Raytracing – Die Zukunft des Gamings

Für den Gamer soll die Spielwelt so realistisch wie möglich sein. Er möchte mitten im Geschehen sein und nicht nur dabei. Je mehr er das Gefühl hat, die Spielkulisse beinahe anfassen zu können, desto höher ist der Fun-Faktor.

Um diesen hohen Ansprüchen zu genügen, müssen stets leistungsfähigere und schnellere Grafikkarten entwickelt werden, die in der Lage sind, eine möglichst naturgetreue Umgebung zu simulieren.

Die Zukunft des Gamings heißt nun Raytracing. Seit 2004 schon bekannt, wird das Thema Raytracing doch erst jetzt spruchreif. Mit Hilfe dieser Methode sollen Spiele in Zukunft noch realistischer und lebensnaher wirken.

Was ist Raytracing? Und wo liegt der Unterschied zur Rasterisierung?

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Das Wort Raytracing kommt aus dem Englischen und bedeutet Strahlenverfolgung. Was in der Filmindustrie bereits seit rund 50 Jahren gang und gäbe ist, hält nun Einzug in die Gaming-Welt. Die Technologie des Raytracings ermöglicht es, indirektes Licht darzustellen. Dadurch wird Licht über Ecken oder glatte Oberflächen reflektiert. Die Raytracing Software berechnet somit Lichtstrahlen, die ins Auge des Betrachters fallen könnten.

Im Grunde werden beim Raytracing Strahlen vom Auge des Betrachters auf die gesamte momentan zu sehende Spielwelt ausgeschickt. Wird dieser Strahl von einem Objekt gestoppt, weiß das Programm, dass sich an dieser Stelle ein Gegenstand befindet und welche Beschaffenheit es hat. Dementsprechend wird der Strahl in eine gewisse Art und Weise beeinflusst. Er kann beispielsweise gebrochen, reflektiert, umgelenkt oder absorbiert werden.

Ein Beispiel zur Veranschaulichung: Du stehst mit deinem Charakter auf einer Straße und es regnet. Vor Dir siehst Du eine Pfütze, in der sich die Umrisse einer Person spiegeln, die bisher noch gar nicht in Deinem Blickfeld ist.

Die Wahrnehmung der Spiegelung der Person ist exakt das, was Raytracing ausmacht. Durch die bisher übliche Rasterisierung hättest Du zwar Regentropfen, Deinen eigenen Umriss oder sich spiegelnde Objekte in Deinem Blickfeld sehen können, verdeckte oder nicht in Deinem Blickfeld befindliche Gegenstände oder Personen wären hingegen nicht erschienen.

Beim Raytracing wird somit der Effekt von Lichtstrahlen auf Deine Umgebung in Echtzeit berechnet. Bei der Rasterisierung konnten bislang nur Objekte auf dem Bildschirm dargestellt werden, die auch wirklich vom virtuellen Auge vorher erfasst wurden. Die Raytracing-Technologie ermöglicht somit, Lichtstrahlen, Schatten und Texturen simultan in ihrer naturgetreuen Form darzustellen.

Welche Grafikkarten bieten uns die Raytracing-Technologie?

Was ist nun Raytracing in Echtzeit? Um Raytracing in Echtzeit darstellen zu können, wird eine enorm hohe Rechenleistung zur Wiedergabe aller Schatten- und Lichtverhältnisse benötigt. Bisher hat lediglich NVIDIA Raytracing Grafikkarten entwickelt, die zumindest zum Teil auf dieser Technologie basieren. Die GeForce® Modelle RTX 2080Ti, RTX 2080 und RTX 2070 setzen dabei auf eine Kombination verschiedener Methoden, um die gewünschte Performance zu erreichen. Hier werden Rasterisierung, Raytracing in Echtzeit und eine künstliche Intelligenz miteinander kombiniert.


MSI GeForce RTX 2080 Ti GAMING X TRIO
MSI GeForce RTX 2080 Ti GAMING X TRIO
 

In den neuen Grafikkarten findet sich eigens eine extra Raytracing-Recheneinheit, die für die Strahlungsverfolgung zuständig ist. Dadurch wird eine wesentlich höhere Geschwindigkeit als bei ihrem Vorgänger erreicht.

