Le Ray Tracing n'est pas un gadget, c'est une affaire bien plus importante que vous ne le pensez

Points clés à retenir

Le lancer de rayons signifie bien plus qu'une simple meilleure qualité d'image : il inclut les réflexions, les ombres, l'occlusion ambiante et les techniques d'éclairage global.
Le matériel existant a eu du mal à gérer le fonctionnement gourmand en ressources du lancer de rayons, mais les choses se sont considérablement améliorées depuis la première tentative de NVIDIA de généraliser le traçage de rayons.
Les technologies de mise à l'échelle telles que DLSS, FSR et XeSS sont essentielles pour équilibrer la qualité d'image et les performances dans les jeux par lancer de rayons.

N’êtes-vous pas impressionné par la façon dont le lancer de rayons est implémenté sur les consoles de la génération actuelle ? Vous vous demandez de quoi il s’agit ? Prenons du recul et réévaluons ce que le lancer de rayons signifie pour les jeux.

Le lancer de rayons n'est pas qu'une simple bascule

Trop souvent, le terme « lancer de rayons » est utilisé comme un terme générique qui se traduit d’une manière ou d’une autre par « qualité d’image supérieure », mais il y a bien plus que cela. Le lancer de rayons est une technique de rendu en temps réel, mais qui englobe une multitude d'éléments qui affectent la qualité de l'image finale.

Les exemples les plus évidents qui me viennent à l’esprit sont les reflets et les ombres. Les réflexions par lancer de rayons offrent un véritable miroir de tout ce qui se trouve dans la scène, bien qu'avec des degrés de fidélité variables en raison de la puissance de traitement disponible. Les ombres par lancer de rayons fonctionnent de la même manière, générant des ombres précises en temps réel en fonction de la position des sources de lumière dans la scène.

Il existe également des techniques portant des noms légèrement plus complexes, qui font une énorme différence. L'occlusion ambiante par lancer de rayons calcule la manière dont la foudre ambiante affecte différents objets d'une scène, en appliquant des ombres à la géométrie de manière naturelle. Pensez à la façon dont vous pourriez trouver des ombres dans le coin d’une pièce ou sous un rocher.

L'éclairage global par lancer de rayons fonctionne en tandem avec cette technique pour générer un éclair réaliste et en temps réel sur toute la scène. Cela englobe la façon dont les rayons du soleil se dispersent dans une scène. La lumière réfléchie est tout aussi importante ici, adoucissant les parties les plus sombres de la scène et reflétant même la teinte des objets proches (comme l'herbe verte se reflétant sous un rocher).

Le lancer de rayons est un terme générique désignant toute une variété de techniques qui simulent efficacement la façon dont la lumière remplit une scène, éliminant ainsi le besoin de « simuler » l'éclairage et supprimant les signes révélateurs de l'éclairage « rastérisé » traditionnel. Ces techniques peuvent être activées et désactivées si nécessaire. Si vous êtes un joueur sur PC, vous êtes souvent livré à vous-même, tandis que les joueurs sur console sont limités par les capacités de la plate-forme de leur choix.

Côte à côte, la différence entre la rastérisation et le lancer de rayons est assez évidente, mais une chose qui est devenue très claire au cours des dernières années est que les développeurs de jeux sont très doués pour simuler bon nombre des techniques que le lancer de rayons espère réaliser dans en temps réel.

Cela inclut des éclairs « cuits » qui éclairent de manière réaliste les scènes statiques, la disposition intelligente de l’éclairage dynamique pour créer une atmosphère et l’utilisation de réflexions dans l’espace de l’écran qui ont des signes révélateurs évidents, mais seulement si vous savez ce que vous recherchez.

Le matériel vient tout juste d’arriver

Le problème du lancer de rayons est que la simulation de la lumière est une opération gourmande en ressources. Vous devrez probablement faire quelques sacrifices si vous souhaitez expérimenter le lancer de rayons. Il peut s'agir d'une résolution de rendu inférieure, grâce à l'utilisation de techniques de mise à l'échelle telles que le DLSS de NVIDIA, ou en désactivant ou en réduisant la fidélité de plusieurs de ces effets.

Le traçage de rayons en temps réel a fait son apparition lorsque NVIDIA a renommé sa gamme de cartes graphiques « GTX » en cartes « RTX » en 2018. Le surnom RTX est depuis devenu un raccourci pour le traçage de rayons, le terme « RTX On » étant utilisé dans tout, de développement de jeux aux mods de jeu et aux mèmes en ligne. Mais cette première génération de cartes graphiques NVIDIA série 20 n’était pas particulièrement performante en termes de ray tracing.

Même les 30 séries qui ont suivi ont connu des difficultés, toutes les cartes, sauf les plus élevées, nécessitant de sérieux compromis dans les applications RTX (vous voyez, même moi, je le fais maintenant). La série 40 de cartes approche enfin d'un niveau de performances qui a convaincu de nombreux joueurs d'appuyer sur le commutateur RTX, en grande partie grâce aux capacités d'apprentissage automatique intégrées.

