OTT explique : qu'est-ce que le lancer de rayons ?

Le lancer de rayons est une forme avancée d'infographie qui simule le fonctionnement de la lumière dans la vie réelle. Il peut créer des infographies vraiment photoréalistes.

Dans le passé, le lancer de rayons était limité à des projets d'infographie massifs, tels que les films Hollywood CG. On le trouve maintenant dans les jeux sur PC et bientôt sur les consoles de jeu de nouvelle génération.

Pour comprendre pourquoi cela enthousiasme tant de monde, nous devons comparer les graphiques par lancer de rayons à la méthode de rendu graphique traditionnelle utilisée jusqu'à présent : la rastérisation.

Rasterisation vs Ray Tracing

Les infographies modernes en temps réel sont incroyables ! Il est difficile d'imaginer que cela ait quelque chose à voir avec les graphismes 3D de base d'il y a vingt ou trente ans. La vérité est qu'une console comme la Playstation 1 et la Playstation 4 actuelle utilisent la même méthode de base pour rendre les graphiques 3D et les mettre ensuite sur votre écran 2D.

C'est ce qu'on appelle la rastérisation . Un « raster » est une image affichée sous la forme d'une grille de pixels, ce qui correspond exactement à ce que votre écran affiche. La rastérisation est le processus de conversion d'une scène 3D en une image 2D sur un écran.

Cela doit être fait, car la scène 3D est, eh bien, 3D. Il a de la profondeur, de sorte que les objets virtuels peuvent se déplacer les uns par rapport aux autres et être regardés de n'importe quel point de vue. Dans le processus de pixellisation, l'ordinateur doit déterminer à quoi ressemblerait cette scène si votre écran était essentiellement une fenêtre sur ce monde 3D.

Dans la vraie vie, une scène a une texture et un éclairage, ainsi qu'une forme, une profondeur et une taille. Étant donné que la simulation de la lumière a traditionnellement pris plus de puissance informatique que n'importe quel ordinateur domestique est capable de le faire, les programmeurs ont créé des astuces et des raccourcis pour créer quelque chose qui ressemble à la lumière, à la couleur et à la texture réelles en utilisant ce processus de pixellisation.

Le lancer de rayons est, d'une certaine manière, beaucoup plus simple. Au lieu d'essayer d'utiliser une longue liste d'astuces pour créer l'illusion de la vraie lumière, il simule la vraie lumière à la place. Maintenant, lorsque l'ordinateur doit déterminer à quoi ressemblerait la scène vue à travers la "fenêtre" de votre écran, il exécute simplement la simulation de lancer de rayons et tout fonctionne.

Dans le monde réel, les rayons de lumière qui pénètrent dans votre œil ont rebondi sur tout ce que vous regardez avant d'atteindre vos rétines. Le lancer de rayons permet d'obtenir le même résultat de manière plus efficace. Pour ce faire, il tire des «rayons» de lumière simulés à partir de la «caméra» et les laisse rebondir autour de la scène virtuelle, captant des informations sur la couleur et la luminosité en cours de route. Votre écran représente l'œil virtuel, vous voyez donc un monde virtuel vraiment réaliste.

En utilisant le lancer de rayons, une seule technique crée des objets, des reflets, des ombres et d'autres éléments d'une scène qui semblent réels. Ce réalisme se produit naturellement à la suite de la simulation, aucune astuce ou raccourci n'est nécessaire !

Où faire l'expérience du lancer de rayons

Si vous voulez voir le lancer de rayons en action, tout ce que vous avez à faire est de regarder n'importe quel film moderne qui utilise des graphiques générés par ordinateur. Si vous regardez un film CG tel que Toy Story 4, tout ce que vous voyez est un produit du lancer de rayons.

Si vous souhaitez explorer un monde interactif à lancer de rayons, il n'y a actuellement qu'un seul jeu en ville. La série RTX de GPU Nvidia, ainsi que des jeux vidéo et des applications prenant en charge cette technologie. Vous pouvez exécuter certaines applications de lancer de rayons avec du matériel non RTX, mais vous n'obtiendrez pas de bonnes performances. Assurez-vous de consulter notre article sur les meilleurs jeux qui présentent le matériel RTX.

