Bericht Raytracing in Spielen VI: So werden Strahlen von GPUs beschleunigt

[Tommtomm]

Danke fuer sie Aufarbeitung! Habe ab und zu mal mit raytracing im funkbereich zu tun. Mal sehen, wenn ne 40er karte guenstiger zu haben ist ...

 

[Maviapril2]

da bei unterschiedlicher FPS Anzahl und HZ Anzeige der TV/Monitor eine Zwischenbildberechnung durchführt, also künstlich Bilder hinzufügt die real nicht vorhanden sind

Nicht bei Sync-Technologien, dann werden nur die Bilder angezeigt, die auch da sind

Danke für den tollen Artikel @Colindo.

Freue mich schon auf mehr RT und hoffentlich irgendwann die ersten RT-Only Spiele, die dann wieder Rechenkapazität für andere Dinge lassen. Realistischere Beleuchtung kann schon einen Riesenunterschied ausmachen, wie eine Szene wirkt. Gibt ja doch mittlerweile ältere Games, bei denen die komplette Beleuchtung unstimmig wirkt, und in ein paar Jahren werden wir das vielleicht auch ganz allgemein beim Rastern sagen (noch sehe ich RT da nicht, da es bisher nur selten und selten gut umgesetzt wird)

 

[Draco Nobilis]

Hybrid-Ansätze wurden und werden seit Turing Launch real umgesetzt und sind oft auch auf Mittelklasse Karten noch angenehm spielbar. Man muss halt die Regler bedienen können.

Was ist den eine Mittelklassekarte die Raytracing in FHD kann?
Sowas wie Metro Exodus RT in FHD mit 36 fps bei einer 3060 TI?
Das ist hardwaretechnisch exakt die "4080 12GB" der vorherigen Gen (Relation zum jeweiligen xx102er DIE).
Die 3060 TI wären dann circa 500€. Interessant wo die 500€ auf einmal wieder herkommen die ich und andere hier aufgriffen.
PCGamesHardware

Ich sehe den Sinn von RT wirklich und wünsche mir das auch,, aber seit 5 Jahren wird rumgeeiert weil das PL seit mindestens dieser Zeit stehen geblieben ist.
Gerade Metro hat da einige schöne Sachen gezeigt, auch wenn man das meiste hätte auch klassisch umsetzen können. Das wäre aber deutlich mehr Aufwand.

Das erste mal bin ich auf Rytracing auf dem Amiga gestoßen und fand es damals herausragend und das auf ein Amiga 500!

Falls ich das korrekt sehe, war das prerendered, steht auch im AMIGA selbst bei dem Text (Movie).

 

[ComputerJunge]

@Colindo

Im Raytracing-Algorithmus geht man den umgekehrten Weg und sendet Lichtstrahlen vom Betrachter auf die Szene.

Ich wollte das, glaube ich, schon vor zwei Jahren fragen/schreiben.

Nach meinem bisherigen, nur laienhaftem Verständnis werden beim Back Ray Tracing vom "Betrachter" keine Lichtstrahlen "versendet".
Diese Strahlen sind "nur" Datenstrukturen vom Grundtyp Gerade, mit deren Hilfe durch Rückverfolgung von Reflektionen bis zu den Lichtquellen das korrekte Shading zu den für dieses Betrachterpixel relevanten Schnittpunkten mit den Szeneobjekten (Geometrien, Oberflächen etc.) ermittelt werden.
Das Aussenden von Licht aus der Projektionszielebene würde ja zudem eine physikalisch inkorrekte Verzerrung der abzubildenden "Realität" bedeuten.

Oder ich habe es bisher tatsächlich falsch verstanden.

 

[Colindo]

@ComputerJunge Nein, du sagst das völlig richtig. Die Rechenmethode ist überall invertiert. Es ist aber deutlich anschaulicher von "Lichtstrahlen" zu sprechen als von "Datenstrukturen vom Grundtyp Gerade".

Sollen wir uns auf "Anti-Lichtstrahl" einigen?

