Licht, Schatten und Reflexion – realistischere Lichtverhältnisse dank Raytracing
Raytracing heißt übersetzt so viel wie „Strahlenverfolgung“ – und genau das beschreibt auch die Technologie hinter Raytracing. Es wurde nämlich ein neuer Algorithmus geschrieben, der die Strahlenverfolgung des Lichts bei Videospielen in Echtzeit berechnet und somit reale Lichtverhältnisse schafft.
Denk dich mal kurz in dein Lieblingsspiel: Wenn du dich mit deinem Avatar in einem 3D-Raum bewegst, gibt es doch unendlich viele Möglichkeiten, wie sich die Lichtverhältnisse bei verschiedenen Bewegungen verändern können, oder? Du kannst dir vorstellen, dass das viel Rechenkapazität benötigt. Deswegen konntest du Games mit Raytracing erst nur mit den leistungsstarken Graphikkarten spielen - NVIDIA RTX Karten waren da auf jeden Fall Vorreiter. Mittlerweile gibt es auch Videospiele mit Raytracing für Spielekonsolen.
Die von NVIDIA entwickelte Technologie "Raytracing" schafft realistische Lichtverhältnisse in der Gamingwelt
Jetzt denkst du dir bestimmt, dass es ja schon immer Licht und Schatten in Spielen gegeben hat. Das ist auch korrekt. Allerdings haben die Entwickler von Spielen sehr viel tricksen müssen, um die Lichtverhältnisse in Games besonders realitätsnah wirken zu lassen. Für jede noch so kleine Veränderung eines Raums mussten die Entwickler die Lichtverhältnisse separat anpassen und abspeichern. Raytracing schafft es, dass die Lichtverhältnisse permanent und in Echtzeit neu berechnet werden und schafft damit reales Licht, Schatten und Spiegelungen. Das steckt dahinter:
Licht
Um realistische Lichtverhältnisse zu schaffen, werden vom Blickfeld des Spielers zahlreiche Strahlen gesendet. Wenn ein Strahl auf ein Objekt fällt, wird geprüft, um was für ein Gegenstand es sich handelt und ob das Licht von dem Gegenstand geschluckt oder reflektiert wird. Wenn der Strahl reflektiert wird, wird dem Strahl wieder gefolgt, bis er schließlich nicht weiter verfolgt werden kann. Es entstehen dadurch reale Lichtverhältnisse, die Gegenstände bekommen Tiefe und es erscheinen stärkere Kontraste.
Schatten
Der neue Algorithmus hat große Auswirkungen auf den Schattenwurf. Mit Raytracing wird der Schatten jetzt noch kontrastreicher und realer. Dabei obliegt der Schattenwurf den Gesetzen der Physik: Wenn ein Raytracing-Strahl auf ein Objekt trifft, das kein Licht hat, dann ist und bleibt es dunkel. Erst wenn der dunkle Gegenstand durch eine Lichtquelle angeleuchtet wird, wird ein Schatten erzeugt.
Spiegelung/ Reflexion
Der größte Gewinner des Raytracing ist die Spiegelung: Durch die Technologie wird in Games jetzt wirklich physikalisch gespiegelt und alles wirkt absolut echt. Dabei wird zum Beispiel auch beachtet, dass Glas in der Regel Licht durchlässt und erst spiegelt, wenn der Raum dahinter dunkel ist. Zuvor war es sehr schwer Spiegelungen darzustellen und es wurde viel getrickst oder einfach mal die Spiegelung weggelassen.
Es ergeben sich unendlich viele Möglichkeiten, wie sich Lichtverhältnisse bei Spielszenen verändern können. Raytracing ist für die Entwickler des Spiels ein enormer Fortschritt, da sie die Lichtverhältnisse nicht schon für jede mögliche Szene berechnen und angeben müssen. Der Raytracing Algorithmus berechnet wirklich automatisch und permanent die tatsächlichen Lichtverhältnisse.
Unser Fazit zum Raytracing: Im ersten Moment mag man als Spieler, den Unterschied zwischen Games mit und ohne Raytracing nicht sehen. Doch mit dem Hintergrundwissen, dass Raytracing permanent die Lichtverhältnisse anpasst und Schatten und Spiegelungen wie in der Realität erzeugt werden können, entdeckt man während des Spiels viele Details, wo sich die neue Technologie bemerkbar macht. Es ist einfach beeindruckend, dass Raytracing automatisch abläuft und den Entwicklern dadurch eine Menge Arbeit abgenommen wird.
Alle Vorteile noch einmal im Überblick:
- Realistische Lichtverhältnisse
- Kontrastreicher, realistischer Schattenwurf
- physikalische Spiegelung
- Permanente Berechnung der Lichtverhältnisse
- Automatische Anpassung
- weniger Arbeit für die Entwickler und mehr Möglichkeiten, das Spiel zu entdecken
Hier in dem Bild könnt ihr die Unterschiede eindeutig erkennen, da stimmt ihr uns zu, oder?
Auf der Seite von NVIDIA könnt ihr den Bildausschnitt selbständig variieren – probiert das mal aus. Es ist wirklich der Wahnsinn, wie realistisch die Bilder durch Raytracing wirken: https://www.nvidia.com/de-de/geforce/rtx/