Le problème est que le matériel RTX est encore assez cher. Cependant, la prochaine génération de consoles de jeux vidéo a une forme de prise en charge du lancer de rayons. Ce qui signifie que le monde du jeu grand public peut aider à faire du lancer de rayons la prochaine technologie de jeu majeure. Pourtant, si le ray-tracing est si difficile à faire en temps réel, comment ces nouveaux GPU le gèrent-ils ?

Comment le traçage de rayons en temps réel est-il réalisé ?

N'importe quel ordinateur peut restituer une scène 3D à l'aide du lancer de rayons. Les personnes qui travaillent avec des packages de rendu 3D le font depuis des années. N'importe quel processeur moderne peut effectuer les calculs réels nécessaires pour tracer le chemin de la lumière autour de la scène.

Cependant, les CPU et GPU modernes ne peuvent pas calculer ces chiffres assez rapidement pour générer une image en temps réel. Par exemple, les énormes fermes informatiques utilisées pour réaliser des films tels que Monsters Inc ou Toy Story prennent des heures pour rendre une seule image du produit final.

Les jeux vidéo modernes, en revanche, doivent générer au moins trente images par seconde pour être considérés comme jouables, la norme de référence étant actuellement fixée à environ 60 images par seconde.

Alors, comment des GPU tels que la série Nvidia RTX parviennent-ils à utiliser la méthode de lancer de rayons à des fréquences d'images jouables ? La réponse est qu'ils n'utilisent pas le lancer de rayons pour tout. Du moins pas dans les titres modernes.

L'astuce consiste à combiner les graphiques traditionnels avec le lancer de rayons sélectif. Les cartes RTX ont un matériel dédié au lancer de rayons qui se trouve le long d'un GPU plus traditionnel. De cette manière, le lancer de rayons peut être utilisé pour compenser certaines des lacunes du matériel graphique traditionnel.

Il existe des jeux vidéo auxquels vous pouvez jouer avec une carte RTX qui sont entièrement ray-tracés. Le meilleur exemple est Quake II RTX. Il s'agit d'un jeu vidéo vieux de plusieurs décennies qui est suffisamment simple pour que le lancer de rayons en temps réel soit possible. Cependant, lorsqu'il s'agit d'appliquer le lancer de rayons pur aux jeux vidéo actuels, il faudra encore des années avant que ce matériel ne devienne courant.

Le Ray Tracing est-il l'avenir ?

La réponse courte est oui, le lancer de rayons est l'avenir. La réponse plus longue est que, à mesure que le matériel qui rend possible le traçage de rayons en temps réel devient moins cher, nous le verrons probablement remplacer petit à petit le rendu traditionnel. Si les graphismes par lancer de rayons deviennent une partie normale de la nouvelle génération de consoles, il n'y aura pas de retour en arrière.

Les développeurs peuvent inclure en toute sécurité des fonctionnalités de lancer de rayons dans leurs titres, car toutes les plates-formes populaires le prendront en charge. Étant donné que les graphiques à lancer de rayons sont supérieurs, les étoiles s'alignent vraiment pour l'arrivée du lancer de rayons sur du matériel abordable. Ce qui signifie que le vrai photoréalisme est peut-être enfin là.

L'autre signe majeur que le lancer de rayons deviendra une méthode de rendu courante est la façon dont il est désormais inclus dans les outils courants que les développeurs utilisent pour créer des jeux vidéo et d'autres applications 3D. En d'autres termes, il n'est plus nécessaire pour les développeurs d'inventer leurs propres solutions de lancer de rayons.

Les moteurs graphiques populaires tels que Unreal Engine 4 ou Frostbite incluent désormais la prise en charge du lancer de rayons accéléré par le matériel RTX. Ce qui rend beaucoup plus probable que les développeurs l'incluront comme option pour leurs titres.

Devriez-vous acheter le Ray Tracing maintenant ?

Au moment d'écrire ces lignes, nous en sommes encore à la première génération de matériel de lancer de rayons. Bien que les prix aient baissé, les performances sont encore assez médiocres. Si vous êtes un adepte précoce et inconditionnel, le lancer de rayons sur PC a de quoi vous plaire.

Si vous n'êtes pas prêt à dépenser des centaines ou des milliers de dollars en tant qu'adopteur précoce, il est préférable d'investir dans la prochaine génération de consoles grand public qui promettent d'intégrer la technologie, ou d'attendre le successeur des cartes de la série RTX 20.