 

[Sunjy Kamikaze]

Hätte da mal eine frage.

Warum sieht z.B in Cyberpunk wenn man an dreckigem Glas vorbeiläuft die selbe Szene mit Raytracing auf einmal wie von meister Propper persönlich gewischt aus?

Kann Raytracing kein schmutziges Glas spiegeln lassen oder woher kommt das?

Die Idee hinter RT finde ich super aber in vielen Games wirkt es dann einfach so sauber und steril. Woran liegt das?

 

[ComputerJunge]

Sollen wir uns auf "Anti-Lichtstrahl" einigen?

Ehrlich geschrieben fällt mir - außer nur "Strahl" - auch nichts Sinnvolleres ein.

Oder doch: Einfach so lassen, ich habe die Motivation für die Fomulierung ja nun auch verstanden.

 

[S.Kara]

Und nein, 30-60 FPS@120/144Hz ist nicht das gleiche wie 120/144 FPS@120/144Hz, da bei unterschiedlicher FPS Anzahl und HZ Anzeige der TV/Monitor eine Zwischenbildberechnung durchführt, also künstlich Bilder hinzufügt die real nicht vorhanden sind.

Diese Funktion gibt es nur beim TV, soweit ich weiß. Dort wird das Mittel aus zwei aufeinanderfolgenden Bildern genutzt um ein Zwischenbild zu erzeugen. Beim PC wäre das komplett nutzlos.

Dort werden, wenn die FPS nicht ausreichen, Bilder einfach länger angezeigt. Da wird nichts dazuerfunden.
Das wäre jetzt erst mit Nvidias FG möglich.

Dass 30-60 FPS nicht das gleiche ist wie 120 FPS bestreitet denke ich niemand.

 

[Mracpad]

Raytracing ist hammer. Wer Raytracing für als nicht wichtig erachtet, sollte seine Augen putzen

Yo, und wenn es dann in ein paar Jahren flüssig läuft. schalte ich es auch ein.

 

[Tommtomm]

Hätte da mal eine frage.

Warum sieht z.B in Cyberpunk wenn man an dreckigem Glas vorbeiläuft die selbe Szene mit Raytracing auf einmal wie von meister Propper persönlich gewischt aus?

Kann Raytracing kein schmutziges Glas spiegeln lassen oder woher kommt das?

Die Idee hinter RT finde ich super aber in vielen Games wirkt es dann einfach so sauber und steril. Woran liegt das?

Ohne cyberpunk selbst je gespielt zu haben:

Modellierung von umgebungen fuer raytracing ist aufwaendig. Vieles laesst sich, einmal umgesetzt, auch gut weiterverwenden. Jedoch braucht es idr eine parametrisierung. Bei dreckigem glas beispielsweise muesste fuer jeden pixel (oder intern sogar hoeher aufgeloest) die transmissions, reflexions und streueigenschaften festgelegt werden. Man kanns der einfach heit halber gruppiert parametrisieren, oder vielleicjt halt garnicht besonders. Das raytracingergebnis dass wir heute erreichen basiert auf gut verstandenen physikalischen prinzipien in kombination mit verhaltensmodellierung fuer effekte, die ihrer komplexitaet wegen eher statistisch beruecksichtigt werden (muessen).

Dreck auf nem glas fuehrt zu ensprechenden aenderungen der reflexions und transmissionsfaktoren, was abhaengig von der dicke, elektrischen materialeigenschaften, oberflaechenstrukturen ist.

Was raytracing in spielen heute schafft ist
Ideale spiegelungen, ggf. Etwas modifiziert durch eine aufrauhung der oberflaeche. Jetzt im bezig auf dein geschildertes szenario.

 

[ComputerJunge]

Kann Raytracing kein schmutziges Glas spiegeln lassen oder woher kommt das?

Klar, auch Lichtbrechungen und -beugungen etc. sind mit RT-Verfahren berechenbar. Leider kosten diese Berechnungen nochmals deutlich mehr Leistung.

