Le lancer de rayons^{(Ray tracing)} 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^{(ray tracing)} était limité à des projets d'infographie massifs, tels que les films Hollywood CG . On le trouve maintenant dans les jeux sur PC^{(PC gaming)} 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^{(Rasterization 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^{(rasterization)} . 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^{(Rasterization)} 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^{(texture and lighting)} , ainsi qu'une forme, une profondeur et une taille^{(depth and size)} . Étant donné que la simulation de la lumière a traditionnellement pris plus de puissance informatique^{(computer power)} que n'importe quel ordinateur domestique^{(home computer)} 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^{(color and texture)} réelles en utilisant ce processus de pixellisation.

Le lancer de rayons^{(Ray tracing)} 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 entrant dans votre œil ont rebondi sur tout ce que vous regardez avant d'atteindre vos rétines. Le lancer de rayons^(Ray) 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^{(color and brightness information)} en cours de route. Votre écran représente l'œil virtuel, vous voyez donc un monde virtuel vraiment réaliste.

En utilisant le lancer de rayons^{(ray tracing)} , 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^{(Where To Experience Ray Tracing)}

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^{(CG film)} tel que Toy Story 4 , tout ce que vous voyez est un produit du lancer de rayons^{(ray tracing)} . 

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^{(RTX series of Nvidia GPUs)} , 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^{(RTX hardware)} , mais vous n'obtiendrez pas de bonnes performances. Assurez-vous de consulter notre article sur les meilleurs jeux qui présentent le matériel RTX^{(RTX hardware)} .

Le problème est que le matériel RTX^{(RTX hardware)} 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^{(GPUs manage)} -ils ?

Comment le traçage de rayons en temps réel est-il réalisé ?^{(How Is Real Time Ray Tracing Achieved?)}

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^(CPU) moderne peut effectuer les calculs réels nécessaires pour tracer le chemin de la lumière autour de la scène.

Cependant, les CPU et GPU^{(CPUs and GPUs)} 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^{(Inc or 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^{(Nvidia RTX series)} 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^{(t use ray)} 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 ^(are) des jeux vidéo^{(video game)} auxquels vous pouvez jouer avec une carte RTX^{(RTX card)} qui sont entièrement ray-tracés. Le meilleur exemple est Quake II RTX . Il s'agit d'un jeu vidéo^{(video game)} 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^{(video game)} actuels , il faudra encore des années avant que ce matériel ne devienne courant.

Le Ray Tracing est-il l'avenir ?^{(Is Ray Tracing the Future?)}

La réponse courte est oui, le lancer de rayons^{(ray tracing)} est l'avenir. La réponse plus longue est que, à mesure que le matériel qui rend possible le traçage de rayons^{(ray tracing)} en temps réel devient moins cher, nous le verrons probablement remplacer le rendu traditionnel petit à petit. 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^{(rendering method)} 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 ?^{(Should You Buy Into Ray Tracing Now?)}

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.^(RTX)

OTT Explains: What Is Ray Tracing?

Rаy tracing is an adνanced form of computer graphіcs that simulates the way light workѕ in real life. It can create computer graphics that look truly photorealistic.

In the past, ray tracing was limited to massive computer graphics projects, such as Hollywood CG films. Now it’s found in PC gaming and soon, next generation gaming consoles.

To understand why this has so many people excited, we need to compare ray-traced graphics to the mainstream graphics rendering method that’s been used until now: rasterization.

Rasterization vs Ray Tracing

Modern real-time computer graphics look amazing! It’s hard to imagine that it has anything to do with the basic 3D graphics from twenty or thirty years ago. The truth is that a console like the Playstation 1 and the current Playstation 4 use the same basic method of rendering 3D graphics and then putting it on your 2D screen.

This is known as rasterization. A “raster” is an image shown as a grid of pixels, which is exactly what your screen displays. Rasterization is the process of converting a 3D scene into a 2D image on a screen. 

This needs to be done, because the 3D scene is, well, 3D. It has depth, so the virtual objects can move past each other and be looked at from any point of view. In the process of rasterization, the computer has to figure out what that scene would look like if your screen was basically a window into that 3D world.

In real life, a scene has texture and lighting, as well as shape, depth and size. Since simulating light has traditionally taken more computer power than any home computer is capable of, programmers have created tricks and shortcuts to create something that looks close to real light, color and texture using this process of rasterization.

