Le lancer de rayons est une forme avancée d'infographie qui simule le fonctionnement de la lumière dans la vie réelle. Il peut créer des graphiques informatiques qui semblent vraiment photoréalistes.
Dans le passé, le lancer de rayons était limité à des projets graphiques informatiques massifs, tels que les films Hollywood CG. Maintenant, il se trouve dans les jeux PC et bientôt, les consoles de jeux de prochaine génération.
Pour comprendre pourquoi cela excite tant de gens, nous devons comparer les graphiques tracés aux rayons à la méthode de rendu graphique traditionnelle utilisée jusqu'à présent. : pixellisation.
Rastérisation vs Ray Tracing
Les graphiques informatiques en temps réel modernes sont incroyables! Il est difficile d'imaginer que cela ait quelque chose à voir avec les graphiques 3D de base d'il y a vingt ou trente ans. La vérité est qu'une console comme la Playstation 1 et le Playstation 4 actuel utilise la même méthode de base pour rendre les graphiques 3D et les mettre ensuite sur votre écran 2D.
Ceci est connu sous le nom de pixellisation. Un «raster» est une image représentée comme une grille de pixels, ce qui est exactement ce que votre écran affiche. La pixellisationest le processus de conversion d'une scène 3D en une image 2D sur un écran.
Cela doit être fait, car la scène 3D est, bien, 3D. Il a de la profondeur, de sorte que les objets virtuels peuvent se dépasser et être regardés de n'importe quel point de vue. Dans le processus de pixellisation, l'ordinateur doit déterminer à quoi ressemblerait cette scène si votre écran était essentiellement une fenêtre sur ce monde 3D.
Dans la vie réelle, une scène a une texture et l'éclairage, ainsi que la forme, la profondeur et la taille. Étant donné que la simulation de la lumière a traditionnellement pris plus de puissance informatique que n'importe quel ordinateur domestique, les programmeurs ont créé des astuces et des raccourcis pour créer quelque chose qui ressemble à la lumière, la couleur et la texture réelles en utilisant ce processus de tramage.
Ray le traçage est, dans un sens, beaucoup plus simple. Au lieu d'essayer d'utiliser une longue liste d'astuces pour créer l'illusion d'un vrai feu, il simule plutôt la vraie lumière. Maintenant, lorsque l'ordinateur doit comprendre à quoi ressemblerait la scène vue à travers la "fenêtre" de votre écran, il exécute simplement la simulation de lancer de rayons et tout fonctionne.
Dans le monde réel, le les rayons de lumière entrant dans votre œil ont rebondi sur tout ce que vous regardez avant d'atteindre votre rétine. Le lancer de rayons permet d'obtenir le même résultat de manière plus efficace. Pour ce faire, il prend des «rayons» de lumière simulés de la «caméra» et les laisse rebondir autour de la scène virtuelle, en captant des informations de couleur et de luminosité en cours de route. Votre écran représente l'œil virtuel, vous voyez donc un monde virtuel vraiment réaliste.
En utilisant le lancer de rayons, une seule technique crée des objets, des reflets, des ombres et d'autres éléments d'une scène qui semblent réels. Ce réalisme se produit naturellement à la suite de la simulation, aucune astuce ou raccourci n'est nécessaire!
Où faire l'expérience du lancer de rayons
Si vous voulez voir le lancer de rayons en action, tout ce que vous avez à faire est de regarder n'importe quel film moderne utilisant des graphiques générés par ordinateur. Si vous regardez un film CG tel que Toy Story 4, tout ce que vous voyez est un produit du lancer de rayons.
Si vous souhaitez explorer un monde interactif tracé par rayons, il n'y a actuellement qu'un seul jeu en ville. Les Série RTX de GPU Nvidia, ainsi que les jeux vidéo et les applications qui prennent en charge cette technologie. Vous pouvez exécuter certaines applications de lancer de rayons avec du matériel non RTX, mais vous n'obtiendrez pas de bonnes performances. N'oubliez pas de consulter notre article sur les meilleurs jeux qui montrent du matériel RTX.
