Poté, co Nvidia loni vydala grafické karty GeForce RTX s podporou akcelerace ray tracingu na bázi technologie DXR (nebo v označení Nvidie RTX), se pomalu začaly objevovat hry, které tuto technologii používají k efektům osvětlení nebo odrazů. Další tituly jsou zatím oznámené a čekají na svůj příchod. Ovšem zatím vždy šlo o volitelné efekty, bez nichž hra normálně funguje (a často také byly zprovozněny až delší dobu po jejím vydání). Asi vás všechny zajímá, kdy by se z ray tracingu asi tak měla stát zcel neoddělitelná a „povinná“ část her. Neboli, kdy se objeví hry, které budou jeho akceleraci od GPU přímo vyžadovat. Možná trochu překvapivě teď Nvidia sdělila na tuto otázku odpověď.
První AAA hry vyžadující povinně ray tracing jsou ještě daleko
Není to asi nějaký závazný slib nebo přímo výňatek z plánu vývoje konkrétních firem, ale Morgan McGuire z vývojové sekce Nvidie (a také univerzitní profesor) teď během konference SIGGRAPH přišel s predikcí, která padla přímo v prezentaci firmy a poté ji zopakoval také na Twitteru. Podle tohoto odhadu prý první hra, která nepůjde spustit bez GPU podporujícího ray tracing, vyjde v roce 2023 – tedy za nějaké zhruba čtyři roky. Zda je to hodně, nebo málo, to je trošku otázka, asi to bude záležet na tom, jaká jste měli doteď očekávání, jak často GPU upgradujete a vůbec úhlu pohledu.
https://twitter.com/CasualEffects/status/1155567500861440000
McGuire mluví konkrétně o „AAA“, tedy prvoligových hrách velkých vývojářů, což ponechává otevřenou možnost, že se dříve objeví i nějaké DXR/RTX-only hry menšího formátu nebo od nezávislých či méně profláklých vývojářů. Vzhledem k tomu, že zde má jít o první AAA vlaštovku, tak logicky další hry tvrdě vyžadující ray tracing budou asi také přibývat pozvolna se zvyšujícím tempem, v tomto prvním roce jich asi zas tolik nebude.
Ray tracing bude ještě hodně dlouho hybridní, s rasterizací
Nicméně nevyhnutelný a neošiditelný požadavek na ray tracing zřejmě nemusí znamenat, že tyto hry budou plně raytracingové, tedy že celá scéna bude kreslená touto metodou. Budoucnost je asi ještě hodně dlouho v hybridním přístupu míchajícím rasterizaci a ray tracing kvůli výkonu. Ve výhledové časové ose z prezentace Nvidie McGuire (a jeho kolegové podílející se na této konkrétní přednášce na SIGGRAPHu) odhaduje, že hybridní grafika jak s rasterizací, tak s ray tracingem by mohla hrát přim možná dalších 10 let. A až někde na vzdálenou oblast okolo roku 2035 je předpovězeno používání kompletního plnohodnotného ray tracingu („path tracing“) ve hrách.
Plný ray tracing bez "ředění rasterizací" se možná dostane na scénu až za nějakých 15 letOvšem v této éře do roku 2035 má být ona hybridní grafika už o dost pokročilejší než dnes. Vzhledem k tomu, že tyto části v enginu eventuálně nebudou volitelné, ale povinné, budou moci být mnohem více provázané s celkovou tvorbou obrazu, a být použité pro AI, prostorové audio nebo fyziku.
Techniky dnešní hybridní grafiky kombinující rasterizaci a ray tracingTakováto hybridní grafika může znít jako něco méněcenného, ale není asi na místě se nad ní vehementně ofrňovat. Jde nakonec o stejný přístup, jaký se používá v dlouhé řadě výkonnostních optimalizací, například v případě shaderů s poloviční přesností FP16, adaptivního (variable rate) shadingu, checkerboard renderingu, DLSS či jiného upscalingu, foveated renderingu, nebo třeba i v případě ztrátové komprese textur. Těmto a asi i mnohým dalším technikám (které mě zrovna nenapadají) je společné to, že dělají kompromis mezi kvalitou a výkonem. V případě zdařilých optimalizací tohoto typu to funguje tak, že omezení kvality je tak malé, že ho nepostřehnete, ale ušetří se tím významné množství výkonu, které lze spotřebovat na zvýšení kvality obrazu někde jinde.
Techniky, které umožní pokročilejší hybrid rasterizace a ray tracingu ()Rasterizace paradoxně umožní lepší ray tracing
A stejně je tomu tak i s rasterizací. Ta sice nemá tak relativně realistické podání stínů, efektů osvětlení nebo odlesků, ale snadno si asi můžeme představit, že najdeme i dost objektů/částí scén a obrazů, kde nebude mezi ray tracingem a rasterizací zas tak velký rozdíl. Nebo bude, ale laik, který neví, co má očekávat, ho nepozná a tedy pro „umělecké vyznění“ není podstatné, kterou verzi vývojář hry aplikuje. A tím, že programátoři takové části scény ošidí klasickou rasterizací, ušetří na nich výkon, který se pak bude dát investovat do zbylých, náročných raytracingových částí scény. Protože ray tracing je věčně žíznivý, bude asi dlouhá a dlouhá léta platit, že analyzovaných paprsků (a tím daného „rozlišení“ ray tracingového obrazu) nikdy není dost. Rasterizace tedy bude coby kompromis naopak vylepšovat kvalitu, protože díky ní bude možné vypočítávat více paprsků na jeden bod tam, kde se to opravdu projeví.
Snad za těch 15 let postoupí výkon tak daleko dopředu, že už tuto optimalizaci nebude tak přínosné používat a vývojáři budou moci všechno vykreslování sjednotit jen na ray tracingu – to pořád bude méně efektivní z pohledu výkonu, ale ušetří jim to práci při vývoji. Nicméně je třeba hned dodat, že 15 let je nesmírně dlouhá doba (když to trošku přeženeme, tak přes 15 lety tu skoro s námi ještě bylo 3Dfx). Proto se prognózy do takovéto vzdálenosti musí brát s velkou rezervou. Nevíme vlastně ani, zda 3D hry pořád budou takový hit jako dnes, nemluvě o dalších zvratech, které by se ve společnosti mohly udát a všemu udělat čáru přes rozpočet.
Ray tracingové techniky v současných hrách či demechOvšem onen výhled na ještě hybridní hry, které budou natvrdo vyžadovat raytraingové jednotky za nějakých 4–5 let je bližší, a tudíž by se tak dalece mýlit nemusel. Výrobci GPU a Nvidia zvlášť mají díky provázanosti s vývojem her a potažmo frameworků pro ně dost velký vhled to budoucího vývoje, takže toto by mohla být dobrá informovaná prognóza.