Ray tracing is, in one way, much simpler. Instead of trying to use a long list of tricks to create the illusion of real ight, it simulates real light instead. Now when the computer has to figure out what the scene would look like seen through the “window” of your screen, it just runs the ray tracing simulation and it all works out.

In the real world, the rays of light entering your eye have bounced off everything else you are looking at before reaching your retinas. Ray tracing achieves the same result in a more efficient way. It does this by shooting simulated “rays” of light from the “camera” and letting it bounce around the virtual scene, picking up color and brightness information on the way. Your screen represents the virtual eye, so you see a truly realistic virtual world.

By using ray tracing, a single technique creates objects, reflections, shadows and other elements of a scene that look real. That realism happens naturally as a result of the simulation, no tricks or shortcuts needed!

Where To Experience Ray Tracing

If you want to see ray tracing in action, all you have to do is watch any modern movie that uses computer-generated graphics. If you watch a CG film such as Toy Story 4, everything you’re seeing is a product of ray tracing. 

If you want to explore an interactive ray-traced world, there’s currently only one game in town. The RTX series of Nvidia GPUs, along with video games and apps that support this technology. You can run some ray-tracing applications with non-RTX hardware, but you won’t get good performance. Be sure to check out our article on the best games that show off RTX hardware.

The problem is that RTX hardware is still quite expensive. However, the upcoming generation of video game consoles have a form of ray-tracing support. Which means that the mainstream gaming world may help turn ray-tracing into the next major gaming technology. Still, if ray-tracing is so difficult to do in real time, how do these new GPUs manage it?

How Is Real Time Ray Tracing Achieved?

Any computer can render a 3D scene using ray tracing. People who work with 3D rendering packages have been doing it for years. Any modern CPU can perform the actual calculations needed to trace the path of light around the scene.

However, modern CPUs and GPUs can’t crunch those numbers quickly enough to generate an image in real time. For example, the massive computer farms used to make films such as Monsters Inc or Toy Story take hours to render a single frame of the final product. 

Modern video games, by contrast, need to generate at least thirty frames of images every second to be considered playable, with the gold standard currently set around the 60 frames per second mark.

So how can GPUs such as the Nvidia RTX series manage to use the ray-tracing method at playable frame rates? The answer is that they don’t use ray tracing for everything. At least not in modern titles.

The trick is to combine traditional graphics with selective ray-tracing. The RTX cards have dedicated ray-tracing hardware that sits along a more traditional GPU. In this way, ray-tracing can be used to compensate for some of the shortcomings of traditional graphics hardware.

There are video games you can play with an RTX card that are fully ray-traced. The best example is Quake II RTX. This is a decades-old video game that is simple enough that full real-time ray-tracing is possible. When it comes to applying pure ray-tracing to current video games however, it will still be years before such hardware becomes mainstream.

Is Ray Tracing the Future?

The short answer is yes, ray tracing is the future. The longer answer is that as hardware that makes real-time ray tracing possible becomes cheaper, we’ll probably see it replace traditional rendering bit by bit. If ray-traced graphics become a normal part of the new console generation, there will be no going back.

Developers can safely include ray-tracing features in their titles, because all popular platforms will support it. Since ray-traced graphics are superior, the stars really are aligning for the arrival of ray-tracing on affordable hardware. Which means that true photorealism may finally be here. 

The other major sign that ray-tracing will become a mainstream rendering method is how it’s now being included in the common tools that developers use to make video games and other 3D applications. In other words, it’s no longer necessary for developers to invent their own ray-tracing solutions.

Popular graphics engines such as Unreal Engine 4 or Frostbite now include support for RTX hardware-accelerated ray-tracing. Making it much more likely that developers will include it as an option for their titles.

Should You Buy Into Ray Tracing Now?

At the time of writing, we are still at the first-generation of ray-tracing hardware. While prices have come down, performance is still pretty mediocre. If you’re a hardcore, early adopter then there’s plenty to like about ray-tracing on PC.

If you aren’t willing to spend hundreds or thousands of dollars as an early adopter, it’s better to invest in the next generation of mainstream consoles which promise to feature the technology, or wait for the successor to the RTX 20-series cards.

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