Als Raytracing während der 2000er-Generation von Nvidia herauskam, habe ich dies noch belächelt. Realistische Licht- und Schatteneffekte kosten schließlich enorm viel Leistung und die damaligen Grafikkarten waren gerade mal ein kleiner Vorläufer für diese Technologie. Ab den RTX-Grafikkarten der 3000er-Generation änderte sich das spürbar und spätestens mit einer RTX 4080 Super oder RTX 4090 können Sie das Maximum aus 4K und Raytracing herausholen. Mal sehen, was uns mit der RTX 5080 oder 5090 erwartet. Vielleicht können wir in Spielen dann endlich die Vorzüge von Pathtracing vollkommen genießen.
Frank Stöwer 
Veronika Maucher 
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Die Geschichte von Raytracing
Das Konzept des Raytracings hat seine Wurzeln im 16. Jahrhundert, als der berühmte Astronom Johannes Kepler versuchte, die Entstehung von Bildern im menschlichen Auge zu erklären. Seine Erkenntnisse über Lichtstrahlen und deren Verhalten legten den Grundstein für das Verständnis, wie Bilder entstehen und wahrgenommen werden. Diese frühen Überlegungen zur Lichtausbreitung und Bildwiedergabe sind bemerkenswerterweise Vorläufer der modernen Raytracing-Technologie.
Die wahren Anfänge reichen aber bis in die 1960er-Jahre zurück, als die ersten Experimente in diesem faszinierenden Bereich durchgeführt wurden. Der erste Algorithmus, der sich mit dieser Technik beschäftigte, hat also bereits eine lange Geschichte hinter sich. Doch das Raytracing, wie wir es heute kennen – insbesondere im Gaming-Bereich – ist deutlich jünger. Erst in den letzten Jahren hat diese Technologie ihren Durchbruch auf dem Markt gefeiert. Von seinen bescheidenen Anfängen bis zur heutigen Ausgereiftheit wurde Raytracing kontinuierlich weiterentwickelt, wobei vor allem Forscher aus der Optik entscheidende Fortschritte erzielt haben.
Das ist Raytracing
Raytracing ermöglicht es, im Spiel indirektes Licht für Sie darzustellen, das über Ecken reflektiert wird, sowie halbtransparente Objekte, durch die Licht hindurchscheint. Auch realistische Schatteneffekte werden erzeugt. Diese Elemente tragen dazu bei, dass die gesamte Spielwelt viel lebensechter und authentischer wirkt.
Übersetzt bedeutet Raytracing (RT) ganz einfach Strahlenverfolgung. Im echten Leben können wir Dinge vor uns nur dank unserer Netzhaut betrachten, indem Lichtstrahlen auf diese reflektieren. Die natürliche Berechnung, wie Lichtstrahlen von der Oberfläche reflektiert werden, kosten natürlich eine immense Leistung. Deshalb würde ich mal behaupten, dass diese Technologie vor allem zusammen mit einer 4K-Auflösung längst nicht in der Mitte der Gesellschaft angekommen ist.
Erkennen Sie den Unterschied? Die Äste der Bäume werden im RT-Modus deutlich echter auf dem Turm durch das Licht reflektiert. Insgesamt sieht auch das Bild stimmiger aus.
Ohne RT fallen viele Details weg, die eine Welt umso eindrucksvoller darstellen könnten. Hier sehen Sie, dass die einzelnen Äste nicht so gut zu erkennen sind, da die Schatteneffekte deutlich schlechter ausfallen.
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Wo wird Raytracing noch verwendet?
Die Lichtberechnung hat sich in der Welt der animierten Filme und Werbespots seit geraumer Zeit als äußerst effektiv erwiesen. Hierbei kommen oft leistungsstarke Serverfarmen zum Einsatz, die enorme Rechenkapazitäten bereitstellen. Im Film können große Rechnerfarmen über Wochen hinweg komplexe Szenen rendern, um prächtige visuelle Effekte zu erzeugen. In Spielen hingegen muss all dies in Echtzeit geschehen, was eine enorme Herausforderung darstellt. Die Grafikhardware muss kontinuierlich Berechnungen durchführen, um die Grafik darzustellen, während das Spielgeschehen ununterbrochen weiterläuft.
Auch Architekten greifen auf die Technik des Raytracings in ihrer Grafiksoftware zurück, um bei der Gestaltung von Gebäuden und Räumen eine möglichst lebendige und authentische Darstellung von Reflexionen, Texturen und Schatten zu erzielen.
