Was ist Raytracing?

Was ist Raytracing? - INHALTSVERZEICHNIS

1. Was ist Raytracing?
2. Vorteile der Raytracing Technologie - warum sollte ich sie nutzen?
3. Wie aktiviert man Raytracing?
4. Auswirkungen der Raytracing Technologie auf die Leistung
5. Raytracing auf NVIDIA-Karten
6. Raytracing auf AMD-Karten
7. Was ist der Zusammenhang zwischen DLSS und Raytracing?

Was ist Raytracing?

Raytracing ist ein ausgeklügeltes Verfahren, bei dem das Bild ausgehend von der Position des Betrachters berechnet wird. Dies ermöglicht eine äußerst realitätsgetreue Simulation der physikalisch korrekten Reflexionen, der Lichtbrechung und der Gesamtausleuchtung der Szene. Die Computergrafik hat viele Jahre auf einen echten Durchbruch gewartet. Und der kam mit dem Aufkommen der Architektur der NVIDIA Turing, die als erste spezielle Einheiten für Raytracing-Berechnungen enthielt.

Aus historischer Sicht ist Raytracing jedoch nicht neu, sondern wurde bisher nur dort eingesetzt, wo man auf die gerenderten Bilder länger warten konnte. Zum Beispiel im Falle von Standbildern oder Filmstunts. Aus der Sicht der Computergrafik war es notwendig, eine Hardware zu entwickeln, die die Lichtstrahlen in Echtzeit verfolgen kann.

NVIDIA hat daher die bereits erwähnte Turing-Architektur entwickelt, die neben der Rasterung mit ihren RT-Kernen auch Raytracing berechnet. Die Ausgangs-Qualität wird auch durch den massiven Einsatz von künstlicher Intelligenz weiter verbessert.

Es sollte an dieser Stelle noch angemerkt werden, dass Raytracing in Spielen nicht automatisch erfolgt, sondern von den Spieleentwicklern hinzugefügt werden muss, was insbesondere für ältere Titel gilt. Bei kommenden Veröffentlichungen mit potenziell großem Publikum ist Raytracing entweder schon am Erscheinungstag aktiv oder kommt ins Spiel innerhalb von ein paar Wochen durch ein Update.

Vorteile der Raytracing Technologie - warum sollte ich sie nutzen?

Eines der Symbole der PC Gaming Szene ist das Streben nach der besten Grafik. Und Raytracing lässt die Szenen realistischer aussehen, zum Beispiel beim Spielen mit Wasser oder bei Explosionen. Und wenn Sie Horrors und beängstigende Atmosphäre mögen, dann denken Sie daran, dass selbst eine leuchtende Lampe dank einer realistischeren Darstellung von Schatten praktisch jedem Raum einen Hauch von Horror verleihen kann.

Überblick der häufigsten Raytracing-Effekte

• Raytracing-Reflexionen - Nachbildung der Lichtreflexion auf glänzenden und metallischen Oberflächen. Dazu gehören natürlich feine Reflexionen auf Glas oder gröbere Reflexionen auf poliertem Metall.
• Raytracing-Schatten - modellieren treu den Schattenwurf auf vielen Oberflächen und verbessern gleichzeitig Oberflächendetails, Kontaktbereiche und lösen Probleme, die mit herkömmlichen Schattenabbildungsmethoden verbunden sind.
• Globale Raytracing-Beleuchtung - berechnet die Beleuchtung mit deutlich verbesserter Präzision. Das Licht, das auf Spielumgebung, Spieler und Figuren geworfen wird, ist so detailliert, detailgetreu und klar wie nie zuvor.
• Raytracing Ambient Occlusion - der Durchgang von Licht wird bei Kontakt mit einer Oberfläche oder einem Objekt gestoppt, wodurch winzige Schatten entstehen, die selbst die kleinsten Details auf der Oberfläche hervorheben.

Wie aktiviert man Raytracing?

