Co je ray tracing?

Co je ray tracing? – OBSAH

1. Co je ray tracing?
2. Výhody ray tracingu – proč bych ho měl chtít?
3. Jak zapnout ray tracing?
4. Dopad ray tracingu na výkon
5. Ray tracing na kartách NVIDIA
6. Ray tracing na kartách AMD a Intel
7. Upscaling (DLSS, FSR, XeSS) a ray tracing

Co je ray tracing?

Ray tracing je metoda počítačové grafiky, která pro výpočet obrazu simuluje chování skutečných paprsků světla – sleduje jejich cestu z kamery skrz scénu, včetně odrazů, lomu, stínů a dalších jevů. Výsledkem je výrazně realističtější grafika, než jakou umožňují tradiční postupy (rasterizace). Ve filmovém průmyslu je ray tracing používán dlouhodobě, ale pro hry byl donedávna příliš náročný na výpočetní výkon.

První skutečně masové nasazení ray tracingu v reálném čase umožnila až architektura NVIDIA Turing (RTX 20xx, 2018), která nabídla specializovaná RT jádra. Dnes už ale ray tracing podporují i nejnovější generace GeForce RTX 30xx/40xx, Radeon RX 6000/7000 a Intel Arc.

Důležité je zmínit, že většina her využívá tzv. hybridní rendering – většina scény je stále renderována klasicky, ray tracing se používá jen na efekty, kde přináší největší vizuální rozdíl (např. odrazy, stíny, globální osvětlení).

Ray tracing není ve hrách automaticky – vývojáři jej musí přímo implementovat. V nových AAA titulech je často dostupný ihned po vydání, do některých starších her bývá přidán aktualizací.

Výhody ray tracingu – proč bych ho měl chtít?

Hlavní předností ray tracingu je výrazně realističtější vizuální zážitek. Využívá se například pro:

• Odrazy – realistické zrcadlení na vodě, skle nebo kovu (včetně nepřímých odrazů).
• Přesné stíny – stíny odpovídají více zdrojům světla, mají přirozeně měkké okraje.
• Globální osvětlení – světlo se šíří scénou včetně nepřímého nasvícení a barevných odrazů.
• Ambientní okluze – drobné stíny v místech, kam světlo obtížně proniká, což zvýrazňuje detaily.

V praxi je tak scéna věrnější například při explozích, změnách světla, odlescích nebo v tmavých prostředích. Efekt je patrný především v náročných a dynamických hrách jako Cyberpunk 2077, Alan Wake 2 nebo Control.

Jak zapnout ray tracing?

Ray tracing je dostupný pouze v hrách, které jej podporují, a pouze na grafických kartách s odpovídajícím hardwarem (NVIDIA RTX, AMD RX 6000/7000, Intel Arc). Najdete jej obvykle v grafickém nastavení hry, často s možností volby více úrovní kvality (low, medium, high, ultra). Vyšší kvalita znamená vyšší nároky na výkon.

Příklad: Pro hraní Cyberpunk 2077 s běžným ray tracingem postačí RTX 3060 nebo RX 6700 XT. Pro maximální nastavení (tzv. path tracing) je potřeba high-end karta jako RTX 4080/4090. U moderních konzolí (PlayStation 5, Xbox Series X|S) je ray tracing také dostupný, ale s omezením na nižší rozlišení nebo detaily.

Pro automatické nastavení optimálního výkonu je vhodné využít nástroje GeForce Experience (NVIDIA) nebo AMD Adrenalin.

Dopad ray tracingu na výkon

Ray tracing je výrazně náročnější na výpočetní výkon než tradiční rendering. Aktivace ray tracingu může snížit snímkovou frekvenci i o desítky procent. Bez podpůrných technologií by byl běžný ray tracing ve vysoké kvalitě možný jen na drahých high-end kartách.

Tento problém řeší moderní upscaling technologie (viz dále), díky nimž je možné udržet plynulost obrazu i při zapnutém ray tracingu.

Ray tracing na kartách NVIDIA

NVIDIA je stále lídrem v oblasti ray tracingu. Karty řady RTX 20xx, 30xx a zejména 40xx (Ada Lovelace) mají specializovaná RT jádra, která zvládají i komplexní scény s minimálním poklesem výkonu. Vývojáři optimalizují hry primárně pro tuto platformu a NVIDIA nabízí nejširší podporu ray tracingu i upscalingu (DLSS 2/3/3.5). Technologie DLSS umožňuje nejen upscaling, ale ve verzi 3 také generování mezisnímků, což dále zvyšuje plynulost.

Ray tracing na kartách AMD a Intel

AMD zavedlo hardwarový ray tracing od řady Radeon RX 6000 (RDNA2) a dále jej vylepšilo v RX 7000 (RDNA3). Výkon v ray tracingu je oproti NVIDIA typicky nižší, ale technologie FidelityFX Super Resolution (FSR 2/3) umožňuje rozumnou plynulost i na těchto kartách. Zajímavostí je, že FSR lze použít i na kartách konkurence nebo starších modelech. Nejnovější verze (FSR 3) umožňuje i generování snímků navíc (frame generation).

Na trh vstoupil i Intel se svou řadou Arc. Jeho karty zvládají základní ray tracing a nabízí vlastní upscaling XeSS, který je kompatibilní s více značkami GPU.

Díky přítomnosti AMD GPU v konzolích PlayStation 5 a Xbox Series X|S je ray tracing stále běžnější i v multiplatformních hrách, byť většinou v nižších detailech než na špičkových PC.

Upscaling (DLSS, FSR, XeSS) a ray tracing

Nejdůležitější technologií, která umožňuje reálné nasazení ray tracingu i na kartách střední třídy, je tzv. AI upscaling:

• DLSS (Deep Learning Super Sampling) – NVIDIA: Umělá inteligence dopočítává detaily obrazu z nižšího rozlišení, ve verzi DLSS 3 i generuje mezisnímky. DLSS 3.5 přidává AI rekonstrukci paprsků (Ray Reconstruction).
• FSR (FidelityFX Super Resolution) – AMD: Upscaling dostupný napříč výrobci GPU, FSR 3 přidává také frame generation.
• XeSS – Intel: Upscaling technologie použitelná i na konkurenčních kartách.

Podpora těchto technologií závisí na konkrétní hře. Jejich integrace je ale stále častější a umožňuje i na běžném hardware zažít realistickou grafiku bez dramatického poklesu FPS.

Ray tracing přináší do herní grafiky novou úroveň realismu, ale zároveň vyžaduje moderní hardware a dobře optimalizovaný software. Díky pokročilým AI technologiím je dnes dostupný stále většímu počtu hráčů – ať už na PC, nebo na nové generaci konzolí.