Was unterscheidet Pathtracing zum Raytracing?
Pathtracing wird bei 3D-generierten Filmen schon lange eingesetzt. Es ist deutlich immersiver als Raytracing. Während beim „Raytracing“ die Lichtstrahlen einzeln simuliert werden, geht das „Pathtracing“ einen Schritt weiter und betrachtet die Wechselwirkungen dieser Strahlen in einem komplexeren Netzwerk. Hierbei wird jeder Lichtstrahl nicht nur simuliert, sondern auch potenziert, was zu einer noch realistischeren Darstellung von Licht und Schatten führt. Diese Technik erzeugt formidable Belichtungsartefakte, die besonders auffällig sind, wenn Licht auf glatte Oberflächen trifft und sich in ihnen spiegelt, um dann auf den Boden reflektiert zu werden. Das Ergebnis sind lebendigere Szenen mit nuancierten Lichtspielen und einer Tiefe, die das visuelle Erlebnis erheblich bereichert.
Komplexe Spielwelten wie Cyberpunk 2077 sind zusammen mit Pathtracing sehr grafikintensiv, was Ihnen enorm Leistung abverlangt. Ich zeige Ihnen zwei Bilder zur Veranschaulichung. Zwar sind auf den ersten Blick keine signifikanten Unterschiede zu erkennen – aber bekanntlich steckt der Teufel im Detail, also schauen Sie genau hin.
Beim normalen Raytracing können Sie bereits verbesserte Beleuchtungseffekte erkennen.
Beim Pathtracing sehen diese noch intensiver aus, was sie insbesondere links erkennen können. Schatten und Licht ist viel stärker im Einklang und ähnelt immer mehr den realen Lichtverhältnissen in unserer Welt.
Es gibt auch weniger hungrige Spiele wie Quake 2 RTX, die nicht so viele Details aufweisen, aber mit Pathtracing bereits deutlich besser aussehen. Wann diese Technologie immer mehr bei den Spielen vertreten sein wird, kann noch keiner so wirklich vorhersehen. Aber ich bin mir sicher, dass viele Entwickler bereit dazu sind, bessere Beleuchtungs- und Schatteneffekte zu kreieren. Vor allem, wenn die neue RTX 5000er-Generation auf der Matte steht.
Nun gehe ich für Sie auf die DLSS-Technologie ein, die in den letzten Jahren massive Sprünge hingelegt hatte und sich stetig weiter verbessert.
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Was ist DLSS?
DLSS ist eine Upcaling-Technologie von Nvidia. Ausgeschrieben steht es für „Deep Learning Super Sampling“. Das Spiel wird zunächst in einer niedrigeren Auflösung von der Grafikkarte berechnet, was aufgrund der reduzierten Pixelanzahl äußerst ressourcenschonend ist. Mithilfe von KI und den RTX-Tensor-Kernen wird das Bild hochskaliert. Die Folge ist, dass das Bild in etwa genauso detailreich wie die native Version ist und ihr deutlich mehr FPS bekommt. Viele Spieler erkennen keinen Unterschied zum nativen Bild und ich sehe selbst auch kaum Unterschiede.
DLSS ist wirklich bemerkenswert, denn nur dank der Technologie war es mir selbst möglich, mit der RTX 3090 von Nvidia in 4K mit Raytracing-Effekten Cyberpunk 2077 flüssig zu spielen. Ohne DLSS wäre ich im Schnitt nur bei 30 Frames gewesen.
Mit DLSS 3.5 kam Ray Reconstruction
DLSS 3.5 greift auf die gleichen Bewegungsvektoren zurück, die auch bei der herkömmlichen Frame-Generierung zum Einsatz kommen, um die fehlenden Lichtstrahlen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bildern präzise zu rekonstruieren. Dabei nutzt es wertvolle Daten aus der Spiel-Engine, um einen tieferen Einblick in die bevorstehenden Bilder zu gewinnen. Die KI wurde darauf trainiert, zwischen unpassenden und passenden Pixeln zu unterscheiden, was es ermöglicht, mehr Details im finalen Bild hervorzuheben. Anstatt einfach nur ein harmonisch wirkendes Gesamtbild zu erzeugen, sorgt diese Technik dafür, dass feine Nuancen und Details klarer zur Geltung kommen und das visuelle Erlebnis noch beeindruckender wird.
