Dossier sur le Raytracing :

Nous avons découvert en 2018 la génération Turing : les RTX 2000 de Nvidia, qui offrent de belles performances graphiques dans les jeux vidéo et apportent de nouvelles solutions de rendus. Elles ont aussi démocratisées une technologie qui améliore grandement le rendu des scènes : le raytracing, c'est ce que nous allons donc voir dans cet article.

Quelles différences avec la rasterisation ?

La rasterisation est l'autre méthode de calculs de rendus, c'est d'ailleurs cette solution qui avait été choisie pour être utilisée dans les jeux vidéo. Pourquoi ce choix ? La rasterisation demande moins de calculs que le raytracing, mais, en contre partie, offre un résultat moins réaliste aussi.
Tout part de la méthode de projeté des rayons de la lumière :

Rasterisation :

Avec la rasterisation les rayons partent de la source de lumière vers les objets de la scène, puis le moteur physique du jeu va calculer les réflexions de la lumière sur ces objets en fonction de leurs propriétés de surface (de l'acier ne réfléchit pas comme du bois par exemple). Le joueur observe donc la scène, et peut se rendre compte que certains principes physiques ne sont pas respectés. En effet, par soucis de performance, les développeurs de jeux doivent choisir ce qui réfléchit ou non la lumière, pour ne pas nuire à la fluidité. Cela rend souvent moins réaliste les scènes du jeu.
De plus, les calculs du moteur physique sont réalisés sur la réflexion de la lumière mais pas sur les ombres ou la réfraction ce qui n'améliore pas le réalisme.

Raytracing :

Pour ce qui est du raytracing, c'est l'inverse : c'est la caméra du joueur qui projette les rayons qui vont vers les objets de la scène, ça permet de calculer ce qui ne pouvait l'être avec la rasterisation : l'ombre, la réfraction et la réflexion. Les rayons se créent maintenant en temps réel en fonction de ce que le joueur regarde. Cela permet de faire des calculs d'une grande précision, et les rayons vont jusqu'à la source de lumière de cette façon. Les principes physiques de la lumière sont mieux respectés pour plus de réalisme.
Ce principe reprend un peu les pensées des philosophes Grecs à l'Antiquité avec la théorie de l'émission qui soutenait que les yeux envoyaient eux-même la lumière sur les objets.
Le raytracing offre bien plus de réalisme aux yeux du joueurs qui pourra observer les réflexions importantes de la lumière sur les objets, ce qui était nettement plus difficile à réaliser avec la rasterisation.

Nvidia RTX : Turing

En août 2018, le concepteur de cartes graphiques Nvidia annonçait l'arrivée imminente de sa nouvelle architecture GPU : nommée Turing, en l'hommage au célèbre cryptologue et mathématicien anglais qui fit avancer notamment l'Intelligence Artificielle, point important de cette architecture.
En effet, en plus d'apporter des coeurs dédiés aux lancers de rayons, Nvidia propose aussi des unités de calculs qui sont utilisées par les IA, les fameux Tensors Core.

Le raytracing est une grande évolution en matière de gaming, il rend les jeux plus beaux mais est aussi plus simple à utiliser que la rasterisation.
Car oui, les miroirs et autres surfaces réfléchissantes demandaient de l'ingéniosité de la par des développeurs de jeux vidéo car le principe même de ces reflets était complexe, alors qu'ils sont naturels avec le ray tracing. Mais tout n'est pas rose au pays des reflets et des réflexions : les jeux compatibles ne sont pas très nombreux et la puissance graphique nécessaire à les faire tourner correctement (60 images par seconde) est très importante. En effet, n'espérez pas pouvoir jouer confortablement en RT (ray tracing) activé avec une simple 2060. Cela pose de gros problèmes quand même car des cartes nettement plus haut de gamme ont du mal à fournir un taux de FPS décent dans des définitions plus importantes que le classique FullHD.

Nvidia, conscient du problème majeur de performance, nous propose donc une nouvelle technologie lié à l'IA et propulsée grâce aux Tensors Core : le DLSS qui permet, sans trop entrer dans les détails, d'augmenter la fluidité d'un jeu. De plus, cela diminue grandement l'aliasing que l'on appelle crénelage en français. Le DLSS permet de gagner environ 50 % de performance supplémentaire dans les jeux compatibles. À sa sortie, le DLSS était parfois critiqué : il dégradait légèrement les jeux quand l'option était active. Nvidia a donc mis à jour son système pour proposer des améliorations visuelles, c'est le DLSS 2.0 qui corrige les erreurs de jeunesse de la première version. Du coup, avec l'option DLSS, un possesseur d'une RTX 2060 Super peut se permettre d'activer le raytracing dans les jeux en observant une chute moins importante de ses FPS.

AMD et l'avenir des RTX :

Mais que fait le principal concurrent de Nvidia dans tout ça ? AMD ne penserait-il pas que le ray tracing soit l'avenir ? Bien sûr que si, mais on découvrira ça avec leurs nouvelles générations de cartes graphiques sorties en fin d'année, les RX 6000 qui s'annonce déjà comme des féroces concurrentes aux RTX de Nvidia. Car AMD fournit déjà Sony et Microsoft pour leurs consoles de salon qui gèreront le ray tracing. La nouvelle génération Ampere de Nvidia quant à elle nous apportera bien plus de puissance pour le ray tracing et un DLSS toujours plus optimisé et puissant. Il faut bien se faire une raison, l'avenir des cartes graphiques est dans le raytracing au vu de l'avantage évident que cette technologie offre pour la réalisation de jeux photoréalistes.