Przegląd gier ze wsparciem śledzenia promieni (ray-tracingu)

Śledzenie promieni (ray-tracing) w grach komputerowych

Przy ubiegłorocznej premierze kart graficznych GeForce RTX firma NVIDIA postanowiła co nieco zaryzykować, dostarczając na rynek produkt innowacyjny. Dotychczas w erze zunifikowanych shaderów w kolejnych generacjach typowo dostawaliśmy wyższą wydajność oraz efektywność energetyczną, ale tym razem główną atrakcją było sprzętowo przyspieszane śledzenie promieni (ang. ray-tracing). Żeby osiągnąć ten cel, zieloni postanowili włączyć do jąder krzemowych dwa nowe rodzaje jednostek wykonawczych. Pierwszy z nich to tzw. rdzenie RT (ang. RT Cores), zaprojektowane specjalnie do pracy ze strukturą danych znaną jako BVH (ang. Bounding Volume Hierarchy). Ich rolą jest przyspieszanie przeszukiwania tego drzewa, a także testowania przecięcia obiektów sceny przez promień. Z kolei drugi rodzaj to jednostki dobrze znane z Volty, czyli Tensory, które wykonują operacje macierzowe w połowicznej precyzji FP16 (ale nie tylko, bo dostępne są też typy danych INT8 oraz INT4). Co prawda nie są one wykorzystywane bezpośrednio przy obliczeniach związanych z ray-tracingiem, ale za to realizują DLSS (ang. Deep Learning Super-Sampling), oficjalnie znany jako technika wygładzania krawędzi. Wracając zaś do wspomnianego ryzyka, polegało ono oczywiście na tym, że wspomniane bajery to nie gratis, lecz trzeba za nie dopłacić, gdyż poszczególne segmenty poszły cenowo do góry.

Chociaż prawdziwy wysyp produkcji z ray-tracingiem powinien nastąpić dopiero po nowym roku, już teraz mamy kilka tytułów, w których można obserwować w akcji nowe efekty.

 Battlefield V - test wydajności ray-tracingu po aktualizacji gry

W co możemy zagrać z włączonym ray-tracingiem

Sam sprzęt to jednak tylko połowa sukcesu, gdyż potrzebne są również gry ze wsparciem śledzenia promieni, o co oczywiście NVIDIA od debiutu Turingów usilnie zabiegała, ale początkowo proces ten szedł bardzo powoli. Ostatnio widać jednak znaczące przyspieszenie i chociaż prawdziwy wysyp produkcji z ray-tracingiem powinien nastąpić dopiero po nowym roku, już teraz mamy kilka tytułów, w których można obserwować w akcji nowe efekty. Pierwszym z nich był Battlefield V, wykorzystujący śledzenie promieni do tworzenia odbić. Początki najnowszego dzieła EA DICE były jednak trudne, gdyż debiutująca w grach technika powodowała ogromne spadki wydajności, szczególnie na mapie Prowansja. Lekarstwem okazał się wydany później patch, obniżający wymagania do bardziej rozsądnego poziomu. Drugą w kolejności chronologicznej produkcją, która zaimplementowała ray-tracing, była Metro Exodus, która dostarczyła nam wysokiej jakości globalne oświetlenie oraz okluzję otoczenia. Nieco później dostaliśmy długo wyczekiwaną aktualizację do Shadow of the Tomb Raider, dodającą cienie generowane z użyciem śledzenia promieni. Jej przyjęcie było jednak chłodne, ale nie ma się co dziwić, gdyż między premierą wspomnianego tytułu a ukazaniem się patcha upłynęło sporo czasu i większość zainteresowanych zdążyła go w międzyczasie ukończyć.

 Metro Exodus – Test wydajności ray-tracingu oraz DLSS

Ray-tracing może napędzać także klasyczne tytuły

Co ciekawe, wysokobudżetowe gry to tylko część planu, gdyż zieloni mają zamiar również odświeżać klasyki, serwując doskonale znane tytuły w zupełnie nowej oprawie. Pierwszym przejawem tego typu działalności był Quake II RTX, uzbrojony w tekstury o wyżej rozdzielczości oraz, tudzież przede wszystkim, globalne oświetlenie, okluzję otoczenia, cienie oraz odbicia liczone w zunifikowany sposób z wykorzystaniem śledzenia ścieżek (ang. path tracing), czyli jeszcze bardziej wymagającego obliczeniowo podejścia. W najbliższej przyszłości ma się ukazać kolejna produkcja z tej serii, którą będzie Minecraft RTX, czyli być może nieco mniejszy klasyk, ale efekty wizualne z pewnością będą równie interesujące. Natomiast w temacie gier AAA trzeba jeszcze wspomnieć o Control oraz Call of Duty: Modern Warfare (tym nowym). Pierwsza z nich dostarcza generowane z użyciem ray-tracingu odbicia (w tym z przezroczystością), cienie kontaktowe (ang. contact shadows) oraz pośrednie światło rozproszone (ang. indirect diffuse). Zaś druga cienie rzucane przez oświetlenie punktowe (ang. point light), a także reflektorowe (ang. spot light). Z nieco bardziej niszowych gier można ponadto wymienić Stay in the Light i Deliver Us the Moon (ta druga, tak jak Wolfenstein: Youngblood, śledzenie promieni otrzyma wraz z patchem).