Zdjęcie przykładowe. Fot. Własne, techManiaK.pl
Po ponad dwóch latach użytkowania karty graficznej GeForce RTX 3070 postanowiłem sprawdzić, czy technologia śledzenia promieni faktycznie zrewolucjonizowała elektroniczną rozrywkę.
Za sprawą tego tekstu pragnę odpowiedzieć Wam, ale również sobie, czy zysk wizualny jest na tyle duży, aby usprawiedliwić ogromne spadki wydajności. W tym celu wykonałem testy poglądowe w grach i odniosłem się do kilku źródeł.
Ray tracing był reklamowany jako coś przełomowego. Technologia spopularyzowana przez Zielonych miała zmienić świat gier wideo nie do poznania. Na przestrzeni czasu kilkukrotnie słyszałem opinie, jakoby śledzenie promieni było czymś, czego nie da się już „odzobaczyć”.
Nowatorskie rozwiązanie miało bowiem zapewnić nie tylko lepszą grafikę, ale przede wszystkim wnieść immersję na zupełnie inny poziom. W końcu mówimy tu o jakości, która do złudzenia miała przypominać filmy animowane, zbliżając się niejednokrotnie do obrazków niemalże wyrwanych z prawdziwego życia.
Ray tracing w połączeniu z kilkoma modami „robi robotę”. Klimat wręcz wylewa się z ekranu. Fot. Własne, techManiaK.pl
Rewolucja rozpoczęła się w 2018 roku, kiedy premierę miała pierwsza karta graficzna GeForce RTX z serii 20. Dzięki swojej konstrukcji mogła nie tylko odwzorować realistyczne oświetlenie, ale również obsłużyć technikę DLSS, która przy pomocy AI, generowała klatki obrazu w wyższej rozdzielczości, bazując na ramkach opartych o mniejszą liczbę pikseli.
Początkowo nie było zbyt wiele gier, które korzystały z dobrodziejstw RTX-ów, jednak te, które ujrzały światło dzienne, faktycznie wyglądały inaczej przy włączonej opcji RT. Czy jednak zmiany, które zachodziły w grafice, były na tyle duże, aby usprawiedliwiać zakup nowego kawałka technologii?
Jednym z pierwszych tytułów jaki częściowo obsługiwał technikę ray tracingu był Shadow of the Tomb Raider z 2018 roku. Wodotrysków graficznych nie dostaliśmy jednak do razu, bowiem te pojawiły się w grze dopiero po kilku miesiącach oczekiwania w jednej z aktualizacji. Przygody sławnej pani archeolog korzystały jedynie z ulepszonych cieni.
Cała reszta efektów, np. odbicia, była generowana w sposób tradycyjny. Nie trudno się domyślić, że końcowy efekt nie był dużo lepszy od tego, co umożliwiały starsze metody tworzenia cieni. Prawdę mówiąc, dopiero na ustawieniu Ultra dostawaliśmy coś, co faktycznie mogło się podobać.
Bardzo dobrze wytłumaczył to prowadzący kanału Hardware Unboxed, który przekazał na swoim materiale, że ustawienie Medium brało pod uwagę jedynie punktowe źródła światła (np. pochodnie). Tym samym cienie rzucane przez gałęzie drzew były już kreowane w sposób podstawowy. Dopiero High sprawiało, że światło Słońca brało udział w całym spektaklu. Niemniej nawet w tym wypadku nie było idealnie, bowiem graficznie wyglądało to zauważalnie gorzej, niż przy najwyższych ustawieniach cieni bez ray tracingu.
Warto wrócić na moment do cieni punktowych, rzucanych np. przez ognisko. Właśnie tu swoją przewagę pokazuje wspomniane ustawienie Medium, dzięki któremu możemy podziwiać naturalnie odwzorowaną sylwetkę Lary Croft. To jednak dość naciągana zaleta, ponieważ dynamiczny cień mógł być wygenerowany również w sposób tradycyjny, na co zwrócił uwagę twórca analizowanego wideo.
Czy w takim razie ray tracing faktycznie okazał się rewolucją, którą niektórzy wieszczyli? Wychodzi na to, że niekoniecznie. Poprawa aspektu wizualnego była na tyle mała, że korzystanie z „dopakowanych” cieni było sensowne jedynie w określonych sytuacjach.
