"Ray-Tracing ist DIE Revolution in Sachen Grafik!” – So zumindest tönt es seitens der Hersteller, die uns den heiligen Gral der Grafiktechnologie jedes Jahr aufs Neue schmackhaft machen wollen. Zugegeben: Auch ich habe mich davon anstecken lassen.
Als die ersten Ray-Tracing-Tech-Demos über meinen Bildschirm flimmerten, war für mich klar, dass ich die Technik unbedingt auch in Spielen bestaunen muss – Konsole, PC, egal worauf! Diese Begeisterung hält bis heute an, auch wenn die Methode zur präzisen Lichtstrahlenkalkulation so gut wie nie Verwendung findet und in vielen Fällen nur halbherzig umgesetzt ist. Ausnahmetitel gibt es aber trotzdem und die haben es in sich!
Das ist Ray-Tracing:
Bei Ray-Tracing wird in Echtzeit verfolgt, welchen Weg Lichtstrahlen in einer Szene nehmen. Punkte, mit denen sie kollidieren, werden entsprechend eingefärbt, der Lichtstrahl wird davon aber auch beeinflusst - sowohl in der Richtung, die er von dieser Stelle an nimmt, als auch in seinen Farbeigenschaften.
Springt direkt zu späteren Punkten im Artikel:
- Eine Marketing-Blase mit Anlauf
- Das muss passieren, damit Ray-Tracing massentauglicher wird
- Muss es überhaupt Ray-Tracing sein?
Angst vor dem eigenen Spiegelbild in Control
10:13
Control - Test-Video: Wahnsinn allein reicht noch nicht
- Erscheinungsjahr: 2019, 2021 (Ultimate Edition für die neue Generation)
- Entwickler: Remedy
- Versionen mit Ray-Tracing: PC, PS5, Xbox Series X, Switch (Cloud-Version)
Control ist der erste Titel, den ich mit Ray-Tracing erlebt habe, und gleichzeitig das Nonplusultra. Ich habe mich fast zu Tode erschrocken, als wie aus dem Nichts das täuschend echte Spiegelbild der Protagonistin in einer Scheibe vor mir auftauchte.
Für mich ist diese Art der Spiegelung auch noch immer die beste Möglichkeit, um Ray-Tracing-basierte Reflexionen für Spieler*innen “greifbar” zu machen. Control unterlief ständig meine Sehgewohnheiten, indem es die neue Technologie genau dort einsetzte, wo ich sie nicht erwartete. Zum Beispiel auch bei eigentlich eher wenig reflektierenden Materialien wie Holz oder Stein.
Nachdem ich mich nach einiger Zeit jedoch mit den Spiegelungen arrangiert hatte, nutzte ich glattpolierten Gänge des “Ältesten Hauses”, um hinter Ecken zu lunzen und Feinde zu erspähen. Ray-Tracing hat in Control also nicht nur visuelle, sondern auch spielerische Auswirkungen.
Perfekte Beleuchtung in Metro Exodus
10:27
Metro: Exodus - Test-Video zum Ego-Shooter
- Erscheinungsjahr: 2019, 2021 (Upgrade für die neue Generation)
- Entwickler: 4A Games
- Versionen mit Ray-Tracing: PC, PS5, Xbox Series X, Xbox Series S
Der dritte Teil der Metro-Reihe erhielt letztes Jahr ein Ray-Tracing-Upgrade, das sich vornehmlich um die Lichtverhältnisse der postapokalyptischen Spielwelt kümmert. Kein Spiel bietet eine dermaßen glaubwürdige und dabei hochgradig dynamische Beleuchtung wie Metro Exodus. Warmes Sonnenlicht durchflutet verlassene Gebäude, angestrahlte Oberflächen färben Reflexionen je nach ihrer Beschaffenheit ein – realistischer geht es derzeit nicht!
