Raytracing mit Millionen Lichtquellen: Nvidia zeigt neue Technologie

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Um Echtzeit-Raytracing in Spielen zu realisieren, braucht es potente Hardware. Doch selbst die modernsten Grafikkarten stoßen dabei schnell an ihre Grenzen und können kaum mehr als die Beleuchtung durch eine handvoll Lichtquellen berechnen.

Nvidia hat zusammen mit Forschern des Dartmouth College im Rahmen der SIGGRAPH 2020 nun aber einen neuen Raytracing-Algorithmus vorgestellt, der in der Lage ist, Millionen dynamischer Lichtquellen in Echtzeit zu berechnen - und das auf aktueller Hardware (siehe eingebettetes Video oben). Ist das ein erster Ausblick auf die Zukunft des Raytracings?

Was ist das für ein Algorithmus?

Die Technik wird »Reservoir Spatiotemporal Importance Resampling«, kurz ReSTIR, genannt und wird in dem Paper »Spatiotemporal Reservoir Resampling for Real-Rime Ray Tracing with Dynamic Direct Lighting« im Detail erklärt.

Benedikt Bitterli, einer der Autoren der Arbeit, fasst die Grundlage der neuen Technik folgendermaßen zusammen:

"Unsere wichtigste Erkenntnis war die Wiederverwendung von Informationen aus räumlich und zeitlich benachbarten Pixeln, um zu erfahren, welche Strahlen verfolgt werden müssen."

Die Idee ähnele modernem Post-Processing-Entrauschen und Antialiasing, heißt es weiter. Demnach werden hier jedoch keine Pixelfarben vom Denoiser (Entrauscher) direkt gefiltert, sondern Wahrscheinlichkeiten, um zu bestimmen, welche Lichtstrahlen relevant sind und welche nicht.

Dafür tastet ReSTIR wiederholt einen Satz Lichtquellen ab und setzt ihn in räumlichen und zeitlichen Kontext. Im oben eingebetteten Video wurden so bis zu acht Strahlen pro Pixel bei 3,4 Millionen dynamischen Lichtquellen in Echtzeit berechnet.

Zum Einsatz kam dabei überwiegend eine Nvidia Geforce RTX 2080 Ti. Lediglich für den Erlebnispark musste ein Titan RTX verwendet werden, um den hohen Anforderungen an die Videospeicherkapazität gerecht zu werden.

Was bedeuten RTX und Co? Falls ihr nicht alle Fachwörter sofort versteht, erklären wir im folgenden Artikel nochmal sämtliche Begriffe rund um Raytracing:

Was bedeutet das für Raytracing?

Da es sich bei ReSTIR vorerst um ein Forschungsprojekt handelt, ist unklar ob und wann die Technik auch im Alltag Einzug findet. Da Raytracing aber sowohl auf dem heimischen PC als auch auf den NextGen-Konsolen PlayStation 5 und Xbox Serie X eine immer größere Rolle spielt und spielen wird, scheint es nicht unrealistisch, dass wir Teile der Technologie irgendwann in Spielen zu sehen bekommen.