Le Ray Tracing, technologie qui utilise le “ray tracing” pour créer de meilleurs effets de lumière, n’est pas vraiment une nouveauté créée tout à l’heure pour rendre les jeux plus réalistes. La technique existe depuis des années au cinéma, mais ne pouvait pas encore être appliquée, en temps réel, dans les jeux en raison des limitations techniques jusqu’alors.
Nvidia a introduit le Ray Tracing dans les jeux, avec l’arrivée des cartes vidéo familiales GeForce RTX série 20, basées sur la nouvelle architecture de Turing. Les GPU traitent cette technologie en haute performance (avec plus d’effets) et en résolution, car ils ont leurs propres cœurs de Ray Tracing (RT Cores).
C’est une grande différence si l’on compare, par exemple, avec certaines cartes GTX (du même fabricant) et leurs noyaux traditionnels, qui font fonctionner le Ray Tracing par émulation.
Cette technologie marque une nouvelle étape dans l’évolution des jeux électroniques. Et nous ne parlons pas seulement des jeux vidéo. Sony et Microsoft ont déjà annoncé que leur prochaine génération de consoles prendrait en charge le Ray Tracing. Mais après tout, comment fonctionnent ces “traces de rayon” ?
Qu’est-ce que le “Ray Tracing
En bref, le Ray Tracing appliqué aux jeux (et avec RT Colors) utilise l’intelligence artificielle pour créer, en temps réel, des effets de lumière et d’ombre plus réels. Cela est également vrai lorsqu’il s’agit de générer des réflexions, des réfractions et un éclairage général plus crédibles physiquement. L’idée est de faire en sorte que la sensation de regarder la télévision (ou l’écran) soit aussi proche que possible de l’expérience de regarder à travers une fenêtre, dans le monde réel.
Une partie de ce traitement élevé est due à la nouvelle architecture de Turing, qui apporte des performances six fois supérieures à son prédécesseur : Pascal – tous deux appartenant à Nvidia.
Turing promet de supporter des jeux à 4K et 60 images par seconde, même dans des jeux plus avancés. En outre, il permet aux ombres de concentrer le traitement sur des zones physiques comportant de nombreux détails, ce qui augmente les performances globales.
Maintenant, plus précisément, le Ray Tracing vient remplacer (avec le temps ou jusqu’à ce que quelque chose de plus avancé apparaisse) la technique connue sous le nom de Rasterization, utilisée pour générer ces graphiques “réalistes” que nous aimons tous, mais qui ne sont en fait qu’une projection 2D sur l’écran d’un environnement 3D.
La rastérisation est un processus rapide et génère des images de manière plus simple. Pour ceux qui jouent depuis un certain temps, il est facile de se souvenir du temps où les premiers titres en 3D étaient très carrés et avec des techniques d’éclairage rudimentaires. Parfois, il suffit d’alterner entre les tons de couleur pour donner une idée de l’ombre et de la profondeur.
Bien sûr, cela a changé et s’est amélioré (beaucoup !) au fil du temps, même sans que Ray Tracing ne soit toujours candidat aux jeux. Au fil des ans, plusieurs techniques ont été créées pour donner un style visuel poli, non intentionnel, presque constant de Minecraft.
Les textures haute résolution, qui apportent déjà beaucoup de détails enregistrés, et les “shadders” programmables ont aidé, et aident encore, à donner un beau maquillage sur tous les polygones d’un jeu.
Mais comme nous l’avons déjà dit, ces ressources (même si elles sont efficaces, parfois) fonctionnent encore comme des illusions et du maquillage dans les jeux. Appliquer une technique d’éclairage plus efficace et plus naturelle à un jeu semble relever du cinéma, et c’est vraiment le cas, mais plus exclusivement maintenant.
Cette technologie a déjà été utilisée, par exemple, dans des productions telles que Terminator of the Future 2, Jurassic Park (le premier) et dans l’animation Cars, de Pixar. La différence, dans le cas du cinéma, est que le “ray tracing” se fait sur des images non interactives.
La vidéo ci-dessous explique comment les studios Disney utilisent la technique du trajet lumineux pour rendre leurs productions plus réalistes.
Mais comment adapter Ray Tracing à un jeu ?
En migrant vers l’univers des jeux électroniques, nous traitons désormais les variations de couleur, de lumière, d’ombres et de particules en temps réel et de manière interactive. C’est-à-dire que les choses peuvent exploser, bouger, apparaître, disparaître et tout cela génère différentes perspectives visuelles.
Pour que le jeu conserve son sens du réalisme, une ombre ne peut à aucun moment mettre trop de temps à disparaître (lorsque le but qui l’a générée n’est plus en place), par exemple, ou tous les objets semblent être faits de cire, sans aucun reflet – même sous un soleil éclatant.
Le résultat final de l’utilisation du Ray Tracing est incroyable, mais il faut s’attendre à ce qu’il exige une puissance de traitement gigantesque. Au cinéma, plusieurs ordinateurs sont utilisés ensemble et pourtant, le traitement de chaque image peut prendre des heures.
Cette technique semblait très peu susceptible d’atteindre les ordinateurs domestiques et, par conséquent, les jeux. Mais comment condenser le travail de dizaines d’ordinateurs tout en devant faire face au traitement, en temps réel, de cet éclairage ?
Le Ray Tracing adapté aux jeux est le résultat d’années de travail dans le domaine du génie logiciel. Le défi consistait à créer des outils permettant d’apporter cette technique aux développeurs de jeux. Les nouvelles cartes graphiques GeForce RTX, mentionnées précédemment, sont déjà le fruit de cet effort d’ingénierie et disposent d’un “super accélérateur de rayons” intégré.
Générer du Ray Tracing en temps réel est bien plus le mérite de l’utilisation intelligente de cette technique que la performance de la carte vidéo. Même avec des GPU très puissants, il n’était toujours pas possible de générer des images avec le Ray Tracing à 60 images par seconde.
Le travail créatif réalisé a consisté à trouver une nouvelle approche pour résoudre ce problème. Grâce à cela, au lieu d’essayer de faire en sorte qu’une seule carte traite des milliards de rayons (en temps réel, c’est bon à retenir), les ingénieurs ont réussi à n’utiliser qu’un seul rayon par pixel. Qui fait le reste du travail maintenant, c’est l’intelligence artificielle qui “déduit” à quoi ressemblerait l’image finale.
Cette intelligence artificielle contribue également à réduire le bruit de l’image, grâce au filtre “AI denoiser”, qui se produit lorsque peu de rayons sont utilisés. De cette façon, l’image présentée a la même qualité que si elle avait été créée par des milliers de rayons par pixel.
De plus, grâce au Ray Tracing, combiné à l’IA, vous pouvez générer des effets d’éclairage, des réflexions et des ombres même en dehors du rayon de capture de la caméra de jeu, par exemple. Imaginez pouvoir voir un ennemi s’approcher (dans votre dos) juste en regardant le reflet d’une portière de voiture. C’est l’idée.
Regardez la démonstration suivante intitulée “Back Stage” par Luminous Productions utilisant le Ray Tracing :
Enfin, le Ray Tracing pour les jeux est une réalité, même s’il est un peu cher pour le consommateur final à ce premier moment. Après tout, il faut investir dans une carte vidéo dotée de cette technologie et dans un ordinateur entier qui supporte un tel GPU (moniteur ou TV 4K aussi, pour voir fidèlement les effets des lumières).
La différence graphique est vraiment absurde et, certainement, c’est une tendance qui sera présente dans les prochains jeux plus avancés et pas seulement dans le cinéma.
