Après avoir joué un rôle fondamental, mais que l'on n'a peut-être même pas remarqué, cinéma nel, le lancer de rayon est également entré avec force dans le monde de jeux vidéo.
Mais qu'est-ce que le 'Ray Tracing' et comment ça marche ? C'est une technologie pour créer lumières, ombres e reflets dans les images et vidéos en infographie, et il est destiné à changer (pour le mieux) l'avenir des jeux vidéo.
Voyons comment.
Ray Tracing : qu'est-ce que c'est et comment ça marche
Aussi lointain que cela puisse paraître, le point de départ pour comprendre le fonctionnement du lancer de rayons est le monde réel et la façon dont notre vue le perçoit. Pour voir quoi que ce soit, en fait, je photons dont se compose la lumière (qui peut provenir de soleil ou d'une autre source) doit rebondir dessus avant d'atteindre nos yeux. La quantité de lumière absorbée par l'objet pendant le rebond détermine la colore, la luminosité et tout réflexions.
Comme son nom l'indique également, le lancer de rayons ne fait qu'émuler ce processus physique d'une manière numérique. Quand tu veux rendre une scène (c'est-à-dire en transformant l'ensemble des données concernant les lumières, les objets et les matériaux présents dans une image bidimensionnelle), l'ordinateur simule le trajet des rayons lumineux arrivant à la « caméra » (ou à notre perspective). En suivant ces rayons jusqu'aux différentes sources lumineuses, l'ordinateur peut calculer avec précision la couleur et l'intensité lumineuse de chaque pixel de l'image, en tenant également compte réflexes, brille ou des zones qui ne sont que partiellement à l'ombre.
Le résultat, si un nombre suffisamment élevé de rayons lumineux est utilisé, est beaucoup réaliste, précisément parce qu'il imite fidèlement la physique du monde réel. Cependant, à mesure que le nombre de rayons augmente, le coût de calcul, c'est le temps et la puissance nécessaires pour rendre chaque scène. C'est la principale raison pour laquelle le lancer de rayons n'était appliqué que dans l'industrie cinématographique jusqu'à il y a quelques années. effets spéciaux et pour film d'animation. Dans ces contextes, il est en effet acceptable que le rendu d'une seule image puisse nécessiter minutes, heures ou encore giorni. Il n'en va évidemment pas de même pour les jeux vidéo, où le rendu doit être en temps réel. Alors qu'est-ce qui a changé ces dernières années, pour permettre l'arrivée du ray tracing également dans le panorama du jeu vidéo ?
Une histoire de compromis
Même sans lancer de rayons, l'industrie du jeu a été en mesure d'offrir de nombreux produits graphiquement avancé e réaliste. Pour les obtenir, cependant, des astuces ont souvent été imaginées, souvent presque invisibles pour les joueurs, capables de retourner d'excellents résultats à un faible coût de calcul, une condition nécessaire pour pouvoir produire 30, 60 ou plusieurs images par seconde pendant que le lecteur joue.
Quant aux ombres et à la lumière, l'une des techniques les plus populaires est à ce sujet mappage des ombres. Avec cette technique, avant que la scène du jeu vidéo ne soit rendue du point de vue du joueur, on va regarder la perspective du sources lumineuses (dont le nombre dépend aussi de la complexité graphique du jeu). De cette façon, il est possible de contrôler quels points des objets et des surfaces sont « visibles » pour la source lumineuse et donc Éclairé à partir de cela. L'image résultante, bien que généralement adéquate, a toujours tendance à avoir beaucoup d'ombres nette, et nécessite souvent d'autres manipulations qui tiennent compte lumières diffuses e enluminures écologique.
Également pour les surfaces réfléchissantes, telles que miroirs à eau, objets métalliques et surtout miroirs, les développeurs ont souvent dû faire de l'ingénierie. Pour obtenir des reflets réalistes, en fait, il est fondamentalement nécessaire rendre une seconde fois l'environnement de jeu, y compris peut-être aussi des objets qui ne sont pas directement visibles (et donc normalement ne seraient pas rendus). Pour remédier à ce problème et limiter le nombre de calculs, les réflexes, s'il y en a, sont souvent limités à objets fixes de la scène et de certains objets en mouvement, comme le joueur.
