Il ray tracing^{(Ray tracing)} è una forma avanzata di computer grafica che simula il modo in cui la luce funziona nella vita reale. Può creare grafica computerizzata che sembra veramente fotorealistica.

In passato, il ray tracing era limitato a enormi progetti di computer grafica, come i film in computer grafica di Hollywood^{(Hollywood CG)} . Ora si trova nei giochi per PC^{(PC gaming)} e presto nelle console di gioco di prossima generazione.

Per capire perché questo ha entusiasmato così tante persone, dobbiamo confrontare la grafica ray-tracing con il metodo di rendering grafico tradizionale che è stato utilizzato fino ad ora: la rasterizzazione.

Rasterizzazione vs Ray Tracing^{(Rasterization vs Ray Tracing)}

La moderna computer grafica in tempo reale sembra incredibile! È difficile immaginare che abbia qualcosa a che fare con la grafica 3D di base di venti o trent'anni fa. La verità è che una console come la Playstation 1 e l'attuale Playstation 4 utilizzano lo stesso metodo di base per eseguire il rendering della grafica 3D e quindi metterla sullo schermo 2D.

Questo è noto come rasterizzazione^{(rasterization)} . Un "raster" è un'immagine mostrata come una griglia di pixel, che è esattamente ciò che viene visualizzato sullo schermo. La rasterizzazione^{(Rasterization)} è il processo di conversione di una scena 3D in un'immagine 2D su uno schermo. 

Questo deve essere fatto, perché la scena 3D è, beh, 3D. Ha profondità, quindi gli oggetti virtuali possono spostarsi l'uno accanto all'altro ed essere guardati da qualsiasi punto di vista. Nel processo di rasterizzazione, il computer deve capire come sarebbe quella scena se il tuo schermo fosse fondamentalmente una finestra su quel mondo 3D.

Nella vita reale, una scena ha consistenza e illuminazione^{(texture and lighting)} , nonché forma, profondità e dimensione^{(depth and size)} . Poiché la simulazione della luce ha tradizionalmente richiesto più potenza del computer^{(computer power)} di quella di qualsiasi computer di casa^{(home computer)} , i programmatori hanno creato trucchi e scorciatoie per creare qualcosa che assomigli alla luce, al colore e alla consistenza^{(color and texture)} reali utilizzando questo processo di rasterizzazione.

Il ray tracing^{(Ray tracing)} è, in un certo senso, molto più semplice. Invece di provare a usare una lunga lista di trucchi per creare l'illusione della luce reale, simula invece la luce reale. Ora, quando il computer deve capire come sarebbe la scena vista attraverso la "finestra" dello schermo, esegue semplicemente la simulazione del ray tracing e tutto funziona.

Nel mondo reale, i raggi di luce che entrano nel tuo occhio sono rimbalzati su tutto il resto che stai guardando prima di raggiungere la tua retina. Il ray^(Ray) tracing ottiene lo stesso risultato in modo più efficiente. Lo fa riprendendo "raggi" di luce simulati dalla "fotocamera" e facendolo rimbalzare sulla scena virtuale, raccogliendo informazioni su colore e luminosità^{(color and brightness information)} lungo il percorso. Il tuo schermo rappresenta l'occhio virtuale, quindi vedi un mondo virtuale davvero realistico.

Utilizzando il ray tracing , un'unica tecnica crea oggetti, riflessi, ombre e altri elementi di una scena che sembrano reali. Quel realismo avviene naturalmente come risultato della simulazione, non sono necessari trucchi o scorciatoie!

Dove provare il Ray Tracing^{(Where To Experience Ray Tracing)}

Se vuoi vedere il ray tracing in azione, tutto ciò che devi fare è guardare qualsiasi film moderno che utilizzi la grafica generata dal computer. Se guardi un film in CG^{(CG film)} come Toy Story 4 , tutto ciò che vedi è un prodotto del ray-tracing . 

Se vuoi esplorare un mondo interattivo ray-tracing, al momento c'è solo un gioco in città. La serie RTX di GPU Nvidia^{(RTX series of Nvidia GPUs)} , insieme a videogiochi e app che supportano questa tecnologia. Puoi eseguire alcune applicazioni di ray-tracing con hardware non RTX^{(RTX hardware)} , ma non otterrai buone prestazioni. Assicurati di controllare il nostro articolo sui migliori giochi che mostrano l' hardware RTX^{(RTX hardware)} .

Il problema è che l'hardware RTX^{(RTX hardware)} è ancora piuttosto costoso. Tuttavia, la prossima generazione di console per videogiochi ha una forma di supporto per il ray-tracing. Ciò significa che il mondo dei giochi mainstream potrebbe aiutare a trasformare il ray-tracing nella prossima grande tecnologia di gioco. Tuttavia, se il ray-tracing è così difficile da fare in tempo reale, come lo gestiscono queste nuove GPU^{(GPUs manage)} ?

