Special: Wat ray tracing zo bijzonder maakt – Met de nieuwe generatie in opkomst komen er een hoop nieuwe toeters en bellen bij. Je games worden mooier, werelden worden nog groter en naar verwachting zal ook de AI een steentje bijdragen een mooiere ervaringen. De visuele presentatie zal gemakkelijk gezegd nog mooier worden dan hetgeen we al kennen. Een aspect dat hier heel veel invloed op heeft is licht. Ook met films en het maken van foto’s kan je door het manipuleren van licht veel bereiken in je eindresultaat. Bij het maken van games is dat niet anders. Ray tracing is een techniek die al wat langer achter de schermen bestaat, maar nu pas echt relevant wordt. We gaan dit eens nader bespreken, want er komt best veel bij kijken.

Oude tech vs. ray tracing

We gaan alles zo makkelijk mogelijk bespreken, zodat iedereen uiteindelijk een mooi zicht heeft op waarom ray tracing een toegevoegde waarde kan zijn voor je game ervaring. Tot nu toe kennen we van voorgaande generaties iets als scanline rendering. Dit maakt onderdeel uit van de rasterization aanpak voor lichteffecten in games. Makkelijker gezegd: via deze techniek moet op bijna handmatige wijze licht geïmplementeerd worden in games. Per object of scenario moeten ontwikkelaars een zo realistisch mogelijke voorstelling in elkaar knutselen, zodat het lijkt alsof licht er in een game correct uitziet.

Ray tracing doet dit iets efficiënter en beter. Licht reageert via deze technologie bijna net zo realistisch als in de werkelijkheid. Met echt licht heb je bijvoorbeeld te maken met weerkaatsingen, diffusie, doorschijnen en felheid, en dat allemaal zou via ray tracing in games nagebootst kunnen worden. In een game betekent dit dat je een nog overtuigendere weergave krijgt van graphics mede dankzij dat het licht een extra zetje geeft in de weergave. Bij bijvoorbeeld een reflectie met de oude technologie worden er bepaalde afbeeldingen gebruikt als een onnauwkeurige weerspiegeling, maar met ray tracing gaat dit op de manier zoals je dat in het echt zou verwachten: een 1 op 1 spiegelbeeld van omgevingen of objecten.

Het eist zijn tol

De technologie van ray tracing is pas sinds 2010 een haalbare optie bij de ontwikkeling van games, omdat tot die tijd ray tracing simpelweg te zwaar was om te verwerken voor computers die bedoeld zijn voor de consument. Nu het een mogelijkheid is, blijft het nog steeds zeer zware technologie om te gebruiken. Er moeten dus compromissen worden gemaakt als ray tracing toegepast wordt in een game. Denk maar als eerste aan het verlagen van de resolutie en ook eventueel de frames per seconde verminderen. Dit zul je dus ook met de aankomende generatie gaan zien en Spider-Man: Miles Morales illustreert dit eigenlijk voortreffelijk.

De game draait op een resolutie van 4K met 30 fps en daarbij krijg je veel van de ray tracing technologie te zien. Gebouwen die zich als spiegels gedragen reflecteren de omgeving op een zeer realistische manier, maar ook gewoon licht weerkaatst heel erg realistisch. Licht dat via een taxi schijnt weerkaatst op andere objecten, waardoor het geel van de taxi reflecteert op bijvoorbeeld flatgebouwen. Net zoals in het echt. Maar denk ook aan een zonsondergang die de straten van New York een mooie oranje-rode gloed geven, terwijl de plasjes water de omringende gebouwen weerspiegelen.

