CeBIT: Spiele in Zukunft mit Raytracing?

ForschungEine Frage, die uns während der CeBIT und auch schon länger davor beschäftigt hat, war, ob Spiele schon bald auf Raytracing setzen werden statt auf die klassische Rasterisierung. Wir haben daher verschiedene Hersteller und Entwickler darauf angesprochen und einige interessante Antworten erhalten.

Prinzipiell gibt es zwei Möglichkeiten, Raytracing zu berechnen. Das eine ist die klassische Art, CPUs für die Strahlberechnung heranzuziehen, beziehungsweise in Anlehnung daran, Intels Knights-Karten zu nutzen. Die zweite ist der Einsatz von GPGPU, also die Auslagerung der Berechnung auf die Shader der GPU. Beide Methoden haben ihren Nachteil vor allem in den für Raytracing fehlenden Fixed-Function-Units, also hart verdrahteten Einheiten auf dem Chip, wie sie im Gegensatz dazu bei Grafikkarten für die hohe Geschwindigkeit bei der Berechnung von Rasterisierung sorgen.

Zwar ist zu beobachten, dass die Rechenleistung besonders bei den GPUs immer noch stark ansteigt, Nvidia zeigte sich aber dennoch skeptisch, dass wir in naher Zukunft Titel sehen werden, bei denen das eigentliche, aktive Spielgeschehen via Raytracing berechnet wird. Dazu sind die Probleme bei einigen Aspekten der Berechnung demnach noch zu groß. Zwischen dem eigentlichen Spielgeschehen, wo es nicht auf hohe FPS ankommt, könnte man jedoch zukünftig durchaus verstärkt Raytracing-Sequenzen sehen. So erscheint laut Nvidia ein eher fließender Übergang, bei dem Raytracing für bestimmte Effekte eingesetzt wird - ohne Rasterisierung komplett zu ersetzen - am wahrscheinlichsten.

Nvidia Fermi: Ferrari (Raytracing)

Bei Intel hat uns Daniel Pohl freundlicherweise sein Forschungsprojekt "Wolfenstein Raytraced" gezeigt, das inzwischen auf vier Knights Ferry-Karten berechnet wird, die in einem einzelnen Server verbaut sind. Ursprünglich hatte Daniel Pohl sein Raytracing Projekt auf CPUs begonnen, um das Ganze dann für Intel auf Larrabee zu portieren. Da Larrabee als Grafikkarte inzwischen tot ist, jedoch in Form von Knights Ferry als Rechenbescheluniger weiterlebt, wird auch das Forschungsprojekt auf den Knights-Karten weiter geführt.

Das Raytracing vor Ort zu sehen, ist dabei deutlich beeindruckender als die Darstellung, die wir aus Videos kannten. Dennoch sind die Hürden für einen massenhaften Einsatz in Spielen auch hier recht hoch. Intel setzt auf pures Raytracing ohne Rasterisierung. Daher ist eine enorme Rechenleistung für die Darstellung notwendig, die nur durch die parallele Verwendung der drei Knights Ferry-Karten (32 Kerne, 4-fach Hyperthreading) möglich ist. Zudem fehlt derzeit z.B. noch eine Implementierung für Antialiasing, an der zwar schon gearbeitet wird, deren Fehlen derzeit aber noch für deutlich sichtbare Treppeneffekte sorgt. Ein dritter Punkt ist die Art des Raytracings. Es handelt sich um eine einfache Strahlberechnung, die noch keine Möglichkeit für komplexe Beleuchtungseffekte oder weiche Schatten bietet. Eine mehrfache Strahlberechnung würde dagegen eine nochmals deutlich höhere Rechenleistung benötigen, die derzeit schlicht noch nicht zur Verfügung steht.

Zwar wird das Thema Raytracing schon seit längerem heiß diskutiert und besonders Intel und Nvidia haben in der Vergangenheit immer wieder Raytracing-Demos gezeigt, die die Vorteile der Technik veranschaulichen sollten. Nach wie vor ist der Einsatz von Raytracing in Spielen aber noch ein gutes Stück entfernt. Da auch die kommende Generation von Konsolen laut gut informierten Quellen nach wie vor auf Rasterisierung setzen wird, dürfte das Interesse der Spielehersteller für den Einsatz von Raytracing-Engines nochmals deutlich geringer ausfallen. Es wird somit wohl noch mindestens drei bis fünf Jahre dauern, bis sich auf diesem Gebiet etwas tut, wahrscheinlich aber sogar noch länger. Bis dahin könnte es allerdings durchaus hybride Ansätze geben, bei denen einzelne Raytracing-Elemente in Rasterisierungs-Engines aufgenommen werden.


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