Data 11 kwietnia bieżącego roku niewątpliwie przejdzie do historii jako kamień milowy w ewolucji technologii kreowania obrazu w grach wideo. Tego dnia po raz pierwszy umożliwiono w nowoczesnej, niezwykle wymagającej grze aktywację trybu Ray Tracing: Overdrive, będącego znaczącym rozwinięciem tradycyjnego Ray Tracingu, czyli technologii śledzenia promieni.
Ray Tracing: Overdrive bywa też nazywany Path Tracingiem lub po prostu pełnym Ray Tracingiem, co najlepiej oddaje istotę rzeczy. Różnica polega bowiem na maksymalnym wykorzystaniu potencjału tej technologii, której celem jest możliwie wierna symulacja oświetlenia prezentowanej sceny przy uwzględnieniu wszystkich źródeł światła.
Aby zrozumieć, jak głęboka jest to zmiana, trzeba ten efekt zobaczyć. W kreowaniu wirtualnych światów symulacja naturalnego światła jest absolutnym warunkiem stworzenia wrażenia wiarygodności przedstawianej rzeczywistości. Wszystko, na co patrzymy w realnym świecie, wygląda bowiem tak a nie inaczej za sprawą odbitego światła – które może mieć przecież różną barwę, temperaturę, natężenie, padać pod różnym kątem lub, jak to zwykle bywa w rzeczywistości, pod różnymi kątami, bo często podstawowych źródeł światła jest wiele. Przykładowo, nocą w mieście: światła lamp, reflektorów przejeżdżających samochodów, neonów, okien wystawowych itd. A nawet wtedy, gdy scenę oświetla, jak nam się wydaje, tylko jedno źródło światła, to przecież jej wygląd kreują także odbicia. W jasny dzień, gdy nie ma innych źródeł światła bezpośredniego niż Słońce, mogą to być chociażby refleksy na wodzie jeziora. Ale też zwykła biała ściana w mieszkaniu, na którą pada słoneczne światło, znacząco wpływa na wygląd tych stref w pomieszczeniu, gdzie promienie słońca nie są w stanie sięgnąć. Wrażenie nienaturalności przedstawianych w grach wideo światów, ten charakterystyczny, od razu rozpoznawalny cyfrowy sznyt, obecny nawet wtedy, gdy twórcy zadbali o rekonstrukcję najdrobniejszych detali, jest wynikiem właśnie braku naturalnego oświetlenia.
Magia odbić wielokrotnych
Już podstawowy Ray Tracing po wprowadzeniu do gier spowodował istny przewrót kopernikański w technologii kreowania oświetlenia wirtualnych światów. Sprawił, że dzięki wreszcie w naturalny sposób oddanym odblaskom i cieniom prezentowane sceny zaczęły bardziej przypominać realny świat. Ze względu jednak na konieczność wykonywania przez kartę graficzną z aktywowaną funkcją śledzenia promieni olbrzymiej liczby dodatkowych obliczeń, co stanowi poważne wyzwanie dla nawet najpotężniejszych układów, ta rekonstrukcja oświetlenia nie jest stuprocentowo wierna. Dopiero Ray Tracing: Overdrive idzie na całość. W tej technologii przeliczane są bowiem, jeśli jest to niezbędne, ścieżki światła z nawet tysięcy jego źródeł jednocześnie. Co więcej, tak jak w rzeczywistości, pełny Ray Tracing uwzględnia wielokrotne odbicia promieni światła. Bo jeśli neon oświetli nocą kałużę, to odbite od niej światło może wpłynąć na wygląd pobliskiej ściany. Lub spowodować kolejny refleks na woskowanej karoserii przejeżdżającego auta.
„Cyberpunk 2077” w wersji na komputery, z aktywowaną funkcją śledzenia promieni, jest najefektowniej prezentującą się grą wideo w historii. To dziś punkt odniesienia, a zarazem najlepszy test wydajności dla podzespołów obliczeniowych, bo ze względu na wykorzystywane, zaawansowane technologie kreowania obrazu, jest potężnym wyzwaniem dla komputera. Jeśli jednak ze „zwykłym” Ray Tracingiem robi olbrzymie wrażenie, to z aktywowanym Path Tracingiem efekt wizualny jest wręcz piorunujący. Skok jakości jest znaczący.
