Seltsame Geschöpfe (Atomic Heart)

Hierbei handelt es sich nicht etwa um einen CGI-Kino-Epos aus dem Hause Pixar, sondern um Szenen aus einem Videospiel namens »Atomic Heart«.

Seltsame Gestalten basteln an noch seltsameren Gerätschaften herum, während wabernde Objekte, die aussehen wie große Wassertropfen, scheinbar schwerelos durch den Raum schweben. Das Licht in ihrem Inneren taucht die Umgebung in eine surreale Stimmung. Was uns dabei aber am meisten beeindruckt, ist der Umstand, dass es sich hier um kein CGI-Kino-Epos aus dem Hause Pixar handelt, sondern um Szenen aus einem Videospiel namens »Atomic Heart«.

Die atemberaubenden Reflexionen, das faszinierende Zusammenspiel von Licht und Schatten – es ist kaum zu glauben, dass diese Pracht in Echtzeit berechnet wird. Möglich wird das erst durch NVIDIAs RTX-Technologie, die in den neuen Grafikkarten der GeForce-RTX-2070- und 2080-Serie zum Einsatz kommt. Endlich können sich Gamer an dem Heiligen Gral der 3D-Bildberechnung erfreuen: Raytracing in Echtzeit. Dabei wird das physikalische Verhalten des Lichts absolut naturgetreu simuliert und Rendering in Kinoqualität ermöglicht.

Auf dem Papier mag das vielleicht nicht sonderlich spektakulär klingen, zumal Raytracing ja schon seit Jahren existiert. Bis dato ließ sich das Ganze aber nur in vorberechneten Computer-Animationen realisieren und eben nicht live in Echtzeit. Schon verrückt irgendwie: Was früher die Rechenleistung riesiger Serverfarmen in Anspruch nahm, lässt sich heute von einer einzigen RTX-Grafikkarte erledigen.

Reflexion im Auge mit NVIDIA RTX (Battlefield V)
Dank NVIDIA RTX kann Battlefield V mit authentischen Spiegelungen von Flammen und Explosionen beeindrucken

Tatsächlich ist die Berechnung eines Bildes mittels Raytracing extrem anspruchsvoll und unterscheidet sich grundlegend von der Rasterisierung, welche sonst für Computerspiele genutzt wird. Dreidimensionale Objekte in einer Spielwelt verfügen neben der horizontalen X-Achse und der vertikalen Y-Achse auch über eine Z-Achse, welche die Tiefe bestimmt. Jedes 3D-Objekt besteht aus vielen einzelnen Polygonen, die ein Drahtgittermodell ergeben.

Bei der Rasterisierung wird ein Abbild der dreidimensionalen Spielwelt auf ein zweidimensionales Pixelraster projiziert. Objekte, die sich nicht im Sichtfeld des Spielers befinden, werden demnach auch nicht auf dem Raster abgebildet. Das spart eine Menge Rechenleistung, hat aber auch einen großen Nachteil: Dinge, die sich nicht innerhalb des Sichtfelds befinden, werden darin auch nicht berücksichtigt. Das ist vor allem bei Reflexionen und Lichtquellen ein Problem, schließlich sollte sich zum Beispiel eine Fackel auch dann noch in einer Eisenrüstung spiegeln, wenn ihr den Blick abwendet.

Entwickler müssen deshalb bei der Rasterisierung allerlei Tricks anwenden, um dieses Manko auszugleichen. Beim Raytracing sind solche Fakes nicht erforderlich, denn es entspricht größtenteils der Art und Weise, wie wir die Realität wahrnehmen. Lichtstrahlen treffen auf Objekte, werden von ihnen reflektiert und diese Reflexionen landen im menschlichen Auge – wobei Raytracing exakt umgekehrt funktioniert. Deshalb setzt sich der Begriff auch aus den Wörtern »ray« (Strahl) und »tracing« (Verfolgung) zusammen.

Was eigentlich recht simpel klingt, bedeutet einen enormen Rechenaufwand, da ausreichend viele Strahlen für das Rendering verfolgt werden müssen. Zumal sich der Prozess deutlich schwieriger parallelisieren lässt. Kurz: Es ist kein Wunder, dass Echtzeit-Raytracing in Spielen bisher keine Rolle spielte. Dank NVIDIAs RTX-Technologie kann die Grafikrevolution aber endlich durchstarten.

Deep Learning Super Sampling

Echtzeit-Raytracing ist aber nicht die einzige bahnbrechende Neuerung. NVIDIA hat außerdem den neuen Kantenglättungsmodus DLSS (Deep Learning Super Sampling) integriert. Bereits zweifaches DLSS soll eine Darstellungsverbesserung auf dem Niveau von 64-fachem Super Sampling ermöglichen. Die dafür nötigen Berechnungen werden von einem Deep-Learning-Netzwerk vorgenommen und über die Cloud mit dem System des Spielers abgeglichen. Klingt alles ziemlich abgefahren, aber wenn das Ergebnis derart spektakulär ausfällt, dann stört uns das selbstverständlich überhaupt nicht.

Doch viel wichtiger als die technischen Hintergründe ist die Tatsache, dass bereits eine Menge Spieleentwickler an der Implementierung von Realtime-Raytracing und »Deep Learning Super Sampling« arbeiten, um unser Hobby noch schöner zu machen.

Spiele mit Echtzeit-Raytracing

  • Assetto Corsa Competizione
  • Shadow of the Tomb Raider
  • Atomic Heart
  • Battlefield V
  • Control
  • Enlisted
  • Justice
  • JX3
  • MechWarrior 5: Mercenaries
  • Metro Exodus
  • Project DH

Spiele mit DLSS-Support

  • Ark: Survival Evolved
  • Atomic Heart
  • Darksiders 3
  • Mechwarrior 5: Mercenaries
  • Outpost Zero
  • Overkill's The Walking Dead
  • PlayerUnknown's Battlegrounds
  • Remnant: From the Ashes
  • SCUM
  • Dauntless
  • Deliver Us The Moon: Fortuna
  • Fear the Wolves
  • Final Fantasy XV
  • Fractured Lands
  • Hellblade: Senua's Sacrifice
  • Hitman 2
  • Kinetik Islands of Nyne
  • Justice
  • JX3
  • Serious Sam 4: Planet Badass
  • Shadow of the Tomb Raider
  • Stormdivers
  • The Forge Arena
  • We Happy Few