Comprendre le ray tracing : lumière sur le jeu réaliste

Comprendre le ray tracing : son fonctionnement, exigences matérielles et influence sur les graphismes de jeu

Le traçage de rayons (ou ray-tracing) est une technique de rendu d’images de synthèse qui crée une image en traçant la trajectoire des rayons à travers une scène. Les rayons peuvent interagir avec les objets de la scène, rebondir sur eux et acquérir des propriétés, comme la couleur.

Qu’est-ce que le ray tracing ?

Un écran d'ordinateur qui explose à cause du screen tearing

Le traçage de rayons émule l’éclairage du monde réel. La lumière que nous voyons est le résultat de photons émis par des sources d’énergie, comme le soleil. Les photons peuvent rebondir et se disperser lorsqu’ils entrent en collision avec des objets. Un miroir est tout ce dont vous avez besoin pour voir ce phénomène en action. La lumière qui frappe un miroir crée un reflet.

Le traçage de rayons (ray tracing) simule ce phénomène. Le nombre de rayons tracés est dérisoire par rapport au monde réel, où des millions de photons rebondissent dans notre champ de vision. Les jeux modernes tracent entre un et quatre rayons par pixel. Mais c’est suffisant pour simuler le monde réel.

Le traçage de la trajectoire d’un rayon lui permet également d’interagir avec l’univers du jeu. Un rayon qui rebondit sur un objet rouge peut être influencé par cette couleur et projeter une lueur rouge à proximité. Les rayons peuvent se disperser de différentes manières en fonction des propriétés que les artistes du jeu donnent aux objets, ce qui permet d’obtenir des surfaces semi-réfléchissantes ou rugueuses réalistes.

Le traçage de rayons (appelons le rtx) est une avancée significative pour les graphiques 3D depuis l’occlusion ambiante. Il crée une image réaliste en simulant la trajectoire des rayons lorsqu’ils se déplacent dans un jeu. Cela permet d’obtenir un éclairage qui peut interagir avec l’environnement, même lorsque celui-ci n’est pas visible pour le joueur. Le ray tracing ne nécessite pas de matériel spécifique pour fonctionner, mais il n’est pratique que sur une carte vidéo ou une console de jeu capable d’accélérer le ray tracing, car il est très exigeant.

Il se peut que vous soyez encore confus même si vous comprenez cette explication. Les reflets étaient présents dans les jeux du passé, même ceux qui datent maintenant de plusieurs décennies. En quoi le ray tracing est-il différent ?

A lire aussi : Tout savoir sur le DLSS

Les jeux 3D du passé, et la plupart des jeux modernes, utilisent la rastérisation. La rastérisation combine les éléments d’un monde de jeu 3D visibles par le joueur en une image 2D. Elle ne rend que ce qui doit être visible par le joueur, car toute performance utilisée pour générer ce que le joueur ne peut pas voir est gaspillée. Cependant, cela crée un problème.

Revenons à l’exemple du miroir. L’environnement et le personnage du joueur ne sont pas visibles pour le joueur (dans un jeu à la première personne, du moins). Avec la rastérisation, il n’y a rien que le miroir puisse refléter.

Bien sûr, les miroirs existent dans les jeux modernes. Ils rendent la scène deux fois. Un passage est du point de vue du joueur, tandis qu’un autre est d’une perspective différente. Cependant, cela double les performances nécessaires au rendu d’une scène.

Ray Tracing – Comment ça marche ? | USB Lab

Les réflexions dans l’espace de l’écran, une technique utilisée dans les moteurs de jeux 3D les plus populaires, utilisent les données de l’écran pour créer une réflexion. Cette technique est idéale pour les surfaces réfléchissantes formant un angle avec la perspective du joueur, comme l’eau. Cependant, les objets réfléchis disparaissent si l’élément réfléchi se déplace hors de l’écran.

Le traçage de rayon ne partage pas ces problèmes car, contrairement à la rastérisation, il peut tracer en dehors de la perspective du joueur.

En outre, dans les jeux qui permettent aux rayons d’interagir avec les surfaces, le traçage de rayon peut afficher des couleurs réalistes et des surfaces semi-réfléchissantes difficiles à gérer par la rastérisation.

Quelle est la carte graphique requise pour le ray tracing ?

Une carte graphique moderne avec 3 ventilateurs sur un bureau de couleur noire

Le lancer de rayons n’est pas une idée nouvelle. Les informaticiens ont expérimenté le ray tracing au début des années 1980, créant des images statiques avec un éclairage, des réflexions et des ombres réalistes. Malheureusement, le rendu de ces images prenait des heures.

Un jeu vidéo a besoin de ray tracing en temps réel à 30 images par seconde ou plus. Cela n’est possible qu’avec une carte vidéo conçue pour accélérer le ray tracing comme RTX 4090 ou RTX 4080 et la RTX 4070.

Le ray tracing RTX de NVIDIA repose sur un silicium appelé Tensor Core. Les Tensor Cores ne se trouvent que dans les cartes vidéo RTX. Les cartes GTX de NVIDIA peuvent rendre un jeu en utilisant le ray tracing car, comme nous l’avons dit, le ray tracing ne nécessite pas de silicium spécifique. Toutefois, les performances sont dérisoires par rapport aux cartes RTX. Et certains jeux, comme Minecraft avec le ray tracing RTX, nécessitent une carte vidéo RTX en raison de la manière spécifique dont ils activent le ray tracing.

Les cartes AMD qui accélèrent le ray tracing n’ont pas de marque spécifique et ne disposent pas de silicium dédié. Elles utilisent plutôt des ajustements matériels et des mises à jour logicielles pour obtenir de meilleurs résultats. Il est plus difficile d’identifier les cartes AMD qui accélèrent le ray tracing, alors faites attention aux détails.

La PlayStation 5 de Sony et les Xbox Series X et S sont équipées de matériel graphique AMD capable d’accélérer le ray tracing. Cependant, c’est aux développeurs de l’activer, et de nombreux jeux ne le font pas. Un exemple notable est Cyberpunk 2077, qui supportait le ray tracing RTX sur PC au lancement, mais pas sur les consoles next-gen. La fonctionnalité est promise pour les consoles next-gen dans un futur patch.

Besoin d’aide ?

Quelle carte graphique pour jouer à Minecraft RTX ?

Toutes les cartes graphiques NVIDIA à partir de la série RTX 2000 permettent de jouer à Minecraft en RTX. Nous avons d’ailleurs écrit un article complet pour vous aider à choisir la carte graphique qui vous correspond pour Minecraft en RTX. Nous vous recommandons la RTX 3060 Ti si votre budget est limité.

Comment activer le ray tracing ?

Pour activer le ray tracing, il suffit de vous rendre dans les paramètres graphiques de votre jeu et de l’activer. Si l’option n’est pas disponible, cela signifie que votre jeu ne prend pas en charge le ray tracing.