La tecnologia del Ray tracing, una rivoluzionaria tecnica di rendering grafico che ha trasformato l’esperienza visiva nei videogiochi e nell’industria cinematografica. Esploreremo il concetto di ray tracing, comprendendo il suo impatto su NVIDIA e AMD, i leader del settore delle GPU. NVIDIA è stata la pioniera introducendo il ray tracing in tempo reale con la GPU RTX. AMD, ha risposto con soluzioni innovative. Inoltre, vedremo alcuni esempi di giochi che hanno abbracciato questa tecnologia, offrendo un’esperienza visiva senza precedenti. Per abbreviazione, in questo articolo ogni tanto utilizzeremo l’abbreviativo RT.
Indice
Cos’è il Ray tracing
Il ray tracing costituisce una categoria di approcci legati alla geometria ottica. Sono fondati sulla tracciatura del percorso percorso dalla luce e il suo interagire con le superfici. Questa metodologia trova applicazione in diversi contesti, come la modellazione di sistemi ottici quali lenti per fotocamere, microscopi, telescopi e binocoli. Nel campo della computer grafica 3D, il termine ray tracing si riferisce a un algoritmo specifico di rendering.
Qui, le rappresentazioni matematiche delle scene vengono generate seguendo i raggi luminosi, partendo dal punto di vista della telecamera o dalle sorgenti di luce. Esistono diverse tecniche di rendering basate su RT, come il ray casting, il ray tracing ricorsivo, il ray tracing distribuito, la mappatura dei fotoni e il path tracing.
In un continuum che valuta i costi computazionali e la fedeltà visiva, le tecniche di rendering basate su RT tendono a essere più lente ma offrono una maggiore fedeltà rispetto ai metodi di scanline rendering. Tra le metodologie associate all’RT figurano anche il path tracing bidirezionale, il Metropolis light transport (MLT) e il path tracing volumetrico.
Per comprendere meglio questo concetto, immagina il ray tracing come un avanzato strumento che simula il comportamento della luce in un ambiente tridimensionale. Quando creiamo immagini o scene virtuali, questo processo consente di ottenere effetti visivi più realistici e dettagliati. Ad esempio, pensa a una scena in cui la luce si riflette su una superficie lucida o attraversa materiali trasparenti.
Il ray tracing cattura questi dettagli, creando un impatto visivo notevole. Benché richieda più risorse computazionali, il risultato finale offre una rappresentazione visiva più accurata e immersiva. Questa tecnologia rappresenta un pilastro fondamentale nella creazione di grafica avanzata, portando la visualizzazione 3D a livelli di realismo sempre più elevati.
Ray tracing PC
Il ray tracing è un metodo avanzato utilizzato nella computer grafica 3D per creare immagini. È in grado di creare realismo superiore rispetto ad altri approcci come il ray casting o lo scanline rendering. Per comprendere meglio questo concetto, immaginiamo di dover creare un’immagine digitale di un ambiente tridimensionale. Ad esempio, come una scena in un videogioco o un film. L’RT si differenzia per il suo approccio inverso, tracciando il percorso immaginario di un raggio di luce all’indietro, partendo dall’osservatore e attraversando la scena.
Nel processo di ray tracing, vengono seguiti numerosi raggi, e lungo il loro percorso vengono accumulati dati riguardanti l’aspetto della scena. Quando un raggio colpisce un oggetto, vengono calcolati diversi fattori come la riflessione, la rifrazione e l’assorbimento della luce. La descrizione matematica della scena viene fornita da un programmatore o un grafico attraverso specifici programmi. Questa rappresentazione può includere immagini e modelli ottenuti tramite tecnologie come la fotografia digitale.
Una delle peculiarità del ray tracing è l’approccio inverso, il quale semplifica notevolmente la complessità dell’algoritmo. Invece di seguire ogni raggio di luce emesso da una sorgente, si parte dal punto di vista dell’osservatore, permettendo di simulare con precisione le interazioni presenti nella scena. Questo è possibile perché la maggior parte dei raggi emessi da una sorgente non fornisce informazioni significative all’occhio dell’osservatore. Potrebbero continuare all’infinito o raggiungere luoghi non visibili.
Effetti di luce
Nel ray tracing, si assume che il raggio di luce termini alla fotocamera, e si cerca poi la sua sorgente. Dopo un numero prefissato di interazioni, l’intensità della luce nel punto di ultima intersezione viene calcolata utilizzando algoritmi specifici. Tra questi, l’algoritmo di rendering classico e altre tecniche come la radiosity. L’utilizzo dell’RT consente di ottenere risultati visivi di altissima qualità, simulando in modo accurato gli effetti luminosi e riflettenti presenti nella realtà.
