Wat is Ray Tracing en hoe werkt het?

Als je regelmatig videogames speelt, of als je een van de Pixar- of Disney-animatiefilms van de afgelopen jaren hebt bekeken, heb je ray tracing al in actie gezien zonder het te beseffen.

De term heeft de afgelopen twee jaar voor veel opschudding gezorgd in de game-industrie en wordt aangeprezen als de toekomst van graphics in gaming. Dus wat is ray tracing, hoe werkt het en waarom is het zo belangrijk?

Wat is Ray Tracing?

Ray-tracing is een grafische weergavemethode die algoritmen gebruikt om te berekenen waar licht en schaduwen in videogames horen te zijn.

Hier komt basisschoolwetenschap van pas: kijk naar een mok. Als je naar de mok kijkt, weerkaatst het licht van de mok rechtstreeks in je oog, en je brein begrijpt dat het object dat voor je zit een mok is. Beweeg nu vanuit de mok je ogen om de lichtbron in je kamer te vinden. Dat is ray tracing.

In 3D-videogames die we nu hebben, begint het ray tracing-algoritme met het standpunt van de speler en tracht het licht, de kleuren en de schaduwen van meerdere objecten op een scherm te 'traceren', identificeren en in kaart te brengen.

Als gevolg hiervan zijn afbeeldingen die via ray tracing worden geproduceerd, vloeiender langs de randen en realistischer.

Voordat Ray Tracing

Als je wilt weten hoe bewegende beelden er vóór ray tracing uitzagen, kijk dan eens naar videogames uit het begin van de jaren 2000 en vergelijk ze met titels van AAA-videogames die momenteel op de markt zijn.

Traditionele computergraphics gebruiken een methode die rastering wordt genoemd, waarbij het concept en het plotten van 3D-lichtbronnen worden omgezet in een 2D-oppervlak. 3D-polygonen worden vertaald in 2D-pixels, en dit gaat niet altijd goed omdat je in wezen een complex object met veel oppervlakken op een plat oppervlak dwingt.

Bovendien waren traditionele computers gewoon niet snel genoeg om de intensiteit van videogames bij te houden. Hoewel er veel verbeteringen zijn aangebracht op het gebied van rastering, schiet het bijvoorbeeld tekort in vergelijking met ray tracing als het gaat om het presenteren van een intens first-person shooter-spel.

Hoe Ray Tracing werkt

Ray tracing klinkt als concept eenvoudig en opwindend, maar het is geen gemakkelijke techniek. Dus, hoe werkt ray tracing?

Ray-tracing voert een proces uit dat 'ruisonderdrukking' wordt genoemd, waarbij het algoritme, beginnend bij de camera - jouw standpunt - de belangrijkste tinten licht en schaduwen traceert en lokaliseert. Met behulp van machine learning 'vult het de gaten' om een ​​fotorealistisch beeld te vormen.

Dus hoe helderder de scène in een videogame, hoe hoger de grafische kwaliteit, en hoe hoger de kwaliteit, hoe duurder het is. Dit brengt ons bij de reden achter de late komst van ray tracing in de videogamebranche.

Waarom werd Ray Tracing zo lang vermeden?

U moet weten dat ray tracing ook geen nieuwe techniek is. Hollywood maakte al gebruik van ray tracing lang voordat de technologie zijn weg vond naar de videogamebranche. Pixars film uit 2013, Monsters University, was eigenlijk de eerste animatiefilm die ray tracing-technologie gebruikte voor alle belichting en schaduw. Dus waarom is ray tracing zo laat in videogames terechtgekomen?

Ten eerste, in termen van mechanica, is ray tracing zelf computationeel veeleisend. Het toepassen van ray tracing-technologie op een standaard actiefilm van 90 minuten met 24 beelden per seconde is al enorm tijdrovend. Animators kunnen dagen of weken aan slechts één scène besteden, dus stel je voor hoeveel intenser het is om ray tracing uit te voeren in een standaard videogame die 60 frames per seconde draait. Het was gewoon onpraktisch.

Vervolgens, zoals hierboven vermeld, is ray tracing kostbaar. Naast het feit dat het tijdrovend is, is het dure budget de reden waarom alleen megafilmproductiebedrijven in Hollywood zich ray tracing konden veroorloven. Pixars Monsters University kostte $ 200 miljoen om te verdienen, net als Toy Story 4, dat in 2019 werd uitgebracht.

Terwijl moderne grafische kaarten met ondersteuning voor realtime ray tracing variëren van $ 400 tot $ 3.000.

Wanneer Ray Tracing wordt gebruikt

Ray-tracing wordt vrijwel overal in een videogame gebruikt, maar vooral in tussenfilmpjes. Is het je ooit opgevallen waarom je personage er levensechter en verfijnder uitziet tijdens tussenfilmpjes van videogames? Dat is ray tracing in actie. 2019-hit AAA-titelbesturing is het beste voorbeeld van succesvolle ray tracing in een videogame.

Buiten videogames wordt ray tracing ook in veel industrieën gebruikt. In de architectuur is ray tracing ingebed in softwareapplicaties voor de 3D-modellering van een gebouw. Dit maakt de voorstelling van een architect van een gebouwontwerp realistischer dan met de hand getekende conceptschetsen, en het instellicht is nauwkeuriger. In engineering wordt ray tracing ook voor een soortgelijk doel gebruikt.

Game-ontwikkelaars en Ray Tracing

Na de overname van raytracingbedrijf RayScale in 2008, werd Nvidia de eerste in de branche die ray tracing commercieel lanceerde. In 2018 introduceerde het zijn grafische kaarten uit de GeForce RTX-serie aan consumenten. Sindsdien hebben grote game-ontwikkelaars zich één voor één bij het ray tracing-spel aangesloten.

In 2019 kondigden Epic Games en Utility Technologies aan dat hun kenmerkende hardware-engines nu native ondersteuning bieden voor ray tracing. In 2018 integreerde Microsoft ray tracing in DirectX 12, de belangrijkste multimedia- en game-programmeersoftware voor Xbox One. Begin 2020 onthulde de tech-titan DirectX 12 Ultimate, een upgrade naar DirectX 12.

Als je meer wilt weten over ray tracing, ga dan naar onze vergelijking van de nieuwste GeForce RTX-producten van Nvidia. Als je een Linux-gebruiker bent, bekijk dan hoe het verschillende GPU's van Nvidia en AMD stapelen zich op Linux.

Waarom de GPU's uit de 30-serie van NVIDIA beter zijn dan AMD

Grafische chipgigant Nvidia lijkt de GPU-markt te domineren met zijn nieuwe reeks AMD-verslaan 30-Series GFX-kaarten.

Ray Tracing zal de toekomst van gaming vormgeven

In wezen belooft ray tracing een hoogwaardige visuele ervaring voor maximaal plezier. Ray-tracing in videogames staat nog in de kinderschoenen, maar het betreden van de markt markeert een veelbelovende toekomst voor de miljardenindustrie.

De 7 beste budget grafische kaarten voor goedkoop gamen

Budget grafische kaarten zijn tegenwoordig zeer capabel. Hier zijn de beste budget grafische kaarten waarmee je goedkoop kunt gamen.

Over de auteur