La luce come non l'abbiamo mai vista: come il Ray Tracing cambia il futuro dei videogiochi
La nuova generazione di schede grafiche e console cambia il modo in cui viene calcolata la luce nei videogiochi, per garantire immagini fotorealistiche e mondi più coinvolgenti
Ogni generazione di videogiochi porta con sé alcune novità importanti dal punto di vista tecnologico. Piccole e grandi rivoluzioni che, una volta percepite dall’occhio, iniziano a sembrare normalità ma che, in realtà, sono frutto di anni di ricerca e segnano il passo dell’evoluzione di uno dei media più veloci di tutti i tempi. Negli ultimi anni, accanto alla lenta e inesorabile affermazione di risoluzioni superiori al Full HD in combinazione con immagini sempre più fluide grazie ai 60 frame al secondo come standard, la diffusione di nuove schede grafiche e l’arrivo delle nuove console ha portato alla ribalta un nuovo termine: il Ray Tracing. Se avete un PC più o meno recente, magari, avete una scheda grafica RTX di NVIDIA. Ecco, proprio quella sigla lì è il biglietto di ingresso per mondi dove la luce è completamente differente rispetto al passato.
COS'È IL RAY TRACING? - Per quanto banale possa essere ribadirlo, nei videogiochi è tutto calcolato, immaginato, ricreato. Nonostante si parli di videocamera, di tagli, di spazi, ogni punto di vista è un’elaborazione grafica, che richiede calcoli importanti e uno sforzo hardware, prima che software. Soprattutto nella creazione di ambienti tridimensionali molto complessi che mirano al fotorealismo, uno degli aspetti più difficili da calcolare e simulare è il comportamento della luce, il modo in cui si diffonde nell’ambiente, come rimbalza sulle superfici. Ecco, il Ray Tracing è un algoritmo che serve esattamente a migliorare la resa della luce, per renderla molto più simile a quella reale. Il nome già ci dice qualcosa, perché si tratta di una tecnologia che permette il tracciamento dei raggi luminosi, e calcola la diffusione e l’interazione di ogni fascio di luce mentre interagisce con l’ambiente circostante.
Immaginate una soffitta illuminata da un lucernario da cui entra un fascio luminoso: la morbidezza della luce che entra e illumina lo spazio in penombra, il pulviscolo messo in evidenza dal cono illuminato, le ombre che si stagliano sul pavimento e cambiano con il passare del tempo. Ecco, questa è la classica situazione in cui il Ray Tracing cambia radicalmente la fedeltà di quello che vediamo sullo schermo. Si tratta di una tecnica di riproduzione della luce che, in realtà, esiste da tempo, ma avveniva via software e, insomma, il comportamento delle fonti luminose era tutto pre-calcolato. L’arrivo di schede grafiche e console di nuova generazione ha permesso di renderla più facile da utilizzare, ma soprattutto di calcolare il comportamento della luce in tempo reale, rendendo più autentica e vivida la rappresentazione sullo schermo.
Come cambia i videogiochi? - L’impatto primario del Ray Tracing sui videogiochi è chiaro, ed è quello di restituire un ambiente più fotorealistico e coinvolgente. Night City di Cyberpunk 2077, nella sua versione PC con Ray Tracing attivato, è uno spettacolo di neon e riflessi sull’asfalto umido. Lo stesso vale per la Londra di Watch Dogs: Legion su PC e console, o la New York di Spider-Man (sia Miles Morales, sia la Remastered) su PlayStation 5. Per citare invece, un gioco ambientato in spazi interni che con il Ray Tracing cambia faccia, basta prendere come esempio Control di Remedy che, su PC e su console di nuova generazione, offre ambienti architettonicamente molto estremi ricchi di superfici riflettenti, dove la luce svolge un ruolo importantissimo per dare volume alle immagini. Con il Ray Tracing attivato, le inquietanti strutture brutaliste immaginate da Remedy prendono vita e aumentano la solennità dell’immagine.