Mówiąc inaczej – rezygnując z nowatorskiego rozwiązania, tak na prawdę nic nie traciliśmy, a niejednokrotnie wręcz zyskiwaliśmy przy użyciu zwykłych technik rzucania ceni, jako że ray tracing miał pewne problemy natury technicznej, jak np. nagłe wyskakiwanie cieni (pop-up), lub widoczna linia, na której zwykłe cienie były podmieniane na te generowane przez RT.
Myślę, że dużo lepiej poradził sobie w tej materii tytuł studia 4A Games. Mowa oczywiście o Metro Exodus, który korzystał z globalnej iluminacji generowanej przez ray tracing. Cała reszta była już renderowana tradycyjnie. Okazuje się jednak, że w przypadku wspomnianej gry, technika ambient oclusion wystarczyła, aby mocniej wpłynąć na grafikę – na tyle mocniej, że otoczenie wyglądało dużo bardziej naturalnie, szczególnie w zamkniętych pomieszczeniach z małą ilością światła, co kolosalnie wpływało na odbiór.
Ostatnią grą, która częściowo korzystała z Ray Tracingu (tuż po jego premierze) był Battlefield V. Uważam, że tutaj efekt „wow” był najmniej zauważalny, jako że zmianom podlegały jedynie odbicia.
Początki tej technologii nie były więc – przynajmniej w moich oczach – rewolucyjne. Mało tego – w określonych przypadkach dostawaliśmy obraz gorszy, z drastycznie obniżoną wydajnością, co można zobaczyć na zrzucie ekranu z filmu, który omówiłem wcześniej.
Zaistniała więc całkiem standardowa sytuacja, w której nowa technologia nie wykorzystywała na starcie pełni swego potencjału. Mimo wszystko nie jest to z mojej strony zarzut. Przecież każdy od czegoś zaczyna, a jak wiadomo, początki nie zawsze są spektakularne.
Najlepsze miało jednak nadejść. Na półkach sklepowych pojawiły się w końcu RTX-y nowej generacji, a gry coraz lepiej radziły sobie z implementacją śledzenia promieni. O tym jednak nie będę się już rozpisywał, gdyż nie chcę, aby wyszedł z tego tekst historyczny. Ważne jest to, że karty RTX z serii 30 zaoferowały moc i ulepszenia, które w sposób praktyczny przełożyły się na jakość generowanej grafiki i ogólną wydajność.
Na szczególną uwagę zasługuje tu coraz lepsza implementacja techniki DLSS, której kolejne wersje – poza poprawianiem wydajności – oferowały ostrzejszą grafikę, w stosunku do pierwszych iteracji. To między innymi dzięki skalowaniu klatek możemy w sposób komfortowy korzystać z kombinacji odbić, cieni i globalnej iluminacji, wygenerowanych dzięki technologii ray tracingu. Jedną z bardziej znamienitych gier, które wykorzystują kilka takich elementów jednocześnie, jest Cyberpunk 2077 studia CD Projekt Red.
Na stronie internetowej NVIDII czytamy, że niesławne dzieło z 2020 roku wykorzystuje RTX-owe rozproszone światło, odbicia, okluzję otoczenia i cienie. Z kolei witryna Hardware Times podaje, że do tego grona zalicza się jeszcze hybrydowa globalna iluminacja, która łączy w sobie technikę rasteryzacji i ray tracingu.
Przygotowałem dla porównania bardzo prosty, poglądowy materiał wideo, na którym możemy zobaczyć grę ustawioną na maksymalne ustawienia graficzne, z tą różnicą, że wersja po lewej wykorzystuje śledzenie promieni, zaś ta po prawej nie korzysta z omawianej techniki.
Kompresja wideo sprawia, że nie udało uchwycić się wielu detali, jednak to nie duży problem, bowiem w serwisie YouTube można znaleźć niejedno porównanie graficzne (np. autorstwa Digital Foundry), które w dużo bardziej zaawansowany sposób przedstawia wszelkie rozbieżności.
Ten film pokazuje przede wszystkim stratę, jaką musi ponieść użytkownik na polu wydajności. Można powiedzieć, że jest to cena jaką musimy zapłacić, aby zyskać ładniejsze widoczki. Czy aspekt wizualny jest jednak na tyle lepszy, aby można było usprawiedliwić ogromny spadek płynności?
