Vous avez remarqué que vos yeux s'écarquillent beaucoup plus lorsque vous jouez ces derniers temps ? Si tel est le cas, cela peut être dû à une nouvelle technique qui se répand lentement dans la game-o-sphere. Les améliorations visuelles les plus récentes et les plus spectaculaires du jeu sur PC vous sont proposées grâce au lancer de rayons, ce qui n'est devenu possible que récemment en temps réel avec du matériel spécialisé.

Bien que le lancer de rayons soit couramment référencé dans les jeux sur PC, la Xbox Series X de Microsoft et la PlayStation 5 de Sony disposent également du matériel nécessaire et d'une bibliothèque croissante de jeux qui le prennent en charge. Cet article explique en quoi le lancer de rayons diffère de la rastérisation traditionnelle, pourquoi il est important pour l'avenir du jeu et, bien sûr, si le lancer de rayons devrait influencer l'achat de votre prochain PC de jeu (qu'il s'agisse d'un ordinateur de bureau de jeu ou d'un ordinateur portable de jeu) ou console.


Les bases du lancer de rayons

Le lancer de rayons est une technique qui fonctionne bien pour éclairer une scène générée par ordinateur. Le concept n'est pas nouveau; Quel est nouveau est d'avoir à portée de main le muscle informatique pour le retirer efficacement.

Imaginez tirer un rayon lumineux sur un objet et suivre comment il rebondit sur la surface, presque comme entrer dans une pièce sombre et pointer une lampe de poche. Ensuite, imaginez tirer de nombreux rayons, en utilisant ceux qui reviennent (et ne reviennent pas) pour déterminer à quoi la scène devrait ressembler. Par exemple, les rayons qui ne sont pas revenus ont probablement été bloqués par un objet, créant ainsi une ombre. (Penser le concept de la même manière que le fonctionnement du radar n'est pas loin.)

Traçage de rayons AMD

Un schéma de base du fonctionnement du lancer de rayons

Cette explication de base met en évidence la façon dont le lancer de rayons est parallèle à l'éclairage du monde réel : la lumière qui atteint votre œil indique à votre cerveau ce que vous voyez. Les films d'animation utilisent le lancer de rayons depuis des décennies; Pixar Histoire de jouetpar exemple, l'a mis sous les feux de la rampe en 1995, et de grands progrès dans le rendu ont été réalisés depuis lors.

Depuis à peu près aussi longtemps que l'industrie cinématographique utilise le lancer de rayons, les jeux vidéo s'appuient sur une technique différente, la rastérisation, pour rendre les mondes 3D. Mais, avant d'en venir aux raisons derrière cela, comparons le lancer de rayons à la rastérisation.


Les fondamentaux : le lancer de rayons contre la rastérisation

La rastérisation est une approche basée sur les objets du rendu de scène. Chaque objet est d'abord peint en couleur, puis la logique est appliquée pour n'afficher que les pixels les plus proches de l'œil. En revanche, le lancer de rayons colore d'abord les pixels, puis les identifie avec des objets plus tard. C'est simple… ça explique tout, non ?

Nvidia GeForce RTX 3080

La Nvidia GeForce RTX 3080 est une carte graphique haut de gamme avec prise en charge matérielle du ray tracing.

Et bien non assez, alors pensez-y comme ça. La pixellisation nécessite des techniques spéciales et des ajustements pour créer des visuels réalistes. Par exemple, le pipeline de rendu d'un jeu peut être adapté et optimisé pour appliquer un certain effet, où les pixels d'un objet ont un motif donné. Naturellement, ce type de logique variera d'un objet à l'autre et d'une scène à l'autre. Cela nécessite des efforts de la part du développeur pour en tirer parti, mais cela peut s'avérer efficace, car l'ordinateur peut être capable de restituer une scène compliquée sans une quantité proportionnelle de puissance de traitement.

Le lancer de rayons a tendance à être appliqué de manière plus générale que la rastérisation, car il est basé sur la projection de rayons lumineux. En conséquence, les techniques pour obtenir des résultats visuels avec lui sont basées sur la façon dont ces rayons sont utilisés. Les ombres et les reflets plus doux, par exemple, nécessitent de tirer plus de rayons, tandis que les effets de mouvement et de flou peuvent nécessiter une modification de la synchronisation des rayons ou du point d'origine des rayons.

Tout compte fait, la rastérisation et le lancer de rayons peuvent être utilisés pour obtenir le même résultat (ou, du moins, s'en approcher). Alors maintenant, explorons pourquoi l'un serait utilisé plutôt que l'autre.


Jeu grand public, rencontrez Ray Tracing

Il y a des décennies, la rastérisation a gagné sa place dans les jeux vidéo parce que le matériel nécessaire pour le faire était suffisamment abordable pour que les acheteurs grand public puissent y accéder, contrairement à celui qui était requis pour le lancer de rayons. C'est encore largement vrai; les cartes graphiques de jeu sont optimisées pour la rastérisation, et elles le resteront pendant de nombreuses années.

