Definition Was ist Raytracing?

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Raytracing bezeichnet eine Grafiktechnologie, die eine realistische 3-D-Darstellung gewährleistet. Mit einem entsprechenden Algorithmus lassen sich Lichtstrahlen und deren Effekte berechnen. Raytracing kommt unter anderem bei PC-Games zum Einsatz.

Der englische Begriff Raytracing lässt sich mit Strahlenverfolgung übersetzen: Hierbei geht es um Lichtstrahlen und deren Auswirkungen auf dreidimensionale Objekte. Dieser Aspekt spielt bei allen Programmen mit anspruchsvollen grafischen Darstellungen eine zentrale Rolle. Typische Beispiele sind Videospiele und Animationsfilme. Dank dieser Technologie erscheinen Games und Co. realistisch: Die Grafiken am Bildschirm nähern sich der Wirklichkeit an.

Verschiedene Verfahren des Raytracings

Raytracing ermöglicht es, Lichtquellen außerhalb des Bildausschnitts einzubeziehen. Das ist der revolutionäre Aspekt dieses Verfahrens. Die konkrete Umsetzung unterscheidet sich aber je nach angewandter Technologie. Die besten Algorithmen berücksichtigen sämtliche Lichteffekte - dazu gehören:

- Schattenwürfe und unterschiedliche Intensität der Schattierungen

- Reflexion von Lichtstrahlen an der Oberfläche des jeweiligen Objekts

- Lichtabsorption an Oberflächen

- diffuses Licht durch Hindernisse wie Nebel oder Vorhänge

Die bloße Verdeckungsberechnung beschränkt sich auf die Sichtbarkeit dreidimensionaler Objekte, Schattenwürfe und Co. stellt sie nicht dar. Hierfür kommen Verfahren wie die Schattensimulation, das rekursive Raytracing, das diffuse Raytracing und das Path Tracing zum Einsatz.

Diese Varianten differieren erheblich. So erlaubt die Schattensimulation ausschließlich harte Schattenwürfe und die direkte Beleuchtung von Objekten. Das diffuse Raytracing zeichnet sich dagegen durch komplexe Lichteffekte wie abgestufte Schattierungen, Lichtreflexionen, Lichtbrechungen und Lichtstreuungen aus.

Das Raytracing in Echtzeit

Die Technik der Licht- und Schattenberechnung leistet seit vielen Jahrzehnten wertvolle Dienste: Das trifft insbesondere auf die Filmproduktion zu. Zu den Neuerungen gehört, dass innovative Hardware und Software Realtime-Raytracing umsetzen. In diesem Fall berechnen die beteiligten Komponenten sämtliche Lichteffekte in Echtzeit. Das setzt komplizierte Berechnungsschritte und eine entsprechende Leistung der Hardware-Komponenten voraus. Die Berechnung basiert auf komplexen Algorithmen, welche die grafische Darstellung unmittelbar und andauernd anpassen.

Raytracing und Gaming

Vor allem bei Games erweisen sich realistische Licht- und Schatteneffekte als Meilenstein. Das Echtzeitverfahren führt zu einem einzigartigen Spielerlebnis. Auch die zugrunde liegende Technologie beeindruckt: Beim Gaming ändern sich die Spielsituationen in rascher Abfolge, moderne Hardware sowie Softwareprogramme meistern die Berechnung und die grafische Darstellung problemlos.

Technische Voraussetzungen für das Raytracing

Ob Gaming oder eine andere Anwendung: Bei der Berechnung in Echtzeit handelt es sich um ein aufwendiges Verfahren, das bestimmte Hardware-Komponenten erfordert. Dazu zählt eine leistungsstarke Grafikkarte, die explizit das Raytracing unterstützt. Zusätzlich benötigen Nutzer eine umfangreiche Rechnerleistung und einen schnellen Prozessor. Fehlen diese Komponenten, kann der PC oder das Notebook das Verfahren nicht umsetzen oder es kommt zu Mängeln wie eine reduzierte Bildrate.

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