Wydaje mi się, że ray tracing jest w tej chwili na etapie, który można przyrównać do greckiego mitu o Ikarze. Technologia Zielonych stara się dostarczyć zapierające dech w piersiach widoki, jednak musi ona balansować pomiędzy najwyższą jakością, a akceptowalną wydajnością. W innym wypadku, może i dostaniemy ładną grę, ale źle zaimplementowane śledzenie promieni sprawi, że doświadczenie będzie dalekie od idealnego – czasami ocierając się wręcz o brak grywalności.
Chyba nie ma lepszego przykładu słabej implementacji ray tracingu niż rodzimy Wiedźmin 3: Dziki Gon. Mowa oczywiście o jego najnowszej, next-genowej wersji, która wprowadziła wiele graficznych ulepszeń, wśród których znalazło się wsparcie dla wspomnianej technologii.
Produkcja ma korzenie z 2015 roku, a więc była zbudowana z myślą o DX 11. Aby mogła obsłużyć innowację NVIDII należało jakoby przenieść ją na nowsze API w postaci DX 12. Jak to ostatecznie wyszło każdy widzi. Tytuł ma w trybie DirectX 12 tragiczną optymalizację, przy okazji nieefektywnie wykorzystując procesor. CD Projekt Red co prawda stara się wyeliminować problemy, ale do ideału jeszcze trochę brakuje.
Podobnie jak w przypadku gry Cyberpunk 2077, również i tu postanowiłem przygotować proste, poglądowe porównanie, skupiające się na zaimplementowanej technice śledzenia promieni. Tym razem to materiał po prawej stronie prezentuje RT. Strona lewa pokazuje natomiast tradycyjne techniki renderowania.
Już na samym początku widzimy wręcz kolosalną różnicę w wyświetlanej grafice. Wnętrze chatki, w której znalazł się Geralt, sprawia fenomenalne wrażenie przy włączonym ray tracingu. Całe otoczenie prezentuje się naturalnie, a w oczy najbardziej rzucają się zacienione miejsca, które w wersji po lewej stronie wyglądają sztucznie.
Różnice zacierają się jednak po wyjściu na zewnątrz. Co prawda, nadal możemy je zauważyć, jednak są one zdecydowanie mniej spektakularne. Skłaniam się nawet ku teorii, że spora część z nas nawet nie zauważyłaby gorszych widoczków podczas właściwej zabawy. W końcu w ferworze walki to nie one są najważniejsze.
Wydajność to kolejny aspekt, obok którego nie sposób przejść obojętnie. Ta jest bowiem wprost tragiczna przy włączonym śledzeniu promieni. Należy pamiętać, że nagrywanie zjadło kilka klatek animacji, jednak rozstrzał pomiędzy włączonym i wyłączonym ray tracingiem jest wprost szokujący. Sytuacja najgorzej wygląda na mocno zalesionych obszarach, gdzie opisywana technologia ma najwidoczniej dużo więcej pracy.
Stan rzeczy wygląda diametralnie inaczej w Dying Light 2 Stay Human. Dzieło polskiego Techlandu może poszczycić się co najmniej zadowalającą płynnością przy maksymalnych ustawieniach graficznych. To jednak nie tyle zasługa samej implementacji ray tracingu, co ogólnego poziomu oprawy wizualnej, któremu nieco brakuje do pierwszej ligi.
Nie zrozumcie mnie źle – rodzimy tytuł wygląda fantastycznie, jednak da się w nim odczuć rozkrok pomiędzy dwoma generacjami konsol. Jeżeli mielibyśmy brać pod uwagę wyłącznie śledzenie promieni, to wyszłoby na to, że nie jest dużo lepiej, niż w przypadku wcześniej prezentowanych gier. W końcu tu też FPS-y znikają niczym dziesiątki zombie w kontakcie z głównym bohaterem.
Widać to fantastycznie na powyższym wideo, które pokazuje wbudowany benchmark. Standardowo na górze znalazła się gra z włączonym, zaś na dole z wyłączonym śledzeniem promieni. Wyciąganie wniosków pozostawiam już Wam. Pragnę jednak zaznaczyć, że niniejszy test bardzo słabo ukazuje możliwości analizowanej technologii. Z resztą podobnie było w Cyberpunk 2077. Prawdziwą wyższość RT widać podczas właściwej rozgrywki w określonych sytuacjach, co dobrze zobrazował film z Wiedźminem 3. To właśnie tam (fragment w chatce) przekonaliśmy się jak uderzający efekt może nieść ze sobą wykorzystanie ray tracingu.
