Moderna datorspel kan se fantastiskt ut, och i det förflutna såg vi seismiska skift mellan varje konsol och grafikkortgenerering. Det har dock inte varit fallet under de senaste åren, eftersom spel fokuserar mindre på att pumpa i fler polygoner och istället göra små men meningsfulla uppgraderingar med saker som texturkvalitet, upplösning, belysning och visuella effekter verkar.

Ray-tracing ser ut att vara en annan av de till synes blygsamma men potentiellt signifikanta uppgraderingar som kommer att slå spellandskapet inom en snar framtid.

Vad är ray tracing du kanske frågar? Det är ett mycket mer avancerat och livligt sätt att göra ljus och skuggor i en scen. Det är vilka filmer och tv-program som används för att skapa och blanda i fantastiskt CG-arbete med scener i verkligheten. Nackdelen är att strålspårning ofta kräver omfattande servergårdar för att förhandsgranska grafik. Det har varit för mycket att fråga från en realtid, interaktivt videospel som körs på en kompakt låda i ditt hem.

Tja, åtminstone tills nu. På Game Developers Conference, Nvidia, Microsoft och AMD, tillkännagav initiativ som äntligen kommer att möjliggöra raytracing i realtidsspel, vilket innebär bländande effekter och mycket mer fördjupande spelvärldar. Här är en titt på vad du kan förvänta dig, vem är inblandad i den här nya pushen och vad de tar med sig till bordet.

Vad är ray tracing?

Ray tracing är en renderingsteknik som kan producera otroligt realistiska ljuseffekter. I grund och botten kan en algoritm spåra ljusets väg och sedan simulera hur ljuset interagerar med de virtuella objekten som det äntligen träffar i den datorgenererade världen.

Vi har sett att effekterna i spelet blir mer och mer realistiska under åren, men fördelarna med ray-spårning är mindre om själva ljuset och mer om hur det interagerar med världen.

Ray-tracing möjliggör dramatiskt mer levande skuggor och reflektioner, tillsammans med mycket förbättrad genomskinlighet och spridning. Algoritmen tar hänsyn till var ljuset träffar och beräknar interaktionen och samspelet, precis som det mänskliga ögat skulle bearbeta verkligt ljus, skuggor och reflektioner, till exempel. Det sätt som ljuset träffar föremål i världen påverkar också vilka färger du ser.

Med tillräcklig beräkningskraft finns det möjligt att producera otroligt realistiska CG-bilder som nästan inte kan skilja sig från livet. Men det är problemet: även en välutrustad spel PC har bara så mycket GPU-ström att arbeta med, än mindre en modern spelkonsol.

Ray-spårning används i stor utsträckning när man utvecklar datorgrafikbilder för filmer och tv-program, men det beror på att studior kan utnyttja kraften hos en hel servergård (eller cloud computing) för att få jobbet gjort. Och även då kan det vara en lång, jobbig process. Att göra det på flugan har varit alltför beskattat för befintlig spelhårdvara.

Istället använder videospel rasterisering, vilket är ett mycket snabbare sätt att göra datorgrafik. Det konverterar 3D-grafiken till 2D-pixlar för att visas på din skärm, men rasterisering kräver att shaders ska skildra rimligt levande ljuseffekter.

Resultaten ser inte lika bra ut som naturliga eller realistiska som de skulle med ray tracing. Fördelarna med denna teknik verkar förmodligen inte vara individuellt känslig, men de kollektiva förbättringarna kan verkligen höja realismen i interaktiva spelvärldar.

Vem arbetar med strålning?

Microsoft är den största fisken i den här nya videospelsens strålspårdamm, eftersom företaget meddelade DirectX Raytracing (DXR) i DirectX 12 API. De har skapat strukturen för att introducera och beräkna strålar i världen och har gjort det möjligt för utvecklare att börja experimentera med tekniken för att se vad som är möjligt i sina spelmotorer.

Och de är inte ensamma: Microsoft har arbetat med flera av världens största spelmakare och spelmotorskapare för att hjälpa till att introducera raytracing i PC-spel. Electronic Arts 'Frostbite och SEED-motorer kommer att vara kompatibla, tillsammans med den allestädes närvarande Unreal Engine and Unity-motorn som ses över hela branschen.

Skapare kan komma igång med en gång, tack vare en experimental DXR SDK tillgänglig nu. Microsoft kommer att dela ytterligare insikt på GDC 2018 i veckan.

Att ge strålspårning till liv i spel kräver otrolig GPU-kraft, så otroligt nog, leder Nvidia också laddningen. Företagets RTX-teknik utnyttjar ett decennium arbete med grafikalgoritmer och GPUer, och de arbetar nära Microsofts DXR API för att snabbt få utvecklare att snabbt komma framåt.

Enligt Nvidia kommer "algoritmer av filmkvalitet" och uppdateringar till deras GameWorks API att leverera belysning, reflektioner, skuggor och relaterade effekter med en tidigare osynlig nivå av trovärdighet. Och Nvidias inkommande Volta-klass GPU kommer naturligtvis att vara kompatibla.

Och AMD kommer inte att vara kvar, heller. De har inte delat lika mycket som Nvidia än så här i skrivandet, men de har meddelat "realtids-strålning" -funktioner via sin ProRender-återgivningsmotor och Radeon GPU Profiler 1.2. AMD: s meddelande verkar emellertid mindre fokuserat på spel just nu och mer om att förbättra utvecklarens arbetsflöden och resultat med en blandning av strålning och rasterisering.

När kommer vi se fördelarna?

Medan AMDs tillvägagångssätt inte verkar riktad mot spel ännu, är samma slags blandat tillvägagångssätt troligen det vi ser i spelvärlden att börja. Som Microsofts officiella blogginlägg föreslog, kommer DirectX Raytracing att "komplettera nuvarande renderingstekniker."

Det kommer med andra ord att göra några förbättringar över rasterisering, men ersätter inte den fullständigt. Även morgondagens GPU är förmodligen inte helt upp till den uppgiften. Men ray tracing kommer att vara ett annat verktyg i spelutvecklarens verktyg, och en som kommer att bli allt viktigare med tiden.

Microsoft föreslår att ray tracing kommer att få mer fokus "under de närmaste åren" för saker som rasterisering bara inte utmärker sig, inklusive global belysning. "I slutändan kan ray-tracing helt ersätta rasterisering som standardalgoritmen för att göra 3D-scener," avslutar posten.

Det är en avlägsen möjlighet, men det här är viktiga steg i rätt riktning. Nvidias nya tekniska demonstrationer visar att företag som Remedy Entertainment (Quantum Break) och Epic Games (Fortnite) redan lär sig insatserna för ray-tracing och levererar bländande resultat.

Det verkar som möjligt att vi ser att raytracing börjar rinna ut i spel som körs på avancerade GPU-enheter (som Nvidias Volta-serie) inom en snar framtid, kanske senare i 2018. Inget är konkret än.

För tillfället är det dock spännande att tro att denna efterlängtade förmåga äntligen ligger i horisonten - och det kommer bara att hjälpa till att överbrygga klyftan i grafisk trohet mellan interaktiva världar och den typ av otroligt CGI-arbete som ses på den stora skärmen.

Vi är på plats på Game Developers Conference (GDC) i San Francisco i veckan som täcker det senaste inom spel, från mobil och konsoler till VR-headset. Fånga upp senast från GDC 2018 än så länge!

  • Turing kan vara namnet på Nvidias nästa generation grafikkort