Dabei müssen wir keinerlei Performance-Einbußen hinnehmen: Metro Exodus läuft trotz Ray-Tracing mit konstanten 60 Bilder pro Sekunde. Damit PS5 und Xbox Series X die irre Rechenlast stemmen können, wurde die Auflösung zum Teil drastisch auf unter 1440p reduziert. In meinen Augen handelt es sich dabei jedoch um einen Einschnitt, den man verschmerzen kann, da Ray-Tracing einen nie dagewesenen Realismus erzeugt.
In meinem Tech-Check gehe ich auf sämtliche Vor- und Nachteile von Ray-Tracing in Metro Exodus ein:
Das erste, reine Konsolen-Highlight - Ratchet & Clank: Rift Apart
16:09
Ratchet und Clank: Rift Apart ist ein Muss für PS5-Besitzer
- Erscheinungsjahr: 2021
- Entwickler: Insomniac Games
- Versionen mit Ray-Tracing: PS5
Hätte man mich im Vorfeld gefragt, welche Reihe sich auf den ersten Platz der Technik-Rangliste unter den PS5-Exclusives schieben wird, wäre ich im Leben nicht auf Ratchet & Clank gekommen. Insomniac Games zeigt mit Rift Apart aber nicht nur, dass sich die pfeilschnelle SSD für übergangslose Teleportationen nutzen lässt, sondern auch, was die PS5 in Sachen Ray-Tracing auf dem Kasten hat.
Rift Apart beschränkt sich zwar “lediglich” auf Reflexionen, diese findet man dafür aber auch auf Oberflächen, auf denen man sie nicht vermuten würde. Darunter zählen gekrümmte Glasflächen an Haltestellen, gewölbte Fenster in einem Nachtclub und sogar die Augen der beiden Hauptfiguren. Die Verzerrungen, die dadurch entstehen, sind ein außergewöhnlicher Hingucker.
Auch zu Ratchet & Clank: Rift Apart haben wir einen Tech-Check für euch parat:
Die größten Spiele mit Ray-Tracing: Marvel’s Spider-Man Remastered und Miles Morales
12:55
Marvel's Spider-Man: Miles Morales - Ein Muss zum PS5-Launch
- Erscheinungsjahr: 2020, 2022 (PC)
- Entwickler: Insomniac Games
- Versionen mit Ray-Tracing: PC, PS5
Insomniac Games die Zweite beziehungsweise Dritte: Natürlich darf auch Marvel’s Spider-Man nicht fehlen. Sowohl in dem Spin-Off Miles Morales als auch im Remaster des Erstlings können präzise Reflexionen der Spielwelt in den Glasfassaden der Hochhäuser New Yorks bestaunt werden.
Dem Team gelingt dabei ein Kunststück, das wir so noch nicht wieder gesehen haben – in keinem anderen Spiel sind die reflektierenden Oberflächen derart riesig! Noch dazu handelt es sich um einen Open World-Titel. Dass selbst weit entfernte Gebäude noch in den spiegelnden Fenstern auftauchen, ist eine unglaubliche Leistung.
High-Speed-Action trotz Ray-Tracing in DOOM Eternal
4:25
Doom Eternal - Raytracing Upgrade Grafikvergleich | Xbox Series X 4K Gameplay
- Erscheinungsjahr: 2020, 2021 (Ray-Tracing-Upgrade)
- Entwickler: id Software
- Versionen mit Ray-Tracing: PC, PS5, Xbox Series X
Die Spiele von id Software gehörten schon immer zur Speerspitze in Sachen Grafik und DOOM Eternal ist dabei keine Ausnahme. Die visuelle Qualität war bereits zur Veröffentlichung ungemein hoch, nach einigen Monaten wurde aber noch ein Upgrade für die Xbox Series X und die PS5 nachgereicht, mit dem sich der Ego-Shooter in den Technik-Olymp katapultierte.
Todschicke, absolut präzise Reflexionen zieren metallene Oberfläche, etwa die blutverschmierten Wände einer Kultistenbasis oder auch den Lauf unserer Schrotflinte. Reflektierende Materialien sind zwar keine Seltenheit und auch in Spielen wie dem Resident Evil 3 Remake, Devil May Cry 5 und Observer: System Redux zu finden, Doom Eternal gelingt jedoch das Kunststück, eine hundertprozentig stabile Framerate von 60 fps zu bieten – und das bei einer Auflösung von 1800p, also fast 4K!
