornamento a DirectX 12.

Se vuoi saperne di più sul ray tracing, dai un'occhiata al nostro confronto tra gli ultimi prodotti GeForce RTX di Nvidia . Se sei un utente Linux, controlla come le diverse GPU di Nvidia e AMD si accumulano su Linux .

Il ray tracing plasmerà il futuro del gioco

In sostanza, ciò che il ray tracing promette è un'esperienza visiva di alta qualità per il massimo divertimento. Il ray tracing nei videogiochi è ancora agli inizi, ma il suo ingresso nel mercato segna un futuro promettente per l'industria da miliardi di dollari.