Le voyage du traçage de rayons dans le jeu grand public a commencé en 2018 avec le lancement de la gamme de cartes de bureau GeForce RTX de Nvidia, sous la forme de la GeForce RTX 2080. Nvidia a présenté ses cartes de la série GeForce RTX 3000 de deuxième génération en 2020 (intitulées par la GeForce RTX 3080) , et son rival AMD a rapidement emboîté le pas avec sa série Radeon RX 6000. (Voir notre examen du produit phare Radeon RX 6800 XT.)

AMD Radeon RX 6800 XT

La Radeon RX 6800 XT d'AMD est en concurrence avec la GeForce RTX 3080.

En bref, il a fallu si longtemps pour que le lancer de rayons entre sur la scène du jeu parce que les ressources informatiques pour le réaliser étaient inaccessibles à des prix qui permettraient une adoption généralisée. Certes, le coût d'entrée est encore relativement élevé – ni AMD ni Nvidia ne proposent encore de carte graphique de bureau bas de gamme avec traçage de rayons matériel. À l'heure actuelle, la carte vidéo “d'entrée de gamme” capable de lancer des rayons dans le matériel est la GeForce RTX 2060, qui a été lancée en 2019 à un prix pas très économique de 349 $ et se vend bien au-delà de celle de la plupart des sources ces jours-ci, en raison de la forte demande (et la faible offre) de cartes vidéo.

Meilleures cartes graphiques Ray-Tracing que nous avons testées…

Encore à quelque point, les prix vont se stabiliser. Et le décor est planté pour une adoption grand public continue, d'autant plus que les dernières consoles de jeux ont rejoint la fête.


Améliorations visuelles avec le lancer de rayons

Il est important de réaliser que le lancer de rayons n'a fait que mettre le pied dans la porte des graphismes de jeu. C'est parce que le rendu d'un tout jeu dans le lancer de rayons en temps réel est encore bien au-delà des capacités du matériel d'aujourd'hui. Les jeux prenant en charge le lancer de rayons ne l'utilisent que pour certains effets, principalement ceux liés aux ombres et à l'éclairage, tandis que tout le reste est encore tramé.

Tout d'abord, une introduction rapide à la terminologie. Les cartes de marque RTX de Nvidia – la GeForce RTX 2060 ou RTX 3080, par exemple – utilisent une implémentation de rendu graphique propriétaire que Nvidia appelle généralement “RTX”. Cette mise en œuvre pouvez utiliser DirectX 12, et plus précisément son API DirectX Raytracing (DXR) pour restituer les chemins lumineux dans le moteur de jeu.

DXR, quant à lui, est une API de lancer de rayons qui peut fonctionner indépendamment du matériel de Nvidia, ou en conjonction avec lui. Par exemple, les développeurs du jeu Crysis ont présenté il y a plusieurs années une démo de leur propre moteur Crytek qui exécutait des réflexions par lancer de rayons sur une carte AMD Radeon RX série 5000 (un GPU sans cœurs RT intégrés), même si les performances étaient attendues lentes . Si vous deviez exécuter la même démo sur une carte AMD Radeon RX série 6000, avec des cœurs RT intégrés, elle traiterait la scène DXR beaucoup plus rapidement.

Les cœurs RT (qui sont spécialisés pour calculer les calculs des rayons lumineux) aident n'importe quelle carte graphique, de marque AMD ou Nvidia, à exécuter DXR plus rapidement, mais DXR n'a pas besoin de cœurs RT pour fonctionner.

Voyons comment le lancer de rayons peut améliorer visuellement un jeu. J'ai pris les paires de captures d'écran suivantes dans Shadow of the Tomb Raider de Square Enix pour PC, qui prend en charge les ombres par lancer de rayons sur les cartes graphiques Nvidia GeForce RTX. Plus précisément, regardez les ombres sur le sol.

SOTTR sans lancer de rayons 2

Ombres tramées

Traçage de rayons SOTTR 2

Ombres par lancer de rayons (en utilisant le paramètre Ultra en jeu)

Voici un autre appariement de scènes de Shadow of the Tomb Raider…

SOTTR sans lancer de rayons 1

Ombres tramées

Traçage de rayons SOTTR 1

Ombres par lancer de rayons (encore une fois, avec le paramètre Ultra en jeu)

Et regardons un dernier set…

SOTTR sans lancer de rayons 3

Ombres tramées

Traçage de rayons SOTTR 3

Ombres par lancer de rayons (paramètre Ultra in-game)

Les ombres par lancer de rayons sont plus douces et plus réalistes par rapport aux versions tramées plus dures. Leur obscurité varie en fonction de la quantité de lumière qu'un objet bloque et même dans l'ombre elle-même, tandis que la pixellisation semble donner à chaque objet un bord dur. Les ombres tramées ne semblent toujours pas mauvaises, mais après avoir joué au jeu avec des ombres tracées par rayons, il est difficile de revenir en arrière.