Doom Eternal verliert daher selbst mit der neuen, extrem aufwendigen Technik nicht an Tempo. So wie es sich für einen zünftigen Arcade-Shooter auch gehört!
Simpler ist automatisch besser: Quake 2 RTX, Portal with RTX und Minecraft
- Erscheinungsjahr: 2019 (Quake 2), 2022 (Portal), 2020 (Minecraft)
- Entwickler: id Software (Quake 2), Valve (Portal), Mojang Studios (Minecraft), Nvidia LightSpeed Studios (Ray-Tracing-Upgrades)
- Versionen mit Ray-Tracing: PC (alle drei)
Okay, hier muss ich ein wenig schummeln und den Konsolenbereich verlassen. Eines der ersten Spiele, bei dem für mich klar wurde, dass so die Zukunft aussieht, war der (25 Jahre alte!) Shooter-Oldie Quake 2, der von Nvidia die neue Technik erhalten hat.
Seit gut drei Jahren kehre ich immer wieder zu dem Spiel zurück, da die realistisch via Ray-Tracing hergestellten Lichtverhältnisse und Reflexionen in der grafisch simpel gehaltenen Umgebung unglaublich gut zur Geltung kommen. Kein Wunder, schließlich lenken keine anderen Effekte von der tollen Technik ab.
Diese Herangehensweise funktioniert auch in den um Ray-Tracing erweiterten Versionen von Portal und Minecraft prächtig. Dank der einfach gehaltenen Designs mit ihren kontrastreichen Farbpaletten kann die präzise Lichtsimulation stimmungsvolle, perfekt schattierte Klötzchenwelten oder eben ein rätselgespicktes Versuchsgelände inszenieren.
Dank Ray-Tracing könnte man denken, dass Portal für diese Generation entwickelt wurde, dabei ist es 15 Jahre alt.
Eine Marketing-Blase mit Anlauf
In den genannten Spielen kann Ray-Tracing sein Potenzial zwar ausschöpfen, die Titel stehen allerdings recht allein auf weiter Flur. In der Praxis machen nämlich zahlreiche Faktoren eine Implementierung von Ray-Tracing schwierig:
- Es gab für eine lange Zeit keine ausgereiften Werkzeuge für Entwickler*innen. Ray-Tracing wurde in einige Spiele-Engines integriert, muss aber von Hand optimiert werden, um die Performance eines Titels nicht komplett ins Wanken zu bringen. Für diese Optimierungsarbeiten mussten erst entsprechende Tools geschaffen werden.
- Entwickler*innen müssen noch Erfahrungen sammeln, wie Ray-Tracing am besten in ihren Spielen eingesetzt werden kann. Da Ray-Tracing bisher keine Rolle spielte, sind viele der derzeitigen Implementierungen als Experimente einzuordnen. Große Auswirkungen auf das Spielerlebnis haben sie zum Großteil nicht.
- Ray-Tracing gilt eher als optionales Feature, das nach der Veröffentlichung oder am Ende der Entwicklungsphase hinzugefügt wird. Dort fungiert es dann als Hybrid-Lösung zusammen mit klassischen Render-Techniken. Auf diese haben fast alle Studios auch ihre Arbeitsabläufe abgestimmt, Ray-Tracing zählt noch nicht als essenzielles Kernelement. Das wird sich in den nächsten Jahren auch nicht ändern, denn…
- Die Performance rauscht ungebremst in den Keller. Eine praktische Nutzung von Ray-Tracing wird seit Jahrzehnten theoretisiert, sie war aufgrund des exorbitanten Rechenaufwands aber bis 2018, als Nvidia die ersten Grafikkarten mit RT-Beschleunigern ankündigte, ausgeschlossen. Auch wenn Entwickler*innen mittlerweile mit entsprechender Hardware und Optimierungen planen können, die Rechenlast ist weiterhin enorm hoch.
