Ray Tracing vs Path Tracing: vezi cum arată grafica viitorului în Doom The Dark Ages

Am vorbit la lansare despre primele impresii despre joc, iar acum întrăm în analiza graficii și aspectului vizual deoarece jocul a primit un patch prin care s-a implementat Path Tracing, iar aici vedem ce înseamnă asta asupra calității imaginii și a performanței. 

Această implementare, lansată într-un update recent, transformă modul în care jocul simulează lumina, umbrele și reflexiile, oferind experiențe vizuale mult mai apropiate de realitate. Înainte să trecem la rezultate concrete. Hai să recapitulăm rapid ce este path tracing, cum funcționează și care este diferența față de ray tracing. 

Ce este Path Tracing și cum funcționează?

Path tracing este o tehnică avansată de redare a imaginilor 3D, care simulează modul în care lumina interacționează cu obiectele și mediul din scenă. Spre deosebire de ray tracing, care urmărește doar câteva raze de lumină pentru a calcula reflexiile, umbrele și iluminarea directă, path tracing urmărește multiple căi ale luminii pe parcursul mai multor „salturi” (bounces), permițând astfel simularea iluminării globale și a efectelor indirecte de lumină.

Diferențe între Path Tracing și Ray Tracing

În esență, path tracing pornește de la camera virtuală și „trage” raze de lumină către obiecte, apoi continuă să urmărească fiecare rază pe măsură ce aceasta se reflectă, refractă sau este absorbită, până când ajunge la o sursă de lumină sau este pierdută. Acest proces se repetă pentru fiecare pixel din scenă, iar rezultatele sunt mediate statistic pentru a obține o imagine realistă, cu umbre moi, iluminare indirectă și reflexii complexe.

 

Path tracing este, de fapt, o extensie a ray tracing-ului, dar cu o abordare completă asupra modului în care lumina circulă prin scenă, ceea ce duce la rezultate vizuale mult mai realiste, dar și la o cerință de calcul mult mai mare.

Cum a fost Implementat Path Tracing în Doom: The Dark Ages?

În Doom: The Dark Ages, path tracing este implementat cu ajutorul unor tehnologii avansate dezvoltate de NVIDIA, cum ar fi Spatial Hash Radiance Cache (SHaRC) pentru calculul eficient al luminii path-traced, Shader Execution Reordering pentru accelerarea performanței, și DLSS Ray Reconstruction pentru îmbunătățirea calității imaginii și a performanței.

Path tracing în joc simulează cum lumina de la surse precum soarele, luna, torțele sau armele personajului ricoșează de mai multe ori prin scenă, iluminând și umbrind obiecte și personaje într-un mod mai natural. Reflexiile sunt mai detaliate și mai realiste, iar efectele de iluminare globală permit luminii să ajungă în colțuri și spații care, altfel, ar rămâne întunecate.

Diferențele sunt vizibile în special în spațiile interioare și pe suprafețele mai puțin lustruite, unde path tracing aduce lumina în zone care, cu ray tracing standard, rămân întunecate sau artificial iluminate. De asemenea, path tracing tratează toate sursele de lumină emissive la fel, permițând efecte unice, cum ar fi lumina proiectilelor sau a arcelor, să influențeze direct iluminarea și umbrele din scenă.

Iată câteva exemple concrete de diferențe vizuale în Doom: The Dark Ages între ray tracing și path tracing:

• Ray Tracing:
  
  
• Exemplu: În scenările interioare, lumina de la torțe, lămpi sau arme este proiectată direct pe pereți și podele, dar iluminarea în colțuri sau pe tavan rămâne slabă sau inexistentă. Umbrele sunt precise, dar au tranziții dure.
  
  
• Ce observi: Zonele întunecate rămân prea întunecate, iar iluminarea nu se răspândește natural în spații mici.
  