Die neuen Grafikkarten von NVIDIA kombinieren zudem Tensor-Rechenkerne, die für die KI-Berechnung zuständig sind, mit Raytracing-Kernen für die Strahlenverfolgung. Mit Hilfe dieses Hybrid-Renderings schafft die neue Grafikkarte zwar kein 100 % Raytracing, doch können bestimmte Effekte wie Schattenwürfe oder Umgebungsverdeckungen stark verbessert und ein unschönes Bildrauschen reduziert werden.

Die NVIDIA Raytracing Grafikkarten und ihre Leistung im Vergleich mit ihrem Vorgänger GTX 1080 Ti:

GPU-Boost-Takt (MHz)1.6351.8001.7101.582

Modell RTX 2080 Ti RTX 2080 RTX 2070 GTX 1080 Ti
Architektur Turing Turing Turing Pascal
Tensor-Kerne 544 368 288
Raytracing-Kerne 68 46 36
GPU-Basistakt (MHz) 1.350 1.515 1.410 1.480
Leistung RT-Kerne in Giga-Rays 10 8 6
FP32/FP64-Leistung (TFLOPS) 14,23/0,45 10,60/0,33 7,88/0,25 11,34/0,35
Speicherübertragung (GB/s) 616,0 448,0 448,0 484,7

Was bietet AMD in Sachen Raytracing?

Leider ist bisher keine Raytracing Grafikkarte von AMD auf dem Markt. AMD Raytracing läuft momentan noch nicht über eine entsprechende Hardware, wodurch Darstellungen in Echtzeit nicht möglich sind. Derzeit setzt AMD auf die Weiterentwicklung von Pro Render und Radeon Rays für professionelle Anwender. Hierbei werden die Strahlen durch Compute-Shadern mit Hilfe der normalen ALUs ermittelt, wodurch ein Echtzeit-Raytracing nicht möglich ist. Radeon ProRender richtet sich somit an Anwender, die lebensechte Bilder schnell erstellen wollen. Durch die von AMD kostenlos zur Verfügung gestellten Plugins seid Ihr in der Lage, mit Hilfe von 3D Rendering atemberaubende, physikalisch genaue Bilder und 3D-Animationen zu erstellen.

Wann und in welcher Form auch AMD Raytracing Grafikkarten vorstellt, ist bisher unbekannt. Bisher kann nur vermutet werden, dass hinter der Next-Gen-RDNA-Mikroarchitektur von AMD eine Raytracing-Hardware steckt, die ähnlich wie NVIDIA Raytracing in Echtzeit ermöglicht.

Für welche Spiele steht die Raytracing-Technologie zur Verfügung?

Hier die ersten Raytracing Spiele:

  • Battlefield 5
  • Metro: Exodus
  • Quake 2 RTX
  • Shadow of the Tomb

Raytracing Games, die euch in Zukunft erfreuen werden:

  • Assetto Corsa Competizione
  • Atomic Heart
  • Call of Duty: Modern Warfare
  • Control
  • Cyberpunk 2077
  • Doom Eternal
  • Enlisted
  • Justice
  • JX3
  • MechWarrior 5: Mercenaries
  • Project DH
  • Vampire: The Masquerade- Bloodline 2
  • Watch Dogs Legion
  • Wolfenstein: Youngblood

Fazit

Raytracing in Echtzeit gehört momentan noch der Zukunft. Zwar ist es möglich, mit der entsprechenden Hardware bestimmte Effekte wie Licht, Schatten, Verneblungen usw. weitaus realistischer darzustellen, doch kann es momentan zumeist nur einen gewünschten Effekt optimieren. Für eine volle Ausschöpfung des Raytracing Potenzials reicht leider die Rechenleistung noch nicht aus. NVIDIA ist aber mit ihrer Raytracing Hybridlösung auf einem guten Weg.

Einen echten Schub in der Entwicklung der Raytracing Games wird wohl erst vonstattengehen, wenn AMD sich ebenfalls der Raytracing Hardware widmet. Es heißt also, gespannt bleiben. Und vielleicht erleben wir 2020 die nächste Revolution im Bereich des 3D-Gamings.

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