Vielleicht mit der übernächsten Highend-Generation.

 

[MehlstaubtheCat]

Diese Funktion gibt es nur beim TV, soweit ich weiß. Dort wird das Mittel aus zwei aufeinanderfolgenden Bildern genutzt um ein Zwischenbild zu erzeugen. Beim PC wäre das komplett nutzlos.

Beim TV nennt man das LFC Low Framerate Compenstion.
Es werden keine Zwischenbilder erzeugt, es werden aber wenn z.B die Xbox oder die PS5.
30FPS ausgibt auf 60hz also 60FPS die Bilder also doppelt angezeigt.
Also zweimal der gleiche Frame hinter einander.

 

[ThreepQuest64]

Was für ein Artikel! 😮😳 Danke dafür, sehr schön geschrieben, so dass auch ich als Laie es verstehe. Mit vielen Verweisen und sogar Quellenangaben. So gut aufgearbeitete Artikel gibt es selten in Online-Magazinen.

Computerbase ist auch deshalb tatsächlich die einzig deutsche Webseite, die ich bzgl Computertechnik und Spiele täglich ansteuere. Vereinzelt auch Golem oder Heise, aber CB ist unschlagbar 🤘

 

[Mracpad]

Es gibt auch "echte" Zwischenbildberechnung bei Games, wird AFAIK aber bisher nur beim VR Gaming verwendet. Hat halt auch optische Nachteile ähnlich wie bei DLSS oder FSR. Ich bin da recht pingelig und nutze daher all dieses Zeugs nicht gerne.

Beispiel Stichwort ASW: https://www.computerbase.de/2019-04/oculus-asw-2/

 

[Tommtomm]

Besonders interessant wird es, wenn Beugung beruecksichtigt werden soll. Je nach Ordnung der Beugung (1, 2, 3 Beugungen nach einer Kannte) nimmt sie Anzahl der notwendigen Berechnungen nochmal schnell stark zu.

Es gibt auch Methoden, bei denen erst alle ueberhaupt moeglichen Ausbreitungspfade berechnet werden, wo aber dann nach einer vorgegeben Pfaddaempfung abgebrochen wird.

Die Methoden sind aber nicht gut parallelisierbar, und daher weniger geeignet fuer die heutigen beschleuniger.

Vlt hilft da mal der Quantencomputer

 

[xexex]

Was ist den eine Mittelklassekarte die Raytracing in FHD kann?
Sowas wie Metro Exodus RT in FHD mit 36 fps bei einer 3060 TI?

Es stand dort oben nicht ohne Grund: "Wenn man die Regler richtig bedienen kann".

Wenn du dich hier jetzt auf Super Duper Ultra Settings + RT beziehst, solltest du nicht dem RT die "Schuld" geben, sondern vor allem dem Ultra Setting. Die Leistungsunterschiede zwischen, hoch und ultra sind häufig sehr hoch, die sichtbaren Unterschiede hingegen kaum wahrnehmbar. Der Unterschied zwischen RT an und RT aus, macht hingegen bei vielen Titeln einen Riesensprung bei der Grafikqualität.

https://www.computerbase.de/2019-02/metro-exodus-test-benchmarks/

Auf einer "Mittelklassekarte" spielt man es dann halt auf Hoch mit RT statt auf Extrem ohne und dürfte so trotzdem eine viel höhere Grafikqualität kriegen. Wer kein Monatsgehalt für eine GPU ausgeben will oder kann, muss halt auch mal bereit sein Kompromisse einzugehen. Die CB Tests sind hierfür jedenfalls kein "Benchmark", weil sie so gut wie immer mit voll aufgedrehten Reglern gemacht werden, egal wie wenig Einfluss diese auf das Gesamtergebnis haben.

 

[Tommtomm]

Aber die besagten alternativen Methoden eignen sich sehr gut fuer grosse Volumen, also grosse Gebiete, weil dort das aktuelle Raytracing groessere Rechentexhnische Huerden haben sollte.

