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Unreal Engine: Echtzeit Ray-Tracing-Demo im Star-Wars-Universum

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unreal-engine4Das Motto der diesjährigen Game Developers Conference in San Francisco ist sicherlich der Einsatz von Ray Tracing in Spielen und damit in Echtzeit. Zahlreiche Hard- und Softwarehersteller haben dahingehend entsprechende Technologien und Anstrengungen angekündigt. Darunter NVIDIA mit einer Hardwarebeschleunigung namens RTX für Volta und nachfolgende GPU-Architekturen sowie Microsoft, die mit DXR die entsprechende Grafik-API anbieten.

Neben einigen Engine-Entwicklern haben auch die Benchmark-Entwickler von Futuremark die entsprechende Unterstützung angekündigt. Auch die Unreal Engine unterstützt ein Echtzeit-Ray-Tracing. Nun hat Epic Games ein Video einer Techdemo veröffentlicht. Diese wurde in Zusammenarbeit mit NVIDIA und ILMxLAB (Industrial Light and Magic) erstellt.

Die Star Wars "Reflections"-Demo zeigt zwei Stormtrooper und Captain Phasma, die einen Aufzug betreten. Besonders imposant sind dabei die Reflektion auf der Rüstung Captain Phasma. Um in Echtzeit berechnet zu werden, ist derzeit noch eine Workstation wie NVIDIAs DGX-1 mit vier GPUs notwendig. Ziel ist es aber solche Effekte auf einer einzelnen Grafikkarte auszuführen. Derzeit ist nur die NVIDIA Titan V mit Volta-Architektur mit der entsprechenden Leistung, bzw. Hardwarebeschleunigung ausgestattet.

Wichtigster Faktor ist dabei das Denoising. Dabei werden Bereiche, die bisher nicht oder nicht ausreichend von berechneten Rays abgedeckt sind, künstlich mit den entsprechenden Informationen versehen. Ein Algorithmus bestimmt dabei, welche Informationen hinzugefügt werden. Hier kommen die Tensor Cores der Volta-Architektur ins Spiel, die für diesen Zweck eine besonders hohe Leistung bieten.

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Ein vollständiges Ray Tracing in Echtzeit wird aber auch mit NVIDIAs RTX und Microsofts DXR nicht möglich sein. Je nach Auflösung, Szene und gewählten Effekten sprechen wir von mehreren Milliarden Rays pro Frame und bis zu mehreren Millionen Rays pro Pixel. Komplette Renderings mittels Ray Tracing können pro Frame dann gerne mehrere Stunden benötigen. Daher konzentrieren sich die nun vorgestellten Techniken auch auf einzelne Bereiche wie Reflektionen, Schatten und Beleuchtungseffekte.