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Raytracing – Eine Technologie, die Filme und Games ein weiteres Mal verbindet!

Wer sich in den letzten Monaten über die neusten technischen Errungenschaften in der Videospielbranche informiert hat, dem wird der Begriff „Raytracing“ oder besser gesagt „Echtzeit-Raytracing“ nicht entgangen sein. Viele sprechen vom „Next Big Thing“ der Spielewelt und von einer kleinen grafischen Revolution! Kritische Stimmen wiederum sagen, dass die Zeit noch nicht reif und alles viel zu unfertig sei für den Massenmarkt. Die Wahrheit liegt wahrscheinlich irgendwo dazwischen.

 

So oder so hat Nvidia mit seiner neuen RTX-Grafikkartengeneration zur Gamescom letzten Jahres den Schritt gewagt und Raytracing in die Games gebracht. Egal, ob man das als wirklich gewagt, verfrüht oder bahnbrechend bezeichnet: Ein weiterer Schritt hin zum Fotorealismus ist damit eingeleitet worden und das ist auch gut so! Aber was steckt eigentlich hinter der kleinen Revolution und was hat das Ganze mit der Filmindustrie zu tun?

 

Was ist Raytracing? Die Kurzversion!
Raytracing ist setzt sich aus den Worten „ray“, also Strahl, und „to trace“, also verfolgen, zusammen. Im Prinzip werden also Strahlen verfolgt, um ein möglichst (foto-)realistisches Bild zu erschaffen. Dargestellte Strahlen, seien es zum Beispiel Licht oder Spiegelungen, haben sich bisher immer nur auf den Ausschnitt beschränkt, den man als Spieler gesehen hat. Alle Strahlen, die von außerhalb in das Sichtfeld eindringen, wurden nicht dargestellt oder anhand von gewissen alternativen Kniffen künstlich erzeugt, jedoch nie in dem Maße, wie es realistisch berechnete Strahlen tun würden. Auch Objekte, welche im Sichtfeld liegen, aber hinter anderen Objekten nicht sichtbar sind, wurden mit den klassischen Rastarisierungs-Methoden nicht berücksichtigt.

 

Neu ist nun, dass auch Informationen außerhalb des Sichtfeldes berücksichtigt werden und automatisch und realistisch berechnet in das Sichtfeld einfließen, ganz ohne manuelle Tricks. Insgesamt wird so etwas nachgeahmt, was man in der realen Welt täglich erlebt.

 

Raytracing – In Filmen ein alter Hut!
Filmexperten dürften sich wundern, warum Raytracing plötzlich so hohe Wellen schlägt, obwohl sich die Filmemacher und Special Effects-Teams doch bereits seit Jahrzehnten dieser Technologie bedienen.

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Eines der ersten und bekanntesten Beispiele für Raytracing im Film: THE ABYSS (1989). | (c) 20th Century Fox

Eines der ersten und bekanntesten Beispiele hierfür ist das Unterwasserwesen aus James Camerons Film THE ABYSS aus dem Jahr 1989. Hier spiegelt sich die Umgebung in einem aus Wasser bestehenden Wesen eindrucksvoll auf dessen Körper. Nicht zuletzt für diese Szene gab es auch direkt einen Oscar für die besten visuellen Effekte. Hinter dem Kniff stand die bekannte Special Effects-Schmiede Industrial Light & Magic, die uns auch aktuell noch mit Raytracing beglücken, wie bei so ziemlich jedem AVENGERS-Streifen. Weitere bekannte Beispiele sind TOY STORY (1995), CARS (2006) oder die Netflix Serie LOST IN SPACE (2018).

 

Aber das ist eigentlich nur die Spitze des Eisberges, denn die Technik wird überall dort genutzt, wo fotorealistische Darstellungen erwünscht sind und Zeit für die Berechnung vorhanden ist. Und genau bei dem letzteren Aspekt liegt auch der Knackpunkt, weshalb Raytracing „erst“ jetzt in den Spielen angekommen ist.

 

Wie funktioniert Raytracing bei Games?
Anders als im Film, verläuft ein Spiel dynamisch und ist nicht bereits in einer bestimmten Perspektive fixiert und gefilmt. Wo bei Filmen ein paar Rechnerfarmen wochenlang arbeiten und rendern können, muss es beim Medium Spiel in Echtzeit verlaufen, denn die Szene ist nicht planbar. Entsprechend wird wesentlich mehr Rechenaufwand benötigt, um die gewollten Effekte darzustellen ohne das Spielgeschehen zu stoppen. Um dies zu ermöglichen, beschränken sich die Games auf ausgewählte Strahlen und Effekte. Im Film ist zwar auch keine perfekte Darstellung jeglicher Strahlen, Spiegelungen, Brechungen und Lichter möglich, aber doch mehr aufgrund der Vorlaufzeit.

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Perfektionierte Oberflächenreflexionen dank Raytracing in BATTLEFIELD V. | (c) www.nvidia.com

Die beiden populärsten und eindrucksvollsten Games, welche Raytracing auf unterschiedliche Weise nutzen, sind BATTLEFIELD V (Test in #73) und METRO EXODUS (Test in #74).
 

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