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Special - NVIDIA RTX : Raytracing: Der heilige Gral der Grafik?

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Als NVIDIA auf der gamescom 2018 die neue RTX-Grafikkarten ankündigte, waren die Reaktionen etwas gemischt. Die Erwartung auf einen kräftigen Sprung der Grafikkartenleistung wurden enttäuscht, doch boten RTX und DLSS das Potenzial für einen deutlichen Sprung bei der reinen Qualität der Spieledarstellung. Ein Schritt in die richtige Richtung oder doch nur ein verfrüht eingeführtes Technikgimmick, das nicht so recht zum Zuge kommen will? Ein Rückblick nebst Bestandsaufnahme.

Raytracing an sich ist keine neue Technik. Gerade bei Animationsfilmen kommt das Raytracing bereits seit Jahren zum Einsatz, doch der Hardware-Hunger der Technik konnte bis vor einiger Zeit kaum in Echtzeit bewältigt werden und dann auch nur mit leistungsfähigen Rechnerfarmen, wie sie Animationsstudios zur Verfügung stehen. Spieler mussten dementsprechend bisher darauf verzichten.

Das änderte sich allerdings im August 2018, als NVIDIA auf der gamescom die neue Reihe der RTX-Grafikkarten ankündigte und mit optisch durchaus beeindruckenden Demos für Aufsehen sorgte. Allerdings nicht ohne reichlich Skepsis. Zum einen gab es eine ganze Reihe enttäuschter Spieler, die bei der neuen Grafikkartengeneration auf einen deutlicheren Leistungssprung gehofft hatte. Zum anderen lief kaum eine der Demos wirklich flüssig und in höheren Auflösungen als Full HD. Auch die Zahl der Spiele, welche die neuen Features unterstützen, war mehr als überschaubar.

Der Auftakt in den Spielen selbst war zudem recht holprig. Battlefield V bot als erster Titel die Möglichkeit, RTX zu aktivieren in Form von Raytracing-Reflexionen. Das hatte zu Beginn allerdings das Problem, dass Szenen mit hoher Partikeldichte kräftig auf die Performance schlugen. Es brauchte einige Optimierungs-Patches, um das in den Griff zu bekommen. Mittlerweile haben die Studios dazugelernt mit kräftiger Hilfe von NVIDIA. Shadow of the Tomb Raider nutzt beispielsweise RTX-Schatten und DLSS, was keine nennenswerten Unterschiede bei den Framerates zu deaktivierten Effekten erzeugt und die Grafik eher dezent und unauffällig verbessert. Metro Exodus hingegen lieferte eine piekfeine Implementierung der Global Illumination mit Raytracing ohne große Performance-Einbußen.

Die Technik hat einiges für sich, um die Qualität der Grafik deutlich zu verbessern und sie realistischer und glaubwürdiger zu gestalten. War es bei den bisherigen Techniken noch so, dass Licht, Schatten und Reflexionen lediglich auf Basis sichtbarer Objekte und Lichtquellen berechnet wurde, bietet Raytracing die Möglichkeit, die komplette Spielumgebung nebst Oberflächeneigenschaften einzubeziehen. Mit dem Vorteil, dass Raytracing-Algorithmen sogar einfacher zu implementieren sind, zumal mit DXR eine in DirectX 12 vorhandene Schnittstelle vorliegt.


Raytracing ermöglicht physikalisch korrekte Reflexionen und Licht-/Schatteneffekte (Battlefield V)

NVIDIA nutzt bei der GeForce-RTX-Reihe gleich zwei Techniken, nämlich Raytracing auf der einen Seite und DLSS (Deep Learning Super Sampling) auf der anderen. Möglich ist dies durch die Auslagerung der Verarbeitungsprozesse von der eigentlichen GPU auf spezielle Rechenkerne auf den Grafikkarten, den RT Cores fürs Raytracing und den Tensor Cores fürs DLSS, in Verbindung mit einer neuen Cluster-Architektur. Zwar ist die Berechnung immer noch sehr aufwendig, aber mit dieser Lösung zumindest möglich.

Raytracing macht im Grunde nichts anderes, als die Strahlen der Lichtquellen einer gesamten Spielumgebung vollständig zu verfolgen, also nicht nur das, was sich im sichtbaren Bereich befindet. Trifft der Lichtstrahl auf eine Oberfläche, wird er durch die Objekte, auf die er trifft, modifiziert oder reflektiert, sei es beispielsweise durch Farbe oder auch durch das Material (Glas reflektiert, Holz eher weniger).

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