Ray Tracing: Overdrive, czyli Path Tracing w Cyberpunk 2077. Ile tak naprawdę zmienia?

11 kwietnia w grze Cyberpunk 2077 pojawił się nowy tryb ustawień graficznych. Informacja o Ray Tracing: Overdrive szybko rozeszła się po sieci, a komentujący byli dość podzieleni. Jedni pieją z zachwytu, a inni nie widzą różnicy. Postanowiłem więc rozwiać wątpliwości.

Na wstępie warto zaznaczyć, że prace nad path tracingiem w Cyberpunk 2077 nadal trwają. CD Projekt RED w każdym możliwym miejscu informuje, że tryb Ray Tracing: Overdrive jest obecnie jedynie "pokazem technologii", czy też jej zapowiedzią. Deweloperzy cały czas pracują nad rozwojem path tracingu i faktycznie jest nad czym. Chociaż efekt jest zdumiewający, to Cyberpunk 2077 często się "wypłaszcza".

Kolejną z kluczowych informacji są wymagania sprzętowe. Nie uruchomimy tego trybu na komputerach z kartami graficznymi o pamięci video mniejszej niż 8 GB. Zaleca się także stosowanie modeli z GeForce serii RTX 40, ze względu na technikę DLSS 3, która pozwala wówczas osiągnąć odpowiedni poziom grywalności.

Sprawdzałem path tracing na laptopie z kartą graficzną RTX 4070 laptop (8GB VRAM) więc przy maksymalnych ustawieniach i rozdzielczości 1440p nie mogłem uruchomić trybu Ray Tracing: Overdrive. Wymagało to zbyt wiele pamięci video. NVIDIA poleca co najmniej kartę graficzną GeForce RTX 4070 Ti (12 GB VRAM). Spróbowałem jednak uruchomić Overdrive w rozdzielczości 1080p (1920x1080) i udało się.

Pomimo że zaleca się lepszy sprzęt, to nawet na słabszej karcie graficznej można już sobie pograć i sprawdzić, jak wygląda "śledzenie ścieżek". A jest na co popatrzeć, bo Cyberpunk 2077 jest pierwszą grą AAA wykorzystującą cały potencjał path tracingu. Wcześniej to rozwiązanie trafiło tylko do Quake'a RTX czy Portal RTX, ale umówmy się - to nie są aż tak wymagające gry, ani nie sposób w nich wykorzystać PT w całej okazałości.

Cyberpunk 2077 okazał się idealnym "miejscem" do testowania technologii path tracingu dla NVIDII. Tutaj gra świateł to jeden z kluczowych elementów. W Night City praktycznie wszędzie świecą neony i niejednokrotnie odbijają się od lustrzanej powierzchni. Nocą dołączają jeszcze cienie, które teraz wyglądają zupełnie inaczej, niż z klasycznym ray tracingiem, nie mówiąc już o jego braku.

Różnice pomiędzy ray tracing: ultra i path tracingiem widać najlepiej w miejscach pełnych światła nienaturalnego i powierzchni odbijających światło. Oprócz realistycznych wektorów światła i odbić, sporym beneficjentem tej techniki są detale. Przykładowo na pierwszym fotosuwaku zwróćcie uwagę nie tylko na neony, ale też na to jak zmienia się w naszym odczuciu struktura symboli płci umieszczonych po prawej stronie pomieszczenia.

Chciałoby się powiedzieć, że jednym z wielu beneficjentów path tracingu są ściany. W Cyberpunk 2077 mamy całe mnóstwo budynków, w których światło pada z wielu stron. Jak dotąd ściany miały także słabe oświetlenie na zewnątrz. Szare, bez wyrazu, mam wrażenie, że po tych pikselach najbardziej dało się odróżnić grę od rzeczywistości. Path tracing dodaje im nutkę realizmu.

W Afterlife potrafią dziać się cuda. Path tracing zdecydowanie rozświetla główne pomieszczenie, przez co ciemne metalowe ściany i bar zaczynają faktycznie odbijać światło. Podobnie jak w poprzednich screenshotach, moim ulubionym efektem jest unoszący się dym. W ray tracingu odbija światło dość sztucznie, a path tracing wszystko naprawia.

Zwróćcie uwagę nie tylko na zmieniające się wektory światła, ale na mniejsze detale np. felgi tego auta. Samochody są dobrym obiektem do obserwowania path tracingu także ze względu na cienie. Tutaj różnica w jakości cieni pod autem jest kolosalna. Z kolei światło nie opada na auto z każdego kierunku, a jedynie od frontu. W trybie ray tracingu cały samochód odbija światło, a w path tracingu tego niefajnego efektu już nie ma.

Path tracing to "śledzenie ścieżek" a ray tracing "śledzenie promieni". Chociaż algorytmy obu technik są do siebie zbliżone, to finalne produkty znacznie się różnią. Ray tracing i wszelkie wcześniej wykorzystywane techniki oświetlenia (głównie rasteryzacja) skupiały się na oddzielnie na każdym elemencie związanym ze światłem. Cienie, odbicia i globalne oświetlenie były generowane jedynie częściowo.

Rasteryzacja skupia się na tworzeniu obrazu z jednego punktu widzenia. Nowoczesne procesory graficzne NVIDIA mogą generować ponad 100 miliardów zrasterowanych pikseli na sekundę, tym samym ta technika całkiem dobrze się sprawdza. Jednak daleko jej do perfekcji.

Ray tracing z kolei nie skupia się na tym, co jest widoczne z jednego punktu, ale z wielu punktów jednocześnie i w wielu kierunkach. Już na tym etapie implementowania technik oświetlenia w grach przed NVIDIĄ stanęło wielkie wyzwanie. Śledzenie promieni szybko okazało się być obciążeniem dla GPU i dlatego powstała nowa generacja kart graficznych RTX. Obecnie procesor graficzny może śledzić miliardy promieni na sekundę.

Śledzenie ścieżek nie było dotąd wykorzystywane na większą skalę w grach, ze względu na ograniczenia sprzętowe. Ta technika bardzo obciąża GPU. Jest jednak dobrze znana i często wykorzystywana w kinematografii. Jej przewagą nad śledzeniem promieni jest niemal nieograniczona liczba generowanych promieni światła i poprawna, bardzo zbliżona do realistycznej fizyka cieni, odbić i światła na wszystkich obiektach. Jednym słowem: oddaje rzeczywistość.

Więcej o path tracingu możecie dowiedzieć się ze strony NVIDII.