Mais Microsoft et Sony sont également responsables de la promotion d’une technologie qui n’était pas prête pour le grand moment. Lors du lancement de la Xbox Series X et de la PlayStation 5, les deux fabricants ont présenté le terme dans leurs supports marketing et leurs vidéos promotionnelles. On pourrait faire valoir que l’incapacité des consoles de la génération actuelle à intégrer des fonctionnalités de traçage de rayons significatives est à l’origine du fait que beaucoup sont blasés du terme.

Heureusement, la situation sur PC est bien meilleure, avec de nombreux jeux incluant un rendu par lancer de rayons qui fonctionne (enfin) à des fréquences d'images très jouables.

Les technologies de mise à l’échelle amènent le lancer de rayons à un public plus large

Bien que les performances du lancer de rayons se soient régulièrement améliorées depuis l’introduction des cartes NVIDIA de la série 20, un domaine qui a fait des pas de géant est la mise à l’échelle. C’est une façon de récupérer la qualité de l’image en faisant des sacrifices pour expérimenter les techniques de lancer de rayons.

Chaque GPU dispose d’un « budget » matériel qui est consacré aux différents aspects qui composent la fidélité visuelle. Cela inclut la résolution du rendu, les techniques de rendu (y compris le lancer de rayons), le niveau de détail d'une scène, les effets de post-traitement, etc. L'un des meilleurs moyens d'améliorer les performances et d'obtenir des fréquences d'images jouables est de réduire la résolution rendue, ce qui vous permet de maintenir un bon niveau de détail et de laisser certaines des techniques de rendu les plus « coûteuses ».

Une résolution de rendu inférieure signifie que le GPU produit beaucoup moins de pixels, ce qui donne une image plus douce qui pourrait ne pas convenir aux écrans haute résolution 1440p et 4K actuels. C’est exactement là qu’interviennent les techniques de mise à l’échelle. Grâce à du matériel d’apprentissage automatique dédié, les GPU modernes peuvent peaufiner cette image et permettre quelque chose qui ressemble au meilleur des deux mondes.

Il existe désormais une grande variété de technologies pour faire exactement cela, du DLSS (Deep Learning Super Sampling) de NVIDIA au FSR (FidelityFX Super Resolution) d'AMD et au XeSS (Xe Super Sampling) d'Intel. Sony devrait travailler sur sa propre solution de super échantillonnage accéléré par le matériel (baptisée PSSR) dans la PlayStation 5 Pro, qui fait l'objet de nombreuses rumeurs.

NVIDIA a une longueur d'avance dans ce domaine, le DLSS surpassant les technologies d'AMD et d'Intel. La société dispose même d’une technologie de mise à l’échelle spécifique au traçage de rayons appelée DLSS Ray Reconstruction, qui agit à la fois comme un débruiteur (un élément essentiel du pipeline de traçage de rayons) et un upscaler. Cela signifie des visuels de meilleure qualité dans les applications de lancer de rayons lorsque l’on s’appuie sur la mise à l’échelle pour améliorer les performances.

Il est très probable que le futur matériel, notamment les cartes graphiques de NVIDIA, AMD et Intel, s'appuiera fortement sur la mise à l'échelle. Il serait surprenant de voir le successeur de Nintendo Switch ne proposer aucune sorte de solution de mise à l'échelle, en particulier compte tenu de l'implication de NVIDIA dans l'ordinateur de poche hybride d'origine. Attendez-vous à ce que la prochaine génération de consoles Xbox et PlayStation intègre cela également.

Les techniques de mise à l'échelle ne sont pas parfaites, mais elles constituent probablement le meilleur compromis que vous puissiez faire entre fidélité et performances et la technologie ne fera que s'améliorer (d'autant plus qu'AMD et Intel rattrapent NVIDIA).

Quel impact le Ray Tracing pourrait-il avoir sur la conception de jeux ?

Il est difficile de dire comment le lancer de rayons affectera le développement de jeux, et il existe de nombreuses opinions divergentes sur le sujet. Il est possible qu’en supprimant le besoin de « simuler » certaines techniques et en s’appuyant plutôt sur une simulation du fonctionnement de l’éclairage dans le monde réel, les développeurs de jeux pourront s’appuyer sur ces techniques pour les aider à concevoir des niveaux et des mondes.

Cela dépendra d’un avenir où les graphiques par lancer de rayons ne seront plus d’un coût prohibitif en termes de budgets matériels. Étant donné que les développeurs ont déjà besoin d’une compréhension approfondie des outils dont ils disposent, il serait trompeur de dire que cela « simplifiera » d’une manière ou d’une autre la conception des jeux. Cela est particulièrement vrai si l’on considère que l’élément visuel n’est qu’un aspect de la conception d’un jeu.