Actuellement, la prise en charge du lancer de rayons dans les jeux est quelque peu polarisante car la fonctionnalité doit être implémentée séparément pour les cartes AMD et Nvidia. De plus en plus de jeux prennent en charge les cartes Nvidia, principalement parce que Nvidia était le seul à produire des cartes graphiques compatibles avec le lancer de rayons jusqu'en 2020, mais de plus en plus de jeux commencent à prendre en charge les deux versions. Des exemples de ces derniers incluent Cyberpunk 2077, Dirt 5, Godfall et World of Warcraft: Shadowlands.

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Lancer de rayons : l'impact sur les performances

En ce qui concerne les graphiques PC, tout a un prix, et les avantages visuels du lancer de rayons ne font pas exception. L'activer entraîne généralement une pénalité de performance dont l'impact varie d'un jeu à l'autre.

Prenons, par exemple, le benchmark intégré dans le jeu Shadow of the Tomb Raider. Je l'ai exécuté sur un ordinateur de bureau prêt pour le jeu avec un processeur AMD Ryzen 9 5900X, une carte graphique GeForce RTX 3080 et 32 ​​Go de mémoire. Les chiffres présentés ci-dessous, testés à deux résolutions, sont les images moyennes par seconde (fps). Au moins 60 images par seconde sont nécessaires pour un gameplay fluide.

Les performances à deux chiffres du lancer de rayons sont importantes, et notez que c'est avec la fonction DLSS améliorant les performances. DLSS est une fonctionnalité spécifique à Nvidia prise en charge dans certains jeux qui peut aider à réduire l'impact sur les fréquences d'images de la charge de calcul du lancer de rayons. (Pour en savoir plus sur le DLSS, consultez notre article Tester le DLSS 2.0 de Nvidia : des fréquences d'images plus élevées gratuitement ?) Le DLSS est très prometteur, mais le jeu doit le prendre en charge. Alors qu'il est prend de l'ampleur ces jours-cison support est loin d'être universel.

N'oubliez pas que ce compromis de performances vient uniquement de l'application d'effets d'ombre et d'éclairage, de sorte que la technologie actuelle est en effet loin d'utiliser le lancer de rayons pour rendre un jeu entier. Cela dit, les performances atteintes sont le pire des scénarios dans ce cas, car ce jeu a des paramètres d'ombre par lancer de rayons avec moins d'impact négatif sur les performances.

L'optimisation du jeu mérite une mention. Les développeurs apprendront sans aucun doute à mieux optimiser le lancer de rayons comme ils l'ont fait pour la rastérisation, il devrait donc devenir possible d'obtenir plus d'effets de lancer de rayons à partir du matériel actuel. (Encore une fois, regardez jusqu'où la rastérisation est venue.)

Principaux jeux de lancer de rayons que nous avons examinés

Le DLSS est une approche qui aidera également, et nous nous attendons à un raffinement et à une expansion du DLSS au fil du temps. AMD travaille également sur sa propre alternative d'économie de performances de style DLSS, baptisée “Super Résolution”. Super Resolution est développé en collaboration avec l'équipe DirectML de Microsoft (“ML” étant l'abréviation de “machine-learning”). Cependant, AMD affirme que la technologie est encore une issue, et nous ne verrons probablement aucun jeu fonctionner avec elle avant 2022 au plus tôt.


Un avenir tracé par rayons : prend lentement de l'ampleur

Malgré les applications limitées du lancer de rayons dans les jeux d'aujourd'hui, il est là pour rester. L'écriture est sur le mur depuis qu'AMD a suivi Nvidia en introduisant des cartes graphiques Radeon avec prise en charge matérielle du lancer de rayons. La prise en charge du traçage de rayons matériel dans la Xbox Series X et la PlayStation 5 conduit davantage ce point à la maison.

Sur cette note, le choix d'adopter le ray tracing a été fait pour les joueurs sur console. Il a également été conçu pour les joueurs sur PC qui achètent des cartes graphiques modernes de milieu à haut de gamme, car tous les derniers modèles prennent en charge le traçage de rayons matériel, mais la question demeure de savoir si les joueurs avec des cartes graphiques plus anciennes ou bas de gamme doivent mettre à niveau, ou celles du marché. devrait poney.

Coeur atomique

En bref, il n'est pas impératif d'investir dans une carte graphique prenant en charge le lancer de rayons matériel, sauf si vous déterminez que les différences visuelles en valent la peine. Le lancer de rayons offre actuellement peu d'autres avantages pour les jeux, il se résume donc à un simple plaisir.

La disponibilité limitée actuelle et les prix élevés des cartes graphiques font du lancer de rayons un investissement encore plus important qu'il ne devrait l'être, donc à moins que vous n'ayez eu la chance de décrocher une carte GeForce RTX ou une carte Radeon RX 6800, il peut être judicieux de garder le lancer de rayons activé. la liste de souhaits et utiliser l'argent pour les jeux. Cette stratégie pourrait encore mieux fonctionner à long terme, car vous pourrez revivre n'importe quel jeu que vous avez acheté et qui prend en charge le lancer de rayons pendant que vous attendiez.

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