Ammiriamo Cyberpunk 2077 con il Ray Tracing abilitato su PC
Il gioco di ruolo di CD Projekt potenziato dalle più avanzate tecniche di illuminazione.
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Ma non è solo una questione di bellezza e di fotorealismo. Calcolare il comportamento della luce in tempo reale attraverso soluzioni hardware dedicate permette agli sviluppatori di utilizzare, idealmente, la luce come elemento di design per la costruzione dei livelli e una volta diventato standard, il Ray Tracing rappresenterà uno strumento in più per immaginare mondi più interessanti da visitare ed esplorare. Allo stesso tempo, non dover pre-calcolare il comportamento della luce significa liberare risorse da investire in altro modo, per cui, in ogni caso, il Ray Tracing è una risorsa che sta cambiando il modo in cui vengono sviluppati i videogiochi.
DOVE LO TROVIAMO - Lo scotto da pagare, al momento, è un certo impatto sulle prestazioni, e per non avere un effetto troppo negativo sulla fluidità dei giochi, gli sviluppatori devono bilanciare sempre i tempi di calcolo dell’immagine. Per quanto avere hardware dedicato aiuti a semplificare il processo, immaginare mondi virtuali dove tutta la luce sfrutta questa tecnica è al momento impossibile. Piuttosto, si va verso soluzioni ibride, dove il Ray Tracing viene applicato soltanto in alcune modalità, o per alcuni aspetti. Per questo motivo, soprattutto su console, l’implementazione non è ancora diffusissima, e a casi molto felici come quelli, già citati, di Control, Watch Dogs: Legion e, possiamo aggiungere, NBA 2K21 (con i riflessi sul parquet), Call of Duty: Black Ops Cold War, Resident Evil Village. Le cose migliori si sono viste su PlayStation 5, dove titoli in esclusiva come Ratchet & Clank: Rift Apart e i due Spider-Man riescono anche a mantenere i 60 FPS nonostante il Ray Tracing in spazi aperti. Su PC, invece, il Ray Tracing è una realtà più consolidata, con NVIDIA che supporta la tecnologia da due generazioni di schede grafiche (le serie GeForce RTX 20 e 30), e AMD dal modello di Radeon RX 6600 XT in poi.
Control: ammiriamolo con il Ray Tracing attivato
Una serie di scatti per apprezzare le differenze tra la versione di Control con il Ray Tracing attivato e disattivato.
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Dal punto di vista prettamente tecnologico, è NVIDIA a dettare il passo. Le schede grafiche che supportano il Ray Tracing, infatti, hanno alcuni processori totalmente dedicati a questa funzione, ma soprattutto, sono schede grafiche più intelligenti, perché alla soluzione hardware aggiungono una serie di caratteristiche software che migliorano l’ottimizzazione delle immagini. In particolare, a fare la differenza è la presenza del DLSS, una sigla complicata da pronunciare che significa Deep Learning Super Sampling, ma che in realtà, fa qualcosa di molto semplice ed efficace. Ne parleremo approfonditamente in un prossimo articolo, ma nei giochi che supportano questa tecnologia (e iniziano a essere tanti, da Red Dead Redemption II a Death Stranding, passando per Cyberpunk 2077, Fortnite e Minecraft), i processori della scheda grafica elaborano ulteriormente l’immagine, utilizzando una serie di algoritmi di una rete neurale di deep learning per aumentare il frame rate e generare immagini più belle e più nitide. Si tratta, sostanzialmente, di una sorta di turbo che migliora le prestazioni dei giochi, permettendo di avere immagini più fluide, raggiungere risoluzioni maggiori e applicare effetti proprio come il Ray Tracing.
Perché, appunto, come dicevamo in apertura, ogni generazione di videogiochi segna il passo dal punto di vista tecnologico e il futuro, mai come in questo caso, è davvero luminoso.
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