Als Nvidia seine neuen Grafikkarten der RTX 2000er Reihe präsentierte, war der Begriff „Raytracing“ plötzlich in aller Munde. Spieler auf der ganzen Welt verfielen in einen regelrechten Hype und sprachen von einem Wendepunkt in der Geschichte der Grafikdarstellung. Doch was ist Raytracing überhaupt? Welchen Nutzen hat die Technologie für die Spieler? Wie funktioniert die Technik hinter Raytracing und wo kommt sie zum Einsatz?
In diesem Artikel werden alle Fragen rund um die neue Grafikrevolution geklärt.
Was ist Raytracing?
Raytracing bedeutet so viel wie Strahlenverfolgung. Es handelt sich um einen Algorithmus, der auf der Aussendung von Strahlen basiert und bei der Verdeckungsberechnung zum Einsatz kommt. Hierbei wird die Sichtbarkeit von dreidimensionalen Körpern vom Standpunkt eines festgelegten Punktes im Raum ermittelt. Zudem wird bei Raytracing auch der weitere Weg von Strahlen nach dem Auftreffen auf verschiedenen Objekten und Oberflächen berechnet.
Das hört sich zwar ziemlich kompliziert an, am Beispiel von Videospielen dürfte es jedoch schnell klar werden. Raytracing berechnet dort den Weg von Lichtstrahlen und deren Interaktion an Oberflächen. Dies sorgt für eine realistischere Gestaltung von Licht und Schatten sowie deren Reflexion.
Wo kommt Raytracing zum Einsatz?
Wie bereits erwähnt, findet Raytracing vor allem in der 3D-Computergrafik Verwendung. Raytracing verbessert dabei die visuelle Optik eines Spiels, vor allem im Bereich der Darstellung von Licht und Reflexion.
Doch nicht jeder PC und jedes Spiel unterstützen Raytracing. Da das Feature im Gaming Bereich sehr neu ist und erst vor kurzem von Nvidia auf den Markt gebracht wurde, gibt es nicht viele Alternativen. Wer in den Genuss von Raytracing kommen möchte, dem ist eine neue RTX Grafikkarte der 2000er Generation zu empfehlen.
Doch selbst für diese Grafikkarten stellt Raytracing einen enormen Rechenaufwand dar. Daher wird die Technik momentan nur für bestimmte Effekte wie Licht- und Schattendarstellungen oder aber Reflexionen verwendet. Da zukünftige Hardware jedoch immer stärker wird, ist davon auszugehen, dass die Verwendung von Raytracing weiterhin zunehmen wird.
Für die neue Konsolengeneration wurde das Feature bereits angekündigt. So sollen Playstation 5 und Xbox Series X ebenfalls Raytracing an Bord haben.
Raytracing besitzt aber noch weitere Anwendungsgebiete. So wird bei der Auralisation oder aber der Hochfrequenztechnik schon lange mit Raytracing gearbeitet. Hier geht es vor allem um akustische Spiegelungen und die Strahlungsverfolgung von Frequenzen.
Welchen Nutzen hat Raytracing für den Spieler?
Raytracing verbessert die Grafik eines Spiels. Vor allem bei Lichteffekten und Reflexionen gilt Raytracing als das Nonplusultra schlechthin. Denn je nach Beschaffenheit der Lichtquelle oder Oberfläche können sich Spiegelungen und Lichteinfall sehr unterschiedlich auswirken. So reflektiert Wasser verschiedene Lichtstrahlen anders als dies Metall oder Glas tun. Raytracing kann diese Unterschiede darstellen.
Spieler erhoffen sich durch das Feature ein realistischeres Spielerlebnis sowie eine verbesserte Immersion. Durch Raytracing sieht ein Spiel deutlich schöner aus. Die Technik kann dem Spieler sogar einen kompetitiven Vorteil verschaffen. So verrät sich der Gegner in einem Shooter womöglich durch veränderte Lichteffekte und gibt dadurch seine Position preis.
Wie funktioniert Raytracing?
Es gibt zwei verschiedene Render-Techniken, die bei Computerspielen zum Einsatz kommen. Bei der ersten handelt es sich um das nun bekannte Raytracing, bei der anderen um die klassische Rasterisierung. Letztere wird bereits seit den 1990er-Jahren in 3D-Spielen eingesetzt.
Die klassische Rasterisierung zeigt nur Spiegelungen an, die sich auch im unmittelbaren Sichtfeld des Spielers befinden. Nicht sichtbare Objekte werden ignoriert. Dies spart natürlich Rechenleistung. Ist Raytracing hingegen aktiviert, können Lichtstrahlen wie beispielsweise Flammen auf allen Oberflächen reflektiert werden – auch außerhalb des Sichtfeldes.
Während Lichtquellen in den meisten Games noch per Hand gesetzt werden, kann ein Videospiel mithilfe der Raytracing Technologie eine einzige Lichtquelle als Ausgangspunkt nehmen und davon ausgehende Strahlen sowie deren Einfall präzise berechnen. So wird auch indirekte Beleuchtung möglich.
Da Raytracing Lichteffekte und Reflexionen wie auch im echten Leben äußerst realistisch darstellt, zählt Raytracing wohl zu einer der rechen-intensivsten und komplexesten Techniken. Nicht ohne Grund wird das Feature daher von Gamern auch als die Königsdisziplin bezeichnet.
Fazit
Raytracing ist eine faszinierende Technologie, die mit dem Einzug in die Videospielbranche das Potenzial besitzt, die Computergrafik zu revolutionieren. Raytracing sorgt für realistische Darstellungen von Lichteffekten sowie Reflexionen. Durch präzisen Schattenwurf, indirekte Beleuchtung sowie detailliere Reflexionen – auch außerhalb des Sichtfelds – macht Raytracing Videospiele schöner denn je zuvor. Aber auch in anderen Anwendungsbereichen ist der Algorithmus unverzichtbar. Wer das Feature nutzen möchte, braucht jedoch leistungsstarke Hardware.
Artikel vom 25.07.2020