Frame Generation der RTX 40er-Serie
Wenn Sie eine RTX-Grafikkarte aus der 4000er-Generation besitzen, können Sie bereits die brisante Technologie nutzen, die immer noch exklusiv für diese Generation existiert. Da ich leider nur ein Besitzer von einer RTX 3090 bin, konnte ich unter anderem bei Cyberpunk 2077 nicht „Frame Generation“ aktivieren. Anhand diverser Videos und informativen Texten erkannte ich aber den signifikanten Unterschied und den saftigen FPS-Schub sehen. Um diese zusätzlichen Bilder zu generieren, analysiert DLSS auf intelligente Weise aufeinanderfolgende Frames sowie die Bewegungsdaten des Optical-Flow-Beschleunigers.
Mittlerweile schon DLSS 3.7 und bald 4.0?
Während DLSS 3.7 ein paar Verbesserungen in Hinblick auf Bildqualität und mehr Frames pro Sekunde vorgenommen hat, können wir gespannt sein, was uns mit DLSS 4.0 erwartet. Wahrscheinlich wird diese Technologie für Nvidia RTX 5000 herauskommen. Im schlechten Fall sogar nur exklusiv für die aktuelle Grafikkarten-Generation, wie es auch bei RTX 4000 war.
Ein Satz vom Nvidia-CEO lässt aufhorchen und strotzt nur so vor Tatendrang.
In Zukunft werden wir sogar Texturen und Objekte generieren, und die Objekte können von geringerer Qualität sein und wir können sie besser aussehen lassen. – Jensen Huang, Nvidia –
Meine Grafikkarten-Empfehlung für WQHD
Normalerweise hätte ich Ihnen die RTX 4070 Super vorgeschlagen, da diese insgesamt in einem auszeichneten Preis-Leistungs-Verhältnis liegt. Wenn Sie aber richtig lange in WQHD spielen wollen, empfehle ich Ihnen den Prinzen unter den Grafikkarten – die RTX 4080 Super.
Diese Grafikkarte kostet im guten Angebot nur knapp über 1000 bis über 1100€ und ist mal gerade nur 20 bis 25 Prozent weniger gut als die RTX 4090. Hingegen kostet das große Flaggschiff von Nvidia teilweise fast doppelt so viel. Gut, wenn es sich um 4K-Details handeln würde, wäre meine Empfehlung trotz allem die stärkste Gaming-Grafikkarte, da Sie mit dieser Investition deutlich zukunftssicherer sind, denn der Videospeicher der RTX 4090 ist 8GB größer als von der RTX 4080 Super.
Die Grafikkarten-Preise sind in den letzten Jahren explodiert, obwohl es mich teilweise erstaunt, dass die RTX 4090 nicht viel teurer als meine damalige RTX 3090 ist und im Vergleich bis zu 70 Prozent Mehrleistung bietet. Ich bin gespannt, wie teuer die nächste Generation wird. Abfallen werden die Preise leider bestimmt nicht.
In WQHD könnten Sie nach meiner Einschätzung nach mit dem Prinzen unter den Grafikkarten noch sämtliche Generationen überspringen, da diese Auflösung nicht so viel wie 4K frisst. Es gibt mittlerweile echt viele Grafikkarten, die jeden Gaming-Traum erfüllen.
MSI GeForce RTX 4080 SUPER SUPRIM X
Fazit
Raytracing und DLSS sind nützliche Technologien, die sich in den letzten Jahren stark gemausert haben. Ich habe schon viele bekannte Spiele gespielt, die diese Technologien verwenden: The Witcher 3, Cyberpunk 2077, Marvel’s Spider-Man Remastered, Metro Exodus und mehr. Bei vielen Spielen konnte ich auf meinem 4K-Bildschirm den Unterschied zwischen einem nativen Bild und im Einklang mit DLSS kaum erkennen. DLSS ist einfach eine sagenhafte Innovation, die in Zukunft bestimmt noch einiges erreichen wird. Hingegen entdeckte ich bei Raytracing nicht immer gravierende Unterschiede. Erst bei The Witcher 3 fielen mir deutliche Detailunterschiede auf und ich bin immer noch schlichtweg beeindruckt. Einst gab ich überhaupt nichts auf Raytracing. Aber erst mal richtig in seiner wahren Pracht erlebt; einmal Raytracing – immer Raytracing.
