Guida Cos'è e come funziona il Ray Tracing e un accenno al Path Tracing

DjCanigia

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20 Agosto 2012
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Cos'è e come funziona il Ray Tracing
Il Ray Tracing su PC e su console spiegato nel dettaglio. E un breve accenno al Path Tracing.


1    RTX

Il Ray Tracing, più comunemente chiamato "RTX" è una tecnologia di rendering che lavora con le luci, soprattutto sui riflessi, rendendo il tutto più realistico possibile. Tale tecnologia viene utilizzata nell'industria cinematografica da moltissimi anni, nel gaming Nvidia è stata la prima a introdurla con la serie 2000.
In sostanza genera un'immagine tracciando il percorso della luce attraverso i pixel in un piano dell'immagine e simulando gli effetti dei suoi incontri con un oggetto virtuale; può simulare un'ampia varietà di effetti ottici come riflessione, rifrazione, scattering e dispersione (come l'aberrazione cromatica).
Di seguito possiamo vedere un immagine rappresentativa del processo:

Ray_trace_diagram.png







La luce colpisce l'oggetto e rimbalza sulla superfice creando così un raggio di luce.
Immaginate tante luci che creano diversi raggi di luce che rimbalzano (e non rimbalzano) sull'oggetto creando svariati raggi di luce; in questo modo è possibile ricreare una scena nel modo più reale possibile.
I raggi che non rimbalzano è perchè vengono bloccati da un oggetto, creando così un ombra, proprio come un Radar.






Nella prossima immagine i raggi di luce rimbalzano 16 volte intorno alla scena prima di tornare alla sorgente della telecamera. Creando così un effetto molto realistico di sfere cromate:
Ray-traced_steel_balls 16 xreflection.jpg

Nello spoiler vi lascio altri due esempi con Cyberpunk 2077 e Control
1632215087-79542.jpg

ray_tracing_2.jpg

2    Le prestazioni

Il Ray Tracing pesa moltissimo sulle schede video, però dipende sia dall'hardware in uso sia dal gioco: Nvidia con le serie 3000 e 4000 lavora molto bene in RTX, infatti l'impatto di quest'ultimo è stato ridotto notevolmente confronto la serie 2000 (Prima serie ad adottare questa tecnologia); AMD purtroppo pecca ancora molto con questa tecnologia, anche se con la nuova serie 7000 ha mostrato di essere intenzionata a migliorarsi sempre più, ma il paragone di prestazioni non regge per nulla il confronto con la serie 4000 di Nvidia, più o meno sono sul range delle 3000 (in ambito Ray Tracing); Intel ultima arrivata ma non per questo scarsa, ha presentato le sue prime schede video e nonostante siano di fascia media, e i driver non siano ottimizzati al massimo, sono dotate di una tecnologia RTX piuttosto notevole al pari di una 3060.
Infine è importante anche valutare il tipo di gioco, per esempio Minecraft, Cyberpunk 2077, Control ecc.. sono giochi con un utilizzo massivo di Ray Tracing, al contrario titoli come Call Of Duty il Ray Tracing è molto meno sottolineato e quindi chiaramente ha un impatto poco considerevole sulle prestazioni.

3    Il Ray Tracing su Console

Le nuove console next gen PS5 e Xbox Series X/S, hanno un supporto Ray Tracing sviluppato da AMD Radeon. Ovviamente non è minimamente paragonabile all'RTX che troviamo su PC, in quanto è molto molto limitato, inoltre nella maggior parte dei giochi è doveroso scendere al compromesso dei 30 FPS per avere l'RTX. Fino ad arrivare a giochi come F1 2022 nel quale il RTX è presente solamente nei Replay e nei filmati, ma non durante una gara.

4    Il futuro del Ray Tracing con il Path Tracing

Il futuro di questa tecnologia sarà l'evoluzione al Path Tracing. Il quale è una sorta di Ray Tracing potenziato, in cui si tracciano centinaia o migliaia di raggi luminosi (al posto di qualche decina) lungo ogni pixel. La quantità di dati è ovviamente decuplicata il che comporta una quantità di calcolo necessaria molto maggiore. Questo metodo crea due problemi: Il primo è che bisogna tracciare i "raggi corretti", cioè quelli che restituiscono il maggior numero possibile di informazioni, mentre il secondo è che tutto questo aumenta il rumore, e quindi bisogna "pulire" l'immagine per renderla nitida.

Consiglio la lettura del seguente theard:
Nvidia DLSS, AMD FSR e Intel XeSS le nuove tecnologie di Upscale e Super Sampling dove l'utente @Hastro spiega nel dettaglio come funzionano le varie tecnologie sviluppate dai vari produttori di schede video.​