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Mit Raytracing sollen Games noch realistischer werden

Michael Förtsch 22.03.2018

Folge dem Licht: Raytracing – eine Methode, die Wirklichkeit im Rechner nachzustellen – soll jetzt helfen, Grafiken in Games noch überzeugender zu machen. Mehrere Spiele-Entwickler wollen dazu mit Grafikkarten-Herstellern zusammenarbeiten, um das Konzept in Echtzeit umzusetzen. Eine Herkulesaufgabe, selbst für Rechner mit viel Power.

Die Grafik von Videospielen ist schon überaus beeindruckend. In manchen Rennspielen ist die Darstellung kaum noch von einer TV-Übertragung zu unterscheiden. Auch Games wie Uncharted 4: A Thief's End und Quantum Break zeichnen lebensechte Figuren und glaubhafte Umgebungen.

Doch für die Gestaltung müssen Entwickler immer noch auf viele Tricks zurückgreifen, vor allem bei Licht und Schatten. Für Spiegelungen werden virtuelle Fotos der sichtbaren Welt auf Pfützen oder glänzende Oberflächen gelegt. Bei großen Arealen arbeiten die Designer mit virtuelle Ebenen, die sie über die Level-Geometrie stülpen; helle und dunkle Bereiche sind dabei fest eingebrannt.

Mit Echtzeit-Raytracing kann das anders werden. Das Konzept stammt aus den 1960er Jahren und simuliert die Ausbreitung von Licht in virtuellen Umgebungen mit digitalen Strahlen. Das Besondere dabei: Die Berechnung geht nicht von der Lichtquelle aus, sondern verfolgt „gesehene Strahlen“ vom Betrachter aus zurück zu ihrem Ursprung.

Die Algorithmen sind komplex und verlangen enormel Rechenkraft, denn Reflexionen, Brechungen und Abschwächungen des Lichts müssen je nach Material, auf das sie treffen, speziell berechnet werden. Deshalb war Raytracing bislang weitgehend auf visuelle Effekte in Hollywood-Filmen beschränkt – etwa, um das virtuelle Los Angeles in Blade Runner 2049 realistisch darzustellen oder Animationsfilme wie Cars zu rendern.

Dank schnellerer Grafikchips, die deutlich mehr Rechenleistung bieten, wird Raytracing nun auch für Videospiele nutzbar. Grafikkartenhersteller wie Nvidia und AMD arbeiten dazu gemeinsam mit Entwicklern wie Epic, Unity, Remedy, EA und Microsoft. Ihre Pläne gaben die Firmen auf der aktuellen Game Developers Conference bekannt.

Wie das ausschauen kann, zeigen erste Demo-Videos. Bisher sind allerdings nur wenige Grafikkarten erhältlich, die genug Rechenkraft für Raytracing in Echtzeit mitbringen. Eine der wenigen ist die Titan V von Nvidia, die mehr als 3000 Euro kostet. Die beeindruckende Demo Star Wars Reflections von Epic Games erforderte eine mehr als 60.000 Euro teure DGX Station.

Hersteller hoffen dennoch, dass die Technologie ihrem Geschäft einen kräftigen Schub verleiht. „Echtzeit-Raytracing ist seit Jahrzehnten ein Traum der Grafikindustrie und Spieleentwickler“, sagt Tony Tamasi von Nvidia. „GPUs werden erst jetzt leistungsfähig genug, um Echtzeit-Raytracing für Spieleanwendungen zu liefern. Sie werden die Ära der nächsten Generation von Visualisierung einleiten.“

Auch wenn es noch Jahre dauern mag, bis Echtzeit-Raytracing in Videospielen Alltag wird: Schon jetzt zeichnet sich ab, dass Echtzeit-Raytracing ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu Spielewelten ist, die eines Tages kaum noch von realistischen Computergrafiken aus Kinofilmen zu unterscheiden sein werden.