Pathtracing verschiebt den Flaschenhals zur Grafikkarte
Mit 007 First Light haben wir erst vor kurzem ein weiteres Spiel getestet, welches nun über die Möglichkeit verfügt, die Beleuchtung mit Pathtracing aufzuwerten. Raytracing simuliert „nur“ Lichtstrahlen, um einzelne Grafikeffekte wie Spiegelungen, Schatten oder indirekte Beleuchtung realistischer darzustellen. In Spielen wird die Technik meist selektiv eingesetzt und mit klassischem Rendering kombiniert, damit die Leistung beherrschbar bleibt. Pathtracing dagegen geht deutlich weiter: Hier werden vollständige Lichtwege inklusive mehrerer Reflexionen, Streuungen und Wechselwirkungen mit Oberflächen berechnet. Das sorgt für ein stimmigeres Gesamtbild, benötigt aber erheblich mehr Rechenleistung.
Die erdrückende Last auf der Grafikkarte
Wie der verlinkte Artikel deutlich zeigt, sinken die Bildraten durch das Dazuschalten von Pathtracing enorm. Upscaling oder gar Frame Generation werden nun beinahe zur Pflicht, abhängig von der nativen Auflösung. Doch die neuen grafischen Sphären eröffnen nicht nur optisch neue Einblicke, sondern erweitern auch das Spektrum zur anderen Seite: der CPU-Last. Jene Komponente im PC, die oft einfach vergessen wird, spielt bei Pathtracing so gut wie keine Rolle mehr. Der Prozessor nämlich ist auch beim Zuschalten von Pathtracing für dieselben Aufgaben verantwortlich, wie vorher: Physik, Wegfindung, KI. Der Punkt ist allerdings, dass nun viel weniger Fps insgesamt zu berechnen sind. Das ist insgesamt ein großer Vorteil für den Vielkerner, denn weniger Fps bedeuten direkt weniger Arbeit.
Zukünftige Aussichten
Pathtracing dürfte langfristig eine immer größere Rolle spielen, weil es Beleuchtung, Schatten, Reflexionen und indirektes Licht nicht mehr als weitgehend getrennte Effekte behandelt, sondern die Lichtausbreitung einheitlicher simuliert. Heute ist das Verfahren noch extrem GPU-lastig und meist auf besonders leistungsfähige Grafikkarten angewiesen, doch schnellere Hardware, bessere Denoiser sowie Upscaling und Frame Generation könnten es schrittweise vom Technik-Schaukasten zum regulären Rendering-Verfahren machen. Neue CPUs werden somit nicht überflüssig. Pathtracing verschiebt den Flaschenhals „nur“ stärker in Richtung Grafikkarte.
Ein wichtiger Forschungsschwerpunkt bei moderner 3D-Grafik liegt aktuell darauf, Pathtracing effizienter statt nur rechenintensiver zu machen. Verfahren wie ReSTIR oder Path Guiding versuchen, bereits berechnete Lichtpfade besser wiederzuverwenden und relevante Strahlen gezielter zu verfolgen. Dadurch lässt sich die Zahl teurer Samples reduzieren, ohne die Bildqualität im gleichen Maß zu senken. Gleichzeitig gewinnt Neural Rendering immer mehr an Bedeutung. Kleine neuronale Netze können indirekte Beleuchtung, Materialien oder Texturen approximieren und damit Teile der klassischen Renderpipeline beschleunigen. Zusammen mit besseren Denoisern, temporaler Rekonstruktion und spezialisierter Matrix-Hardware könnte Pathtracing deshalb künftig deutlich effizienter werden, ohne dass die GPU-Leistung im gleichen Verhältnis steigen muss.
Fazit
Den Traum, mit einem Pentium D mit nur zwei Kernen sogar eine RTX 5090 befeuern zu können, wenn nur genug Pathtracing Anwendung findet, können wir Ihnen vielleicht nicht erfüllen, aber Fakt ist, dass Sie auch nicht einen AMD Ryzen 9 9950X3D2 Dual Edition benötigen. Frame Generation ist aktuell das Mittel der Wahl, um Pathtracing flüssig genießen zu können. Mit ReSTIR, Path Guiding und Sample-Recycling könnte das bald anders aussehen. Die Zukunft wird es zeigen.
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