Le problème est que le matériel RTX est encore assez cher. Cependant, la prochaine génération de consoles de jeux vidéo a une forme de support de lancer de rayons. Ce qui signifie que le monde du jeu grand public peut aider à transformer le lancer de rayons en la prochaine technologie de jeu majeure. Pourtant, si le lancer de rayons est si difficile à faire en temps réel, comment ces nouveaux GPU le gèrent-ils?
Comment le suivi de rayons en temps réel est-il réalisé?
N'importe quel ordinateur peut rendre une scène 3D à l'aide du lancer de rayons. Les gens qui travaillent avec des packages de rendu 3D le font depuis des années. Tout processeur moderne peut effectuer les calculs réels nécessaires pour tracer le chemin de la lumière autour de la scène.
Cependant, les processeurs et les GPU modernes ne peuvent pas calculer ces chiffres assez rapidement pour générer une image en temps réel. Par exemple, les énormes fermes informatiques utilisées pour réaliser des films tels que Monsters Inc ou Toy Story mettent des heures à restituer une seule image du produit final.
Les jeux vidéo modernes, en revanche, doivent générer au moins trente images par seconde pour être considérées comme jouables, l'étalon-or étant actuellement fixé à environ 60 images par seconde.
Alors, comment les GPU tels que la série Nvidia RTX parviennent-ils à utiliser la méthode de lancer de rayons à des fréquences d'images jouables? La réponse est qu'ils n'utilisent pas le lancer de rayons pour tout. Du moins pas dans les titres modernes.
L'astuce consiste à combiner des graphiques traditionnels avec un lancer de rayons sélectif. Les cartes RTX disposent d'un matériel de traçage de rayons dédié qui repose sur un GPU plus traditionnel. De cette façon, le lancer de rayons peut être utilisé pour compenser certaines des lacunes du matériel graphique traditionnel.
Il existedes jeux vidéo auxquels vous pouvez jouer avec une carte RTX qui sont entièrement tracé de rayons. Le meilleur exemple est Quake II RTX. Il s'agit d'un jeu vidéo vieux de plusieurs décennies qui est suffisamment simple pour que le lancer de rayons en temps réel soit possible. Cependant, quand il s'agit d'appliquer le ray-tracing pur aux jeux vidéo actuels, il faudra encore des années avant que ce matériel ne devienne courant.
Le traçage des rayons est-il le futur?
La réponse courte est oui, le traçage des rayons est le futur. La réponse la plus longue est que le matériel permettant le traçage de rayons en temps réel devient moins cher, nous le verrons probablement remplacer peu à peu le rendu traditionnel. Si les graphiques à lancer de rayons deviennent une partie normale de la nouvelle génération de consoles, il n'y aura pas de retour en arrière.
Les développeurs peuvent inclure en toute sécurité des fonctionnalités de lancer de rayons dans leurs titres, car toutes les plates-formes populaires le prendront en charge. Étant donné que les graphiques ray-tracés sont supérieurs, les étoiles s'alignent vraiment pour l'arrivée du ray-tracing sur du matériel abordable. Ce qui signifie que le vrai photoréalisme peut enfin être là.
L'autre signe majeur que le lancer de rayons deviendra une méthode de rendu grand public est la manière dont il est désormais inclus dans les outils courants que les développeurs utilisent pour créer des jeux vidéo et d'autres applications 3D. En d'autres termes, il n'est plus nécessaire pour les développeurs d'inventer leurs propres solutions de lancer de rayons.
Les moteurs graphiques populaires tels que Unreal Engine 4 ou Frostbite incluent désormais la prise en charge du lancer de rayons accéléré par matériel RTX. Il est donc beaucoup plus probable que les développeurs l'incluent en option pour leurs titres.
Devriez-vous acheter dans Ray Tracing maintenant?
Au moment de écrit, nous sommes encore à la première génération de matériel de ray-tracing. Alors que les prix ont baissé, les performances sont encore assez médiocres. Si vous êtes un amateur précoce et inconditionnel, il y a beaucoup de choses à aimer sur le lancer de rayons sur PC.
Si vous n'êtes pas disposé à dépenser des centaines ou des milliers de dollars en tant que premier adoptant, il est préférable d'investir dans la prochaine génération de consoles grand public qui promettent de présenter la technologie, ou d'attendre le successeur de la Cartes série RTX 20.