Come si ottiene il ray-tracing in tempo reale?^{(How Is Real Time Ray Tracing Achieved?)}

Qualsiasi computer può eseguire il rendering di una scena 3D utilizzando il ray tracing. Le persone che lavorano con i pacchetti di rendering 3D lo fanno da anni. Qualsiasi CPU moderna può eseguire i calcoli effettivi necessari per tracciare il percorso della luce attorno alla scena.

Tuttavia, le moderne CPU e GPU^{(CPUs and GPUs)} non riescono a sgranocchiare quei numeri abbastanza velocemente da generare un'immagine in tempo reale. Ad esempio, le enormi fattorie di computer utilizzate per realizzare film come Monsters Inc o Toy Story^{(Inc or Toy Story)} impiegano ore per eseguire il rendering di un singolo fotogramma del prodotto finale. 

I videogiochi moderni, al contrario, devono generare almeno trenta fotogrammi di immagini al secondo per essere considerati riproducibili, con il gold standard attualmente fissato intorno ai 60 fotogrammi al secondo.

Quindi, come possono GPU come la serie Nvidia RTX^{(Nvidia RTX series)} riuscire a utilizzare il metodo di ray-tracing a frame rate riproducibili? La risposta è che non usano il ray^{(t use ray)} tracing per tutto. Almeno non nei titoli moderni.

Il trucco è combinare la grafica tradizionale con il ray-tracing selettivo. Le schede RTX hanno hardware ray-tracing dedicato che si trova insieme a una GPU più tradizionale . In questo modo, il ray-tracing può essere utilizzato per compensare alcune delle carenze dell'hardware grafico tradizionale.

Ci sono ^(are) videogiochi^{(video game)} a cui puoi giocare con una scheda RTX^{(RTX card)} completamente ray-tracing. L'esempio migliore è Quake II RTX . Questo è un videogioco^{(video game)} vecchio di decenni che è abbastanza semplice da rendere possibile il ray-tracing completo in tempo reale. Quando si tratta di applicare il puro ray-tracing agli attuali videogiochi^{(video game)} , tuttavia, ci vorranno ancora anni prima che tale hardware diventi mainstream.

Il Ray Tracing è il futuro?^{(Is Ray Tracing the Future?)}

La risposta breve è sì, il ray tracing è il futuro. La risposta più lunga è che man mano che l'hardware che rende possibile il ray tracing in tempo reale diventa più economico, probabilmente lo vedremo sostituire un po' alla volta il rendering tradizionale. Se la grafica ray-tracing diventa una parte normale della nuova generazione di console, non si tornerà indietro.

Gli sviluppatori possono tranquillamente includere funzionalità di ray-tracing nei loro titoli, perché tutte le piattaforme popolari lo supporteranno. Poiché la grafica ray-tracing è superiore, le stelle si stanno davvero allineando per l'arrivo del ray-tracing su hardware conveniente. Il che significa che il vero fotorealismo potrebbe finalmente essere qui. 

L'altro segno importante che il ray-tracing diventerà un metodo di rendering^{(rendering method)} tradizionale è il modo in cui viene ora incluso negli strumenti comuni che gli sviluppatori utilizzano per creare videogiochi e altre applicazioni 3D. In altre parole, non è più necessario che gli sviluppatori inventino le proprie soluzioni di ray-tracing.

I motori grafici più diffusi come Unreal Engine 4 o Frostbite ora includono il supporto per il ray-tracing con accelerazione hardware RTX . Rendendo molto più probabile che gli sviluppatori lo includeranno come opzione per i loro titoli.

Dovresti acquistare ora il Ray Tracing?^{(Should You Buy Into Ray Tracing Now?)}

Al momento in cui scriviamo, siamo ancora alla prima generazione di hardware per il ray-tracing. Sebbene i prezzi siano scesi, le prestazioni sono ancora piuttosto mediocri. Se sei un hardcore, early adopter, allora c'è molto da apprezzare sul ray-tracing su PC.

Se non sei disposto a spendere centinaia o migliaia di dollari come early adopter, è meglio investire nella prossima generazione di console mainstream che promettono di presentare la tecnologia, o aspettare il successore delle schede della serie RTX 20.^(RTX)

OTT Explains: What Is Ray Tracing?

Ray tracing is an advancеd form of computer graphics that simulates thе way light works in real life. It can crеate computer graphics that look truly photorealistic.

In the past, ray tracing was limited to massive computer graphics projects, such as Hollywood CG films. Now it’s found in PC gaming and soon, next generation gaming consoles.

To understand why this has so many people excited, we need to compare ray-traced graphics to the mainstream graphics rendering method that’s been used until now: rasterization.

Rasterization vs Ray Tracing

Modern real-time computer graphics look amazing! It’s hard to imagine that it has anything to do with the basic 3D graphics from twenty or thirty years ago. The truth is that a console like the Playstation 1 and the current Playstation 4 use the same basic method of rendering 3D graphics and then putting it on your 2D screen.