Mocht je minder waarde hechten aan de visuele presentatie, dan heeft Spider-Man de optie om de game in 60 fps te spelen. Ray tracing gaat hierbij uit, zodat eigenlijk de traditionele oude lichttechnieken, die minder zwaar zijn, weer worden ingezet. Je krijgt vrijwel meteen door dat de visuele presentatie een stuk minder is. De reflecties zijn geïmplementeerde illustraties die niks correct weerspiegelen en je enkel foppen, maar ook hebben de lichtweerkaatsingen een minder levendig effect wanneer er sprake is van veel verschillende soorten kleuren oppervlaktes. Een saai glimmende reflectie is vaak het simpele resultaat.

blank

Waarom je wel of niet ray tracing wilt hebben

Er zijn redenen waarom je juist wel of juist niet een game wilt ervaren met ray tracing. Er is ook veel verschil tussen ray tracing. Het is namelijk niet zo dat er sprake is van een wel of niet geval met de technologie. Er is meer sprake van, als er ray tracing aanwezig is, hoe dit dan is toegepast. Je hebt een hele zware en accurate manier van toepassen van ray tracing, maar ook gevallen dat het wat minder indrukwekkend is. Dit zie je aan de kwaliteit van de reflecties. De reflecties worden een soort dubbele weergave van hetgeen dat gereflecteerd wordt. Stel iets wordt weergegeven in 4K, dan zou op een ideale wijze de reflectie ook 4K moeten zijn. Dit is natuurlijk erg zwaar omdat je dan met twee 4K renders zit. Ontzettend veeleisend voor de rekenkracht.

Zo wordt er dus vaak gepuzzeld om de reflecties op de helft of zelfs een mindere resolutie weer te geven. Je presentatie blijft mooi, terwijl er een beetje ingeleverd wordt op de kwaliteit. Bij de wat minder opvallende plekjes kunnen ontwikkelaars een beetje smokkelen. En dat mag best, want uiteindelijk draait het om het eindresultaat. Natuurlijk zijn reflecties niet het enige wat er voor zorgt dat het licht op een natuurlijke manier gepresenteerd wordt. Een techniek die we in de Unreal Engine 5 tech demo hebben kunnen zien is ‘Global Illumination’. Je hebt als het ware een bron van licht die door natuurlijk gedrag een omgeving van licht voorziet. Denk maar aan de zon die dat ook in het echt doet, maar nu heb je dat in games verder uitgewerkt dan ooit tevoren. Lichtval en schaduwen zien er daardoor ontzettend goed uit.

HDR is de kers op de taart bij high-end tv’s waar contrasten, lichtsterke en kleur extra uit de verf komen. Als je dus de visuele presentatie van een game met ray tracing combineert met de volle potentie van een high-end tv die goed HDR kan ondersteunen, dan heb je eigenlijk een visuele voorstelling wat op het moment ongeëvenaard is met de huidige technologie. Dat gezegd hebbende is het dus een dure techniek waar de performance als eerste op moet inleveren. Als men een goede performance wil, omdat je een racegame speelt, shooter of iets waar je je competitief voor inzet, dan wil je zoveel mogelijk frames per seconde hebben voor de responsiviteit. Alle toeters en bellen wil je dan ook uitschakelen, waaronder dus ook ray tracing, want dit vergt nu eenmaal een heftige portie rekenkracht. Zoals het er naar uitziet zullen we met de volgende generatie drie opties kunnen verwachten met betrekking tot ray tracing: een veeleisende vorm, een simpele toepassing of gewoon geen ray tracing.

Eigenlijk wil je alles

Een ideaal scenario zal er niet zo gauw zijn, maar eigenlijk wil je een game gerendered zien in 4K, met 60 fps en de maximale toepassing van ray tracing op een high-end tv. Wie weet wat we kunnen verwachten in de toekomst, maar ray tracing zorgt duidelijk voor een betere toepassing van lichteffecten in een game. De volledige presentatie wordt er realistischer door en met de visuele koers die de industrie opgaat draagt dit alleen maar bij aan een meer realistische weergave van de graphics. Uiteindelijk wil iedereen wel pracht en praal zien, maar gameplay is ook belangrijk. Hierin spelen frames per seconde een belangrijke rol, wat voor nu een moeilijke combinatie lijkt te zijn met ray tracing. Hoe je het wendt of keert, ray tracing staat nog in de kinderschoenen, maar de volle potentie ervan is er een om naar uit te kijken.