Tuttavia, va notato che l’elaborazione di tutte le interazioni possibili tra i raggi di luce è fisicamente impraticabile, e il ray tracing utilizza quindi un approccio che semplifica il processo per renderlo computazionalmente gestibile.
Ray tracing NVIDIA
NVIDIA ha introdotto una significativa innovazione nel campo dei videogiochi e della grafica con la tecnologia di ray tracing in tempo reale, resa possibile dalla sua GPU NVIDIA RTX. In poche parole, è una tecnica avanzata che aggiunge un livello di realismo e bellezza senza precedenti ai rendering grafici. Questa tecnologia è stata pionieristica grazie ai core NVIDIA RT, introducendo una nuova dimensione nella rappresentazione visiva digitale.
La GPU RTX ha aperto la strada al ray tracing in tempo reale, un passo avanti rispetto ai metodi di rendering tradizionali. Ciò significa che ora è possibile ottenere effetti di illuminazione fisicamente accurati in tempo reale, migliorando notevolmente l’esperienza visiva nei videogiochi e nelle applicazioni grafiche. Gli sviluppatori possono sfruttare questa potente funzionalità grazie agli SDK NVIDIA, che consentono di integrare l’RT direttamente nei propri progetti, adattandosi facilmente alle pipeline di sviluppo esistenti.
Un aspetto fondamentale del ray tracing è il tracciamento del percorso RTX, che assicura che l’illuminazione generata sia fedele alla vita reale. Questo tracciatore di percorso di riferimento è progettato per garantire la massima flessibilità, consentendo agli sviluppatori di adottare singoli componenti o l’intero percorso tracciante nel loro motore di gioco. Grazie all’hardware delle GPU NVIDIA RTX, è possibile ottenere prestazioni senza compromessi per modalità di rendering di alta qualità.
RTX Global Illumination (RTXGI) è un altro elemento chiave, offrendo un’illuminazione di rimbalzo infinita in tempo reale. Questa soluzione è progettata per essere scalabile, garantendo un’illuminazione di alta qualità anche con budget di frame limitati. L’accelerazione nella creazione di contenuti è evidente grazie agli aggiornamenti di illuminazione integrati in tempo reale e al supporto hardware su tutte le GPU abilitate DirectX Raytracing (DXR).
Integrando RTXGI con RTX Direct Illumination (RTXDI) e NVIDIA Real-Time Denoiser (NRD), è possibile ottenere scene completamente ray tracing con un numero illimitato di sorgenti luminose dinamiche. RTXDI, uno SDK di ray tracing in tempo reale, fornisce illuminazione fotorealistica per scene notturne e interne, eliminando la necessità di tecniche di rendering più tradizionali come la “cottura al forno”.
Ray tracing AMD
Il Ray tracing AMD è una tecnologia all’avanguardia che rivoluziona il modo in cui i videogiochi e le applicazioni 3D vengono renderizzati, offrendo un’esperienza visiva di gran lunga più realistica e immersiva. In parole semplici, questa tecnologia simula il comportamento della luce nel mondo reale, tracciando il percorso di ogni raggio di luce all’interno di una scena virtuale.
Ciò permette di ottenere effetti di illuminazione, riflessi e ombre estremamente realistici, che si avvicinano molto a ciò che vediamo nella realtà. Per esempio, immagina di giocare a un videogioco con ray tracing AMD: potresti vedere il sole riflettersi realisticamente sull’acqua di un lago, oppure le ombre degli oggetti proiettarsi con precisione millimetrica sul terreno.
Come funziona l’RT di AMD
La tecnologia si basa su speciali unità di elaborazione all’interno delle schede grafiche AMD, chiamate “Ray Accelerator“. Queste GPU sono progettate per calcolare il percorso di ogni raggio di luce in modo molto efficiente, consentendo di ottenere immagini realistiche senza sacrificare la fluidità del gioco. I vantaggi del ray tracing AMD:
- Illuminazione realistica: Permette di ottenere effetti di illuminazione globale (GI) molto più realistici rispetto alle tecniche tradizionali, con una migliore gestione di ombre, riflessi e rifrazioni.
- Maggiore profondità di campo: Le scene 3D appaiono più realistiche grazie a una migliore simulazione della profondità di campo, che rende gli oggetti in primo piano più nitidi e quelli sullo sfondo più sfocati.