  
• Path Tracing:
  
  
• Exemplu: Lumina de la aceleași surse ricoșează de mai multe ori prin scenă, iluminând indirect colțurile, tavanele și chiar personajele sau inamicii aflați în apropiere. Umbrele devin moi, cu tranziții naturale și contact hardening (umbrele se intensifică lângă obiecte).
  
  
• Ce observi: Scenele arată mai natural, iar iluminarea globală aduce profunzime și realism sporit, mai ales în zonele închise sau cu surse de lumină multiple
  
  

Surse de lumină și reflecții

• Ray Tracing:
  
  
• Exemplu: Armele, lămpile sau elementele luminoase din scenă (ex: LED-uri, sigilii pe uși) emit iluminare directă, dar efectul este limitat și nu se reflectă pe toate suprafețele.
  
  
• Ce observi: Reflecțiile sunt precise, dar limitate la un singur „bounce”, iar unele elemente luminoase nu sunt tratate ca surse de lumină reală.
  
  
• Path Tracing:
  
  
• Exemplu: Orice sursă emisivă (arme, lămpi, sigilii pe uși) devine o sursă de lumină reală, care iluminează și se reflectă pe toate suprafețele din jur, inclusiv pe podele, pereți și chiar pe obiecte din depărtare.
  
  
• Ce observi: Reflecțiile sunt mai bogate și mai detaliate, iar chiar și elementele mici (ex: sigiliul pe ușă) pot proiecta lumină și umbre în scenă, creând un efect cinematic.
  
  

Scene de referință și comparație

• Scene interioare cu torțe:
  
  
• Ray Tracing: Lumina de la torțe cade direct pe pereți, dar colțurile rămân întunecate, iar umbrele sunt dure.
  
  
• Path Tracing: Lumina ricoșează de pe pereți și ajunge să ilumineze colțurile și tavanele, iar umbrele au tranziții moi și naturale.
  
  
• Scene cu arme și efecte speciale:
  
  
• Ray Tracing: Proiectilele și efectele luminoase nu iluminează în mod consistent mediul din jur.
  
  
• Path Tracing: Proiectilele și efectele luminoase devin surse de lumină reală, iluminând și umbrind obiecte și personaje în funcție de mișcarea lor, aducând realism sporit în lupte.
  
  

Am testat jocul pe un PC cu o placă video NVIDIA RTX 5080, un procesor Ryzen 9 7900, 32 GB RAM DDR5 și pe un monitor 4K. Astfel pe setări grafice Ultra, la rezoluție nativă fără DLSS am avut în jur de 55 de FPS, apoi cu DLSS Performance am avut cam 81 de FPS, apoi cu frame generation activat am ajuns la cam 160 de FPS și cu 4x activat am depășit borna de 250 de FPS. 

După ce am activat Path tracing FPS-ul a scăzut la 161 cu frame gen 4x, apoi la 93 cu frame gen 2x, iar cu DLSS Performance am ajuns la aproximativ 48 de FPS. Deci te poți bucurat totuși de fidelitate vizuală maximă și un gameplay smooth la 60 de FPS.  

În teste, activarea path tracing-ului a dus la o scădere a performanței cu aproximativ 15% față de ray tracing standard cu DLSS Performance activat și fără frame generation.

În Doom: The Dark Ages, path tracing aduce iluminare globală, umbre moi, reflecții bogate și realism sporit în toate scenele, mai ales în interior sau în zone cu surse de lumină multiple. Ray tracing-ul oferă rezultate bune, dar path tracing-ul face diferența la nivelul realismului și al profunzimii vizuale, chiar dacă costul de performanță este semnificativ mai mare.

Path tracing este mult mai solicitant pentru hardware decât ray tracing-ul standard, ceea ce înseamnă că doar cele mai puternice platforme de gaming pot rula jocul cu aceste efecte activate fără probleme. 

Așadar, acest patch pentru Doom The Dark Ages duce experiența vizuală la următorul nivel și eu o să joc în continuare cu path tracing activat și poate cu Frame Generation 2x ca să fie foarte smooth, dar și arătos.