Ray Tracing: cosa è, come funziona e dove viene usato

Hai sentito parlare del ray tracing e non sai bene cosa sia e come funziona? Non ti preoccupare, te lo spieghiamo noi!

A meno che tu non sia un fisico, probabilmente non presti troppa attenzione alla funzione della luce nella tua vita quotidiana. La luce è luce, giusto? Quando c’è luce, vediamo, e quando non c’è, non riusciamo a distinguere nulla che ci circonda. Ma la luce è una delle forme più complicate di energia nel nostro mondo, illuminando tutto ciò che vediamo in modi sia ovvi che sottili, dai colori degli alberi fuori dalla tua finestra alle ombre nell’angolo del tuo armadio.

Ora, immaginate di provare a simulare una forza naturale così travolgente, non solo superficialmente, ma così com’è veramente. Sembra incredibilmente scoraggiante, vero? Una volta, una cosa del genere potrebbe essere stata completamente incomprensibile, ma grazie ai progressi della moderna tecnologia di rendering, è del tutto possibile e decisamente realizzabile. È tutto grazie a una potente funzione dei moderni dispositivi grafici che conosciamo come ray tracing. Quindi, cos’è esattamente il ray tracing e come rende la grafica digitale più realistica?

La luce ricreata in digitale

Nella vita reale, la luce è in realtà composta da milioni di piccoli fasci che emanano da una fonte come una lampadina o il sole. Questi piccoli fasci rimbalzano o sono assorbite da oggetti stazionari come persone, piante, edifici o qualsiasi altra cosa. La luce che rimbalza viene catturata dai nostri occhi (per correttezza sarebbe meglio dire dalle cellule delle nostre retine), creando l’aspetto del colore e dell’ombra. Ovviamente, è molto più complicato di così, ma questa è la versione breve.

Il ray tracing, in poche parole, è il processo di simulazione dei raggi di luce che emanano da una fonte e rimbalzano sugli oggetti, proprio come nella vita reale. Il nome dice tutto: è “tracciare” i “raggi” provenienti da una fonte di luce e rendere le loro risposte in tempo reale. Poiché l’attività della luce costituisce una parte fondamentale di come sperimentiamo il mondo che ci circonda, la grafica digitale potenziata dal ray tracing sembra molto più realistica: funziona allo stesso modo in cui funziona nella vita reale.

Tracciare il mondo non è facile

Tecnicamente parlando, il concetto di ray tracing esiste da quando esiste l’arte 3D digitale. Naturalmente, il rendering di luci e ombre realistiche in un’immagine statica è una questione completamente diversa dal rendering in tempo reale. È stato solo negli ultimi anni o giù di lì che le schede grafiche per computer sono diventate abbastanza avanzate da far funzionare il ray tracing con oggetti in movimento.

Considera questo: quando cammini davanti a una lampada, la tua ombra cammina con te, cambiando di messa a fuoco a seconda di quanto sei vicino alla luce. Per far accadere qualcosa del genere in modo realistico in un paesaggio digitale, un computer deve effettivamente ridisegnare un’intera immagine milioni di volte in un secondo con sottili alterazioni della colorazione e dell’ombra per tenere conto dei cambiamenti nell’illuminazione.

Questo processo è incredibilmente faticoso per un computer, motivo per cui solo le schede grafiche high-end possono farlo accadere con l’aiuto di un potente processore. Ecco perché di solito vedi il ray tracing solo nelle versioni di videogiochi con alto budget, gli studi più piccoli non possono permettersi l’hardware necessario per eseguire il rendering di ambienti come questo.

Ray tracing nei videogiochi e nell’animazione

È probabile che tu non abbia sentito parlare di ray tracing a meno che tu non sia dentro nel mondo del gaming moderno, dove è diventato un punto di forza importante per i produttori di schede grafiche come NVIDIA. Questo è ciò che rappresenta la “RT” in “RTX”.

In effetti, con la potenza di una scheda grafica di fascia alta, puoi sperimentare i tuoi giochi sia con il frame rate più alto possibile che con il ray tracing abilitato, creando molto probabilmente l’esperienza visiva più realistica attualmente disponibile. Naturalmente, non tutti i pc possono gestire quel tipo di carico faticoso: se hai notato un rallentamento e un frame-dropping distintivo mentre il ray tracing è abilitato sui tuoi giochi, è perché il tuo computer non è abbastanza potente per gestire i calcoli e il rendering necessari.

Il ray tracing è diventato anche uno standard nell’industria dell’animazione da cinema. Se i recenti film d’animazione 3D sono apparsi più vivaci ed espressivi, è grazie al ray tracing. Anche se i personaggi sembrano fumettistici, il mondo intorno a loro può ancora sembrare simile al nostro, grazie al comportamento simulato della luce.

L’hardware abilitato al ray tracing è ancora costoso, ma poiché i produttori di schede grafiche continuano a perfezionare il processo di simulazione della luce, accelerandola con algoritmi e trucchi di rendering, potrebbe diventare più conveniente. Man mano che il ray tracing prolifera, ci avvicineremo sempre di più ai nostri mondi digitali.