Prezentowane sceny ocierają się wręcz o jakość filmową. Przemysł filmowy zresztą od dawna wprowadza do licznych produkcji całe sekwencje, które istnieją wyłącznie w pamięci komputera. Wyglądają tak efektownie i realistycznie właśnie dlatego, że tworzone są z wykorzystaniem technologii śledzenia promieni. Rzecz w tym, że te filmowe kadry są najpierw długo renderowane przez potężne stacje robocze. To, że tę technologię można już wykorzystać w grach wideo, gdy wszystkie kadry muszą być obliczane błyskawicznie, na bieżąco, i to w dużej liczbie na sekundę, aby zapewnić płynność projekcji, wydaje się trudne do wyobrażenia. A jednak, jak udowadnia implementacja pełnego Ray Tracingu w „Cyberpunku 2077”, ten niebywały postęp właśnie się dokonał na naszych oczach.
Magia sztucznej inteligencji
NVIDIA, rzecz jasna, nie zdradza wszystkich swoich tajemnic, ale uchyla rąbka tajemnicy, mówiąc o wykorzystaniu do tych obliczeń sztucznej inteligencji. Mimo niebywałego zwiększenia dzięki temu realnej wydajności procesorów graficznych w kartach NVIDIA, włączenie funkcji Ray Tracing: Overdrive w „Cyberpunku 2077” jest potężnym dodatkowym obciążeniem. Satysfakcjonująco płynne wyświetlanie gry w wysokich rozdzielczościach, jak 4K czy 1440p, zapewnić mogą w trybie pełnego śledzenia promieni tylko bardzo mocne karty graficzne GeForce RTX z najnowszej serii 4xxx. Poza tym bowiem, że dysponują olbrzymią mocą obliczeniową, mogą korzystać z technologii DLSS 3 (notabene także bazującej na sztucznej inteligencji), która znacząco zwiększa liczbę wyświetlanych kadrów na sekundę – nawet kilkukrotnie.
Przykładowo, komputer wyposażony w procesor Intel i9-12900K i 32 GB RAM oraz najpotężniejszą obecnie kartę graficzną GeForce RTX 4090 jest w stanie, przy włączonym Path Tracingu oraz DLSS 3, wyświetlać „Cyberpunk 2077”, i to w najtrudniejszej rozdzielczości 4K, w aż 103,5 klatkach na sekundę. Gdyby tryb DLSS 3 nie został włączony, szybkość projekcji spadłaby do 22,5 kl./s, co najlepiej obrazuje skalę wyzwania, jakim jest obliczanie naturalnego oświetlenia danej sceny. Ale też udowadnia, jak wiele można zyskać dzięki optymalizacji algorytmów sztucznej inteligencji – w tym wypadku wzrost wydajności jest aż 4,6-krotny.
W przypadku wykorzystania karty GeForce RTX 4080, również w rozdzielczości 4K, włączenie DLSS 3 pozwoli na uzyskanie 74,2 kl./s. Nawet najmniej potężna z kart graficznych NVIDIA w tym zestawieniu, GeForce RTX 4070 Ti, jest w stanie, dzięki aktywacji technologii DLSS 3, zapewnić należycie komfortową rozgrywkę w rozdzielczości 4K: 59,1 kl./s.
Olśniewający zwiastun przyszłości
Night City, miasto w „Cyberpunku 2077”, funkcjonuje w pełnym cyklu dobowym. Możemy oglądać te same miejsca w różnorodnym oświetleniu, co pozwala w pełni docenić ogrom zmian, jakie wnosi technologia śledzenia promieni wykorzystana w pełni swego potencjału. Naturalne, miękkie przejścia między miejscami oświetlonymi a strefami cienia, realistyczne odblaski, kolory o temperaturze i w odcieniach zgodnych z porami dnia i charakterem źródeł światła, sugestywne zamglenia i okluzje – to wszystko wyznacza nowy poziom odniesienia w grafice gier wideo.
Absolutnie nie sposób oddać tego słowami, jest to jednak przełom, na który przemysł i odbiorcy gier wideo czekali latami. „Cyberpunk 2077” daje mocny przedsmak głębokich zmian, jakim poddane zostaną gry wideo w przyszłości. Efektowne, realistycznie wyglądające sceny, dziś mogące cieszyć oczy użytkowników najnowszych kart graficznych NVIDIA, kiedyś staną się oczywistym standardem. I jest to wspaniała wiadomość dla wszystkich koneserów interaktywnego medium
Materiał przygotowany przez NVIDIA