This is known as rasterization. A “raster” is an image shown as a grid of pixels, which is exactly what your screen displays. Rasterization is the process of converting a 3D scene into a 2D image on a screen. 

This needs to be done, because the 3D scene is, well, 3D. It has depth, so the virtual objects can move past each other and be looked at from any point of view. In the process of rasterization, the computer has to figure out what that scene would look like if your screen was basically a window into that 3D world.

In real life, a scene has texture and lighting, as well as shape, depth and size. Since simulating light has traditionally taken more computer power than any home computer is capable of, programmers have created tricks and shortcuts to create something that looks close to real light, color and texture using this process of rasterization.

Ray tracing is, in one way, much simpler. Instead of trying to use a long list of tricks to create the illusion of real ight, it simulates real light instead. Now when the computer has to figure out what the scene would look like seen through the “window” of your screen, it just runs the ray tracing simulation and it all works out.

In the real world, the rays of light entering your eye have bounced off everything else you are looking at before reaching your retinas. Ray tracing achieves the same result in a more efficient way. It does this by shooting simulated “rays” of light from the “camera” and letting it bounce around the virtual scene, picking up color and brightness information on the way. Your screen represents the virtual eye, so you see a truly realistic virtual world.

By using ray tracing, a single technique creates objects, reflections, shadows and other elements of a scene that look real. That realism happens naturally as a result of the simulation, no tricks or shortcuts needed!

Where To Experience Ray Tracing

If you want to see ray tracing in action, all you have to do is watch any modern movie that uses computer-generated graphics. If you watch a CG film such as Toy Story 4, everything you’re seeing is a product of ray tracing. 

If you want to explore an interactive ray-traced world, there’s currently only one game in town. The RTX series of Nvidia GPUs, along with video games and apps that support this technology. You can run some ray-tracing applications with non-RTX hardware, but you won’t get good performance. Be sure to check out our article on the best games that show off RTX hardware.

The problem is that RTX hardware is still quite expensive. However, the upcoming generation of video game consoles have a form of ray-tracing support. Which means that the mainstream gaming world may help turn ray-tracing into the next major gaming technology. Still, if ray-tracing is so difficult to do in real time, how do these new GPUs manage it?

How Is Real Time Ray Tracing Achieved?

Any computer can render a 3D scene using ray tracing. People who work with 3D rendering packages have been doing it for years. Any modern CPU can perform the actual calculations needed to trace the path of light around the scene.

However, modern CPUs and GPUs can’t crunch those numbers quickly enough to generate an image in real time. For example, the massive computer farms used to make films such as Monsters Inc or Toy Story take hours to render a single frame of the final product. 

Modern video games, by contrast, need to generate at least thirty frames of images every second to be considered playable, with the gold standard currently set around the 60 frames per second mark.

So how can GPUs such as the Nvidia RTX series manage to use the ray-tracing method at playable frame rates? The answer is that they don’t use ray tracing for everything. At least not in modern titles.

The trick is to combine traditional graphics with selective ray-tracing. The RTX cards have dedicated ray-tracing hardware that sits along a more traditional GPU. In this way, ray-tracing can be used to compensate for some of the shortcomings of traditional graphics hardware.

There are video games you can play with an RTX card that are fully ray-traced. The best example is Quake II RTX. This is a decades-old video game that is simple enough that full real-time ray-tracing is possible. When it comes to applying pure ray-tracing to current video games however, it will still be years before such hardware becomes mainstream.

Is Ray Tracing the Future?

The short answer is yes, ray tracing is the future. The longer answer is that as hardware that makes real-time ray tracing possible becomes cheaper, we’ll probably see it replace traditional rendering bit by bit. If ray-traced graphics become a normal part of the new console generation, there will be no going back.

Developers can safely include ray-tracing features in their titles, because all popular platforms will support it. Since ray-traced graphics are superior, the stars really are aligning for the arrival of ray-tracing on affordable hardware. Which means that true photorealism may finally be here. 

The other major sign that ray-tracing will become a mainstream rendering method is how it’s now being included in the common tools that developers use to make video games and other 3D applications. In other words, it’s no longer necessary for developers to invent their own ray-tracing solutions.

Popular graphics engines such as Unreal Engine 4 or Frostbite now include support for RTX hardware-accelerated ray-tracing. Making it much more likely that developers will include it as an option for their titles.

Should You Buy Into Ray Tracing Now?

At the time of writing, we are still at the first-generation of ray-tracing hardware. While prices have come down, performance is still pretty mediocre. If you’re a hardcore, early adopter then there’s plenty to like about ray-tracing on PC.

If you aren’t willing to spend hundreds or thousands of dollars as an early adopter, it’s better to invest in the next generation of mainstream consoles which promise to feature the technology, or wait for the successor to the RTX 20-series cards.

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