Sobald man die entsprechende Hardware hat, wird man die Raytracing Technologie natürlich selbst ausprobieren wollen. Natürlich muss man zuerst überprüfen, ob das ausgewählte Spiel Raytracing unterstützt (eine Liste gibt es zum Beispiel unter nvidia.de). Suchen Sie dann einfach im Spielmenü nach Grafikeinstellungen und wählen Sie eine der Raytracing-Stufen aus. In der Regel gibt es drei Stufen - Minimum, High und Ultra. Natürlich steigt der HW-Bedarf mit dem gewählten Modus. Zum Beispiel für das beliebte Cyberpunk 2077 wird die RTX 2060 zum Spielen in Full HD mit aktivierter minimalen Raytracing-Stufe empfohlen. Für die maximale Stufe ist es schon besser, eine RTX 3080 zu haben, was jedoch einen gewaltigen finanziellen Unterschied ausmacht.

Wenn Sie sich jedoch nicht mit der manuellen Einstellung der einzelnen Raytracing-Parameter befassen möchten, empfehlen wir Ihnen, die im Treiberinstallationspaket enthaltene Anwendung GeForce Experience zu verwenden. Die GeForce Experience beseitigt Komplikationen beim PC-Gaming, indem sie die Grafikeinstellungen von Spielen exakt an die verwendete Hardware anpasst. NVIDIA nutzt die Leistungsfähigkeit eines Cloud-Rechenzentrums, um Tausende von PC-Hardwarekonfigurationen zu testen und auf diese Weise die beste Balance zwischen Leistung und Bildqualität zu finden. Sie konfiguriert dann automatisch personalisierte Grafikeinstellungen, die auf der Grafikkarte, dem Prozessor und dem Monitor Ihres PCs basieren.

Auswirkungen der Raytracing Technologie auf die Leistung

Wenn sich die grafische Seite von Spielen sensationell verändert, ändern sich natürlich auch die Anforderungen an die verwendete Hardware. Sobald man ein modernes Spiel mit aktivem Raytracing einschaltet, sinkt die Bildrate rapide. Vielleicht sogar um 50 %, was dazu führen könnte, dass man in die Nähe von 30 FPS kommt und das Spiel unspielbar wird. Aber auch dafür gibt es eine Lösung, denn NVIDIA bietet neben Raytracing auch die DLSS-Technologie. Einfach gesagt wird das Spielbild mit einer niedrigeren Auflösung berechnet und dann mit Hilfe von trainierten künstlichen Intelligenz auf die von Ihnen gewünschte Auflösung umberechnet.

Bei AMD kann man die Raytracing Technologie mit den neuesten Karten aus der Reihe Radeon RX 6000 verwenden, aber wir müssen gleich zu Beginn darauf hinweisen, dass AMD in dieser Hinsicht ziemlich im Rückstand ist. Wenn Sie die Vorteile von Raytracing schon jetzt genießen wollen, können wir die AMD-Karten leider nicht empfehlen.

Raytracing auf NVIDIA-Karten

Wir haben bereits erwähnt, dass es Raytracing zwar schon länger gibt, aber NVIDIA diese Technologie erst 2018 in Spieleumgebungen implementiert hat. Und jetzt, nach drei Jahren harter Arbeit, kommt die wohlverdiente Belohnung. Raytracing wird von immer mehr Spielen unterstützt. Bei einem typischen neuen AAA-Spiel ist es bereits unvorstellbar, dass es keine Raytracing-Unterstützung geben würde. NVIDIAs Raytracing hat sich dank dem Vertriebsteam und seiner engen Anbindung an die Spieleentwickler zu einem Standard in der Spielegrafik entwickelt.

Raytracing auf AMD-Karten

Der derzeitige Marktanteil von AMD an den Grafikkartenverkäufen beträgt 16 %. AMD verkauft im Allgemeinen leistungsschwächere GPUs zu einem niedrigeren Preis. Auch aus dieser Perspektive ist es offensichtlich, dass es keinen Raum für einen massiven Einsatz von Raytracing gab. Dies hat sich jedoch allmählich sowieso getan auch mit Hinblick auf die Tatsache, dass die AMD-Grafikkarten sowohl in der PlayStation 5 als auch in der neuen Xbox SerisX/S verwendet werden.