 

[S.Kara]

Beim TV nennt man das LFC Low Framerate Compenstion.
Es werden keine Zwischenbilder erzeugt, es werden aber wenn z.B die Xbox oder die PS5.
30FPS ausgibt auf 60hz also 60FPS die Bilder also doppelt angezeigt.
Also zweimal der gleiche Frame hinter einander.

LFC gibt es auch, das meinte ich aber nicht.
Dort werden wie du sagst Bilder einfach doppelt angezeigt und die Hz des TV auf diese Rate angepasst.

Was ich meinte ist "Motion Smoothing". Dort wird tatsächlich ein Zwichenbild erzeugt um die Bewegungen flüssiger zu machen.
https://de.wikipedia.org/wiki/Motion-Interpolation

 

[BAR86]

Der drastische FPS Verlust ist dir nie aufgefallen?

Je nach Anwendungsfall und Implementierung.
Ist dir schon mal aufgefallen, dass das auch bei anderen Techniken so ist/war?

In Erster Linie wird überhaupt erst mal erzeugt, da du die Technik mit anderen Karten garnicht nutzen kannst.

War auch schon öfter so. Etwa Shader. TnL usw.

Also von vornerein von "Beschleunigung" zu sprechen ist irreführend. Das die Chips die entsprechende Technik dann schneller berechnen als.. (als was genau übrigens?) ist dann nur logisch.

Ist nunmal der uralte Begriff des "3d Accelator"

Ja ich erlaube mir aus Endlosen Artikeln, Reviews, Vergleichen und Berichten ein Urteil. Das ist jetzt so ein Problem für dich?! Fühlst dich persönlich attackiert wenn Jemand das ganze RT eher Kritisch sieht? Vorher kommt das frage ich mich...

Es ist ein Unterschied ob man es kritisch sieht oder ablehnt.
Kritisch sehe ich es seit über 30 Jahren, die Fortschritte allein seit den letzten Paar Jahren sind - wer sich tatsächlich damit befasst - im Bereich der Fabeln zuzuordnen. Die ersten Versuche von RTRT waren ja schon ind en 90ern gemacht worden (teils schon früher, aber nur 3D Demos), dann Anfang der 2000er mit Daniel Pohls Quake 3 RT (und anderen Spielen). Aber schon damals war klar: für Aktuelle Spielegrafik, Echtzeit-RT braucht es einen Supercomputer. Und heute? Eine 3D Karte.
Nvidia hat hier Möglichkeiten gefunden/implementiert die man frühestens in 10 Jahren als realistisch gesehen hätte. Es sorgt nicht umsonst bei vielen wissenschaftlern für Staunen "they made the impossible possible".
Und wir sind halt jetzt erst am Anfang des ganzen Spaßes.
Was immer wieder vergessen wird: ohne es anzufangen, geht es halt nicht. Man kann nicht einfach damit anfangen wenn es "fertig entwickelt ist", weil es nunmal ein Henne-Ei Problem ist.
Wenn Nvidia erst beginnt das Ganze mit der übernächsten Gen zu bringen, ist man trotzdem erst wieder "am Anfang". Hersteller haben kaum ERfahrungen damit und Nvidia müsste große Teile der Chipfläche dafür opfern.
Während der Stein jetzt schon ins Rollen gebracht wurde und wir in 3-4 Chipgenerationen nicht nur ausgereifte Technologie haben, sondern auch erste Spiele, die von Grund auf für Hybrid Raytracing gemacht sind.
Ebenso werden wir dann endlich auch Konsolen haben die das leisten können. Wenn die nächste Konsolengeneration 2-3x so viel RT Power hat wie die aktuelle 4090 könnts was werden.

Aber ich erwarte darauf keine Antwort. Kenne solche Diskussionen zu genüge...
Die Technik ist alles andere als ausgereift und gleichzeitig dermaßen überteuert, wer sein Geld so verschwendet kann Niemand mehr helfen. Aber soll ja jeden selber überlassen sein, welche Hobbys er sich aussucht. 👍

Dann bleib doch bei deinen Shaderlosen Grafikkarten, da war das auch dasselbe.