L'ère du lancer de rayons
Malgré la présence de ces techniques, les développeurs ont longtemps considéré le lancer de rayons comme la prochaine étape pour le paysage du jeu. Le fabricant de cartes graphiques a ouvert la porte à cette nouvelle ère Nvidia, qui en 2018 a présenté la série RTX équipé d'architecture turing. Parmi les diverses améliorations incluses dans cette nouvelle génération figurait en effet également lamatériel dédié juste pour prendre en charge le lancer de rayons.
La version de cette technologie supportée par NVIDIA, devant fonctionner en temps réel, n'est cependant pas comparable aux rendus cinématiques. Dans ce cas aussi quelques astuces sont utilisées pour réduire la puissance de calcul nécessaire : tout d'abord le nombre de rayons suivis, et le nombre de rebonds qu'ils peuvent faire, est limité. Cette réduction seule, cependant, crée des ombres très "bruyantes", avec des bords et des taches déchiquetés. Pour cela, il est nécessaire d'appliquer également d'autres algorithmes qui suppriment ce bruit et permettent d'obtenir une image réaliste.
De plus, pour améliorer encore le compromis entre les performances et la qualité graphique, de nombreux jeux peuvent choisir de ne mettre en œuvre que partiellement le lancer de rayons. En fait, vous pouvez décider de ne l'utiliser que pour les ombres (comme dans Shadow of the Tomb Raider) ou juste pour des réflexions (comme Battlefield V), rendant le reste de manière plus traditionnelle. Cependant, les jeux qui ont décidé de tirer pleinement parti de cette technologie ne manquent pas, tels que Metro Exodus et plus récemment Minecraft.
L'avenir des jeux vidéo
Bien que deux ans se soient écoulés depuis l'annonce de NVIDIA, la prise en charge du ray tracing n'est pas encore répandue de manière populaire, à la fois parce que la série RTX est assez chère par rapport à d'autres alternatives et parce que la prise en charge de cette technologie nécessite toujours un investissement supplémentaire de la part des développeurs. .
Cependant, cela ne veut pas dire que les choses n'ont pas changé ou qu'elles ne changeront pas : en 2019 NVIDIA a annoncé une mise à jour avec prise en charge du ray tracing également pour les cartes déjà sorties de la gamme GTX. Les calculs nécessaires à la mise en œuvre de cette technique peuvent en effet être également au niveau logiciel. L'absence de matériel dédié implique évidemment un plus grand compromis en termes de performances, mais il reste un élargissement de la base de personnes avec la possibilité de profiter du ray tracing.
La nouvelle la plus importante, cependant, est encore à venir : c'est la prise en charge du ray tracing par les deux Xbox Series X celle de PlayStation 5, la prochaine génération de Microsoft e Sony. Comme pour de nombreuses nouveautés dans le monde du jeu, s'il est vrai que le PC est celui qui pousse vers de nouvelles frontières technologiques et graphiques, alors ce sont les consoles qui apportent ces innovations de manière généralisée parmi les joueurs. Avec le support des consoles, en effet, beaucoup plus de titres (même dans leur version PC) verront le ray tracing intégré. Il est également très probable qu'avec l'arrivée annoncée de la technologie sur le AMD le coût d'un ordinateur capable de l'exploiter diminue drastiquement.
Nous sommes prêts
L'avenir du jeu semble destiné à embrasser pleinement cette nouveauté et nous, en tant que joueurs, ne pouvons qu'être heureux et enthousiasmés par la vague probable de titres graphiquement beaux et immersifs dans lesquels se perdre pendant des heures et des heures de jeu. La seule chose que nous devons faire pour le moment est d'avoir un peu plus de patience.
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