Die Leistung der AMD-Grafikkarten mit aktiviertem Raytracing ist deutlich geringer als bei den Grafikkarten NVIDIA in einer ähnlichen Konfiguration. Aus diesem Grund hat AMD im Sommer 2021 FidelityFX Super Resolution, die Antwort auf NVIDIAs DLSS, offiziell eingeführt. Auch hier wird die Bildrate erhöht, indem das Bild von einer niedrigeren auf eine höhere Auflösung umskaliert wird. Interessanterweise kann die FidelityFX Super Resolution Funktion nicht nur auf AMD-Grafikkarten (sogar ältere Radeon RX 460 werden unterstützt), sondern auch auf NVIDIA-Chips verwendet werden.

Auch hier ist jedoch eine Zusammenarbeit mit den Spieleentwicklern erforderlich, die diese technologisch hochinteressante neue Funktion zunächst in ihren Titeln implementieren müssen. Bislang handelt es sich nur um wenige Spiele, aber die Situation wird sich mit der Zeit sicherlich verbessern, auch im Hinblick auf die spätere Verwendung in den zig Millionen verkauften Konsolen der nächsten Generation.

Was ist der Zusammenhang zwischen DLSS und Raytracing?

Selbst wenn Sie das Glück haben, die High-End-Grafikkarte RTX GeForce 3080 zu besitzen, wird auch bei Ihnen höchstwahrscheinlich die DLSS verwendet, wenn Raytracing aktiv ist. Und gerade die Technologie Deep Learning Super Sampling ist der Schlüssel zur sprunghaften Erhöhung der Bildrate bei gleichzeitiger Beibehaltung eines hohen Maßes an grafischen Details.

Ein Blick unter die Haube der DLSS-Technologie zeigt, dass es sich um eine äußerst komplizierte Angelegenheit handelt, an der Tausende von Entwicklern, Mathematikern und Wissenschaftlern aus der ganzen Welt beteiligt sind. Das neuronale Grafik-Framework NGX trainiert ein neuronales Netzwerk mit Zehntausenden von wunderschönen hochauflösenden 16K-Bildern (bis zu 64x mehr Pixel als Full HD Auflösung), die von einem Supercomputer mit einer sehr niedrigen Bildrate gerendert werden. Das Netz kann dann das Wissen aus vielen, vielen Trainingsstunden nutzen, um aus den niedriger aufgelösten Eingabedaten schöne hochauflösende Bilder zu konstruieren. Infolgedessen kann das berechnete Bild oft besser als das Originalbild sein.

Leider handelt es sich noch nicht um eine allgemeine KI, die auf alle Spiele angewendet werden kann. Vielleicht kommt so etwas irgendwann in der Zukunft, schließlich hat die DLSS-Technologie selbst in den drei Jahren ihres Bestehens enorme Fortschritte gemacht. Tatsache ist, dass die DLSS durch das Spiel selbst unterstützt werden muss. Sie kann nicht extern über Treiber für Spiele, die sie nicht unterstützen, oder für ältere Spiele, erzwungen werden. Aus diesem Grund müssen die Spiel-Entwickler selbst aktiv werden. Zum Beispiel die integrierte Unterstützung für die beliebte Unreal Engine 4 lässt jedoch darauf hoffen, dass sich die DLSS Technologie bald schneller und auf mehr Titel ausweitet, was auch allmählich geschieht.

Raytracing erfordert spezielle Hardware und natürlich Unterstützung der Spieleentwickler. Allerdings ist die Betonung auf das Grafikerlebnis so groß, dass AMD, NVIDIA und die bereits erwähnten Entwickler Spiele mit Raytracing-Unterstützung immer schneller herausbringen. Und das ist gut für alle Spieler, sowohl auf PCs als auch auf Next-Gen-Konsolen.