- Riflessi e ombre più precisi: Permette di calcolare con precisione la posizione e la forma di riflessi e ombre, rendendoli più realistici e immersivi.
Per poter utilizzare il ray tracing è necessario avere una scheda grafica AMD compatibile con questa tecnologia. Al momento, le schede grafiche AMD Radeon RX 6000 e RX 7000 supportano RT. Inoltre, è necessario un sistema operativo compatibile, come Windows 10 o 11, e un gioco o un’applicazione che supporti RT.
Ray tracing PS5
La PS5, grazie all’architettura RDNA 2 di AMD, è una delle console più potenti sul mercato e offre un’esperienza di ray tracing davvero eccezionale. L’unità di elaborazione dedicata al ray tracing (RTU) presente nella GPU della PS5 è in grado di calcolare il percorso di ogni singolo raggio di luce in tempo reale, creando effetti di luce e ombra realistici che non erano possibili con le tecnologie precedenti.
Oltre all’illuminazione realistica, il ray tracing può essere utilizzato anche per creare altri effetti visivi sorprendenti, come riflessi realistici su superfici specchianti, rifrazioni accurate attraverso l’acqua e il vetro e ombre realistiche che si adattano all’ambiente circostante. L’utilizzo di RT ha un costo in termini di prestazioni, quindi gli sviluppatori devono trovare un equilibrio tra la qualità dell’immagine e la fluidità del gioco.
Esempi di giochi RT per PS5
Su PS5, gli sviluppatori possono utilizzare diverse tecniche per ottimizzare l’utilizzo dell’RT, come la risoluzione dinamica o il frame rate variabile, per ottenere la migliore esperienza di gioco possibile. Alcuni esempi di giochi che sfruttano RT su PS5 includono:
- Ratchet & Clank: Rift Apart: questo gioco platform d’azione presenta un mondo colorato e vibrante con effetti di luce e ombra realistici che lo rendono ancora più bello da esplorare.
- Spider-Man: Miles Morales: la città di New York è ancora più realistica di notte grazie al ray tracing, che illumina le strade e i grattacieli in modo dettagliato e realistico.
- Horizon Forbidden West: il mondo selvaggio di Horizon Forbidden West è ancora più immersivo grazie al ray tracing, che crea effetti di luce e ombra realistici sulla vegetazione e sulle creature che lo abitano.
Ray tracing si o no?
Il ray tracing è una tecnologia di rendering che sta guadagnando sempre più popolarità nel mondo dei videogiochi. Ma vale la pena attivarla? La risposta dipende da diversi fattori. L’RT è molto dispendioso in termini di risorse computazionali. Se il tuo PC o la tua console non sono abbastanza potenti, attivare RT può causare un calo significativo del framerate, rendendo l’esperienza di gioco meno fluida. Può migliorare notevolmente la qualità visiva di un gioco, rendendo l’illuminazione e le ombre più realistiche.
Tuttavia, la differenza non è sempre così evidente, e in alcuni casi può essere quasi impercettibile. L’RT ha un impatto maggiore su alcuni generi di gioco rispetto ad altri. Ad esempio, in un gioco di ruolo in prima persona con un mondo aperto, l’RT può aggiungere un tocco di realismo all’ambiente circostante. In un gioco di strategia in tempo reale, invece, l’impatto visivo è spesso meno significativo.
La decisione di attivare o meno l’RT è una questione di preferenze personali. Se sei un appassionato di grafica e vuoi ottenere la migliore esperienza visiva possibile, allora vale la pena attivare il ray tracing, anche se questo significa sacrificare un po’ di framerate.
Se invece sei più interessato alle prestazioni e non ti dispiace sacrificare un po’ di realismo visivo, allora puoi tranquillamente disattivare il ray tracing.
Altri fattori da considerare
L’RT è più dispendioso a risoluzioni più elevate. Se hai un monitor 4K, potresti dover ridurre la risoluzione per ottenere un framerate giocabile con il ray tracing attivato. Se la tua scheda video supporta una tecnologia di upscaling come DLSS o FSR, puoi utilizzarla per migliorare il framerate con il ray tracing attivato. Ad esempio, una scheda video che supporta RT ad alta risoluzione è la RTX 3080.
Inoltre, gli sviluppatori di videogiochi rilasciano spesso patch e aggiornamenti che migliorano le prestazioni dell’RT. Assicurati di avere installato gli ultimi aggiornamenti per ottenere la migliore esperienza possibile.