Polecam zobaczyć film z kanału Ray Tracing Revolution, który przedstawia wręcz kolosalną przepaść między jedną i drugą wersją gry.
Absolutnie nie. Trzeba uczciwie przyznać, że śledzenie promieni sprawia świetne wrażenie, jednak – przynajmniej na obecnym etapie – jest to technologia, której sporo brakuje do miana rewolucyjnej. Chodzi mi tu głównie o kolosalny spadek wydajności, gdyż pod względem wizualnym jest zdecydowanie lepiej niż na samym początku.
Niemniej uważam, że nie jest to element, który w szokujący sposób zmienia odczucia płynące z rozgrywki. Dla produkcji, która oferuje ciekawą fabułę i wciągający gameplay, śledzenie promieni jest co najwyżej ciekawym dodatkiem, który uprzyjemnia zabawę, ale nie definiuje jej wartości. Z kolei tytuł, który nudzi od pierwszych chwil, pozostanie nudny, nawet jeżeli wykorzystywałby najbardziej wymyślne techniki śledzenia promieni.
Mimo wszystko jestem głęboko przekonany, że już za jakiś czas ray tracing stanie się aspektem, bez którego nie będziemy mogli sobie wyobrazić nowej, wysokobudżetowej produkcji. Nawet na obecnym etapie rozwoju słyszałem głosy twierdzące, że granie bez RT to już nie to samo.
Możliwe też, że doczekamy się rozwiązania, które w jakiś sposób ray tracing zastąpi. Warto tu wspomnieć o technologii Lumen, która jest dostępna w silniku Unreal Engine 5. Widoki jakie można dzięki niej osiągnąć potrafią zaprzeć dech w piersiach, o czym możemy się przekonać zerkając na wideo, które umieściłem powyżej. Klip na dole to wyłącznie ray tracing programowy, a więc Lumen + Nanite. Na górze widzimy natomiast śledzenie sprzętowe. Jak widać, oba materiały niemal niczym się nie różnią, co pokazuje jak wielki potencjał drzemie w funkcji silnika UE 5.
Słaby tytuł nie stanie się dobry po zaimplementowaniu zaawansowanego sposobu renderowania grafiki. Aspekt wizualny – mimo że ważny – stanowi wyłącznie jeden z wielu elementów wirtualnego doświadczenia. To oczywiste, że może on znacząco poprawić wrażenia i immersję, jednak nadal uważam, że zysk na tych polach jest na tyle mały, że nie usprawiedliwia on masywnego spadku wydajności.
Najbardziej innowacyjnymi produkcjami są w moich oczach te, które zmieniają rozgrywkę i wprowadzają do niej świeże pomysły. Dopiero rok temu – a więc 15 lat po premierze – zagrałem w dzieło stworzone przy współpracy z legendarnym Johnem Woo. Mówię oczywiście o Stranglehold, który ukazał się w 2007 roku. Mimo upływu tak długiego czasu byłem wprost zahipnotyzowany intensywną rozgrywką, która była przesycona elementami niszczącego się w ferworze walki otoczenia. Dziś ze świecą szukać tytułu, który zaoferowałby podobny typ zabawy. Na co mi realistyczna grafika, skoro nie mogę wchodzić w interakcję ze światem przez to, że jest statyczny?
To oczywiście tylko jeden z przykładów, które można tu podać. Nie każdy świat musi być od razu zniszczalny lub interaktywny. Równie wciągającym tytułem okazał się dla mnie Dark Souls III, który zachwycił mnie ogromnym wyzwaniem. To właśnie fenomenalnie skonstruowany świat, wymagający przeciwnicy i wciągający system progresji były tym, co działało na mnie jak magnes. Nie twierdzę naturalnie, że ray tracing jest technologią niepotrzebną. Rozwój wizualny jest bardzo ważny i stanowi nieodłączną część naszej branży. Wszakże jest to rzecz całkowicie trzeciorzędna, dopełniająca dzieło, z którym mamy w danej chwili styczność.
Źródła: Opracowanie własne / 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13
Niektóre odnośniki na stronie to linki reklamowe.