- “Klassische” Render-Techniken sind viel ausgereifter. Ray-Tracing ersetzt in den meisten Fällen Verfahren, die über viele Jahre hinweg perfektioniert wurden. Besonders bei linearen, statischen Spielwelten erreichen Entwickler*innen bereits ein Qualitätslevel, bei dem Ray-Tracing-Schatten oder eine korrekt simulierte Beleuchtung gar nicht auffallen würden. Zumeist ist es nur die zusätzliche Dynamik (zum Beispiel bei Spiegelungen), die überhaupt auf Ray-Tracing hinweist.
Das muss passieren, damit Ray-Tracing massentauglicher wird
In den nächsten Jahren werden Skalierungsverfahren die Grafiktechnik bestimmen, schließlich bewirken sie einen deutlichen Anstieg bei den Bildwiederholraten. Das kommt auch Ray-Tracing zugute, da die Rechenlast der Lichtsimulation exponentiell mit der Auflösung eines Spiels zunimmt.
Auf den Konsolen könnte AMDs FSR-Technologie der Schlüssel zum Erfolg sein. Unter Zuhilfenahme eines Algorithmus, der Bildinformationen aus vorherigen Frames verwendet, wird ein hoch aufgelöstes Bild aus einem kleineren generiert.
Wie gut die Technik bereits funktioniert, könnt ihr hier nachlesen:
Besserer Umgang mit Ray-Tracing: Wo "Ray-Tracing" draufsteht, ist nicht zwangsläufig Ray-Tracing drin. Wen kümmert es zum Beispiel, wenn Schatten in der Garage von Forza Horizon 5 korrekter geworfen werden? Oder sie in Titeln wie Cyberpunk 2077, Deathloop und GTA 5 minimal höher aufgelöst sind?
Dass Ray-Tracing in GTA 5 angeschaltet wurde, merkt man fast nur an der sinkenden Framerate.
Der visuelle Unterschied ist in den meisten Titeln mit Ray-Tracing verschwindend gering, die Bildwiederholraten aber weit unter gut spielbaren 60 fps. Entwickler*innen sollten daher vorsichtiger abwägen, wo sich Ray-Tracing tatsächlich lohnt, und einen spielerischen Mehrwert im Blick haben.
Muss es überhaupt Ray-Tracing sein?
In jüngster Zeit werden immer mehr Alternativtechniken praxistauglich, die auf den Prinzipien von Ray-Tracing beruhen, aber nicht so viele Ressourcen in Beschlag nehmen. Ein Beispiel ist die Unreal Engine 5, die mit "Lumen" ein Verfahren nutzt, das viele, rechenintensive Aufgaben vorab erledigt. Darunter etwa die farbliche Beschaffenheit der Materialien, auf die ein Lichtstrahl prahlt, sowie eine genaue Priorisierung, in welchen Bereichen sich überhaupt Lichtkalkulationen lohnen.
In The Last of Us Part 1 verwendet Naughty Dog außerdem eine eigene Technik, die schicke Reflexionen ermöglicht und laut eigenen Aussagen eine Abwandlung des Grundkonzepts von Ray-Tracing ist. Mehr dazu in unserem Tech-Check:
Diese Weiterentwicklungen zeigen gut, welche Auswirkungen Ray-Tracing auf die Grafiktechnik hat, auch wenn wir sie nur selten effektvoll zu Gesicht bekommen. Die Ankündigung von Ray-Tracing als Verkaufsargument der aktuellen Konsolengeneration kam jedoch zu früh, nämlich zu einem Zeitpunkt, an dem noch gründlich an der Technologie geforscht und mit ihr experimentiert wurde. Irgendwann wird sie aber aus den Kinderschuhen heraustreten. Fragt sich nur noch, wann das passiert.
Wo habt ihr Ray-Tracing bisher am meisten genossen? Gibt es einen Titel mit Ray-Tracing, auf den ihr euch besonders freut?
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