Und in ein paar Jahren dann: bleib doch weiter dabei ohne realitätsnahe Beleuchtung zu spielen.
Oder bei niedrigen Auflösungen. Schließlich kostet eine 4K Auflösung und hohe FPS ein vielfaches der Leistung vom guten 640x480@30fps. Und das bei derselben Grafik (weil Auflösung ist ja keine andere Grafik per se).

ODER: du beginnst es halt erst zu nutzen (btw, so wie ich) wenn es ausgereift ist. Mir ist nämlich klar, dass das jetzt noch weit weg von Ideal ist, aber ich sehe das Potential und die Fortschritte und muss nicht darüber jammern, denn das war bei 3D Grafik immer schon der Fall: Es kommt etwas neues, aber ausgereizt ist es halt erst viele Jahre später.
Rasterizing kam erst mit Voodoo für die Massen, und jetzt hat es halt langsam seinen Peak erreicht.
Mit RTRT ist es halt ähnlich. Ich weiß nicht, warum manche das nicht verstehen wollen. Im Jahr 2000 hat sich auch niemand drüber geärgert, dass gewisse Effekte auf gewissen Karten nicht liefen - muss man halt abwarten und kaufen wenn es verfügbar ist.

Dass der Preis bei RTRT höher ist, ist klar. Dass man bei Rasterizing aber auch keine Fortschritte mehr macht auch offensichtlich.
Du könntest ne doppelt so flotte Rasterkarte haben, aber wieviel "besser" ist das in der Realität? Es gibt Spiele die laufen mit 50fps und sehen aber auch nicht 2x so gut aus wie welche die 100fps haben.
Rastern ist am Ende angelangt, man braucht ein vielfaches an Mehrleistung um geringste Fortschritte zu erzielen. Darüber regst du dich nicht auf, wie ich anhand deiner früheren Beiträge erkenne.

Irgendwie scheinst du dem aber nicht kritisch gegenüber zu stehen. Das solltest du faierweise doch hinterfragen.
Hast du dich damals auch aufgeregt, als Kantenglättung "teuer" war? Oder als HDR Effekte auf manchen KArten unspielbar waren? Oder, dass zuerst nur auf den Radeons die Kombination HDR + AA möglich war? Oder, dass man glitzerndes Wasser nur auf Shaderkarten spielbar machen konnte? Oder....
Technologien, die die Grafik vorwärts bringen waren anfangs immer teuer. Wie gesagt: das scheint dich nur bei RT zu jucken.

Raytracing ist im Moment optional und du musst es nicht nutzen. Wenn die Spiele es mehr und mehr nutzen, die Grafikkarten dafür ausgereifter sind, dann wirst auch du es nicht mehr missen wollen.

 

[Powl_0]

stellt dann aber RT an um dann wieder, wie früher, bei 30-60 FPS zu landen.

Muss man ja nicht, wenn es immerhin eine Obere Mittelklasse GPU ist.

Gibt diverse Spiele, die auch mit aktiviertem RT (oder immerhin teilaktiviert statt stur Ultra) noch mit 100fps+ laufen.

Hab zB Far Cry 6 mit RT und allem auf Maximum auf meiner 6900XT gespielt. Lief in 4K 60. In 1440p mit etwas Regler bedienen hätte ich da sicher 100 geknackt. Und dabei ist das eine AMD Karte mit der eher mauen RT Skalierung.

Nimm ne 3070 aufwärts, DLSS, RT mit getunten Settings...

Ergänzung (3. Januar 2023)

da bei unterschiedlicher FPS Anzahl und HZ Anzeige der TV/Monitor eine Zwischenbildberechnung durchführt, also künstlich Bilder hinzufügt die real nicht vorhanden sind.

Hm? Monitore machen das sicher nicht, und halbwegs moderne TVs im PC Modus auch nicht. Man bekommt dann halt Tearing.