PS5 & Xbox Series X - Wie wichtig wird Raytracing für Next-Gen wirklich?

Raytracing ist das Next-Gen-Schlagwort schlechthin. Doch was steckt nun im Detail hinter der Technologie? Und welche Rolle wird sie auf PS5 und Xbox Series X spielen?

von Achim Fehrenbach,
28.05.2020 19:30 Uhr

Raytracing wird bei PS5 und Xbox Series X ein wichtiges Thema sein. Raytracing wird bei PS5 und Xbox Series X ein wichtiges Thema sein.

Licht spiegelt sich in Wasserpfützen, Möbel werfen bizarre Schatten, Glaswände reflektieren die Spielfiguren: Control von Remedy Entertainment ist ein wahres Grafikspektakel. Die tollsten Effekte des Spiels gibt es aktuell aber nur auf PCs zu bestaunen.

Inhaltsverzeichnis:

Doch nicht mehr lange: Schon bald wird Hardware-Raytracing auch Konsolenspiele verschönern - dann nämlich, wenn PS5 und Xbox Series X erscheinen. Beide Next-Gen-Konsolen laufen mit Grafikeinheiten der Firma AMD, die besonders ausgefeilte Lichteffekte ermöglichen. Das klingt vielversprechend. Doch gleichzeitig tun sich etliche Fragen auf.

Zum Beispiel, wie viel Raytracing wirklich mit den neuen Konsolen möglich ist - bekommen Konsolenspieler am Ende nur "Raytracing light"? Welche der beiden Next-Gen-Konsolen wird die besseren Lichteffekte liefern: die PS5 oder die Xbox Series X? Ganz grundsätzlich kann auch hinterfragt werden, ob Raytracing die Spielerfahrung wirklich so intensiviert, wie die Hersteller versprechen – oder ob andere Grafikparameter (Bildrate, Auflösung etc.) nicht doch wichtiger sind.

Raytracing: Was ist das eigentlich genau?

Die korrekte Brechung und Spiegelung von Lichtstrahlen könnte den Look der nächsten Konsolengeneration am meisten beeinflussen. Die korrekte Brechung und Spiegelung von Lichtstrahlen könnte den Look der nächsten Konsolengeneration am meisten beeinflussen.

Unser Sehen wird durch die Art und Weise bestimmt, wie Licht auf bestimmte Objekte trifft – ob es absorbiert, reflektiert oder gebrochen wird. Raytracing simuliert diesen Prozess: Es verfolgt den Pfad zwischen dem imaginären Auge des Betrachters und jedem einzelnen Punkt in einer digitalen Szene.

Es wird also berechnet, welchen Weg jeder dieser Strahlen genommen haben. Ob er zum Beispiel von einer farbigen Oberfläche gespiegelt oder durch eine Glasscheibe umgeleitet wurde. Auf diese Weise lassen sich Umgebungen sehr realistisch darstellen mit Spiegelungen, Schatten und abstrahlenden Farbtönen.

Nicht neu, aber endlich marktreif: Als Technologie existiert Raytracing schon seit Jahrzehnten, ist also nicht wirklich etwas neues. Allerdings war Raytracing lange nicht in Echtzeit möglich, weil Hard- und Software das eben nicht leisten konnten. In den letzten Jahren aber haben Hersteller wie Nvidia mit ihren Grafikkarten deutliche Fortschritte gemacht - das Ergebnis lässt sich in Spielen wie eben Control bewundern.

Viele Games nutzen aber derzeit noch einen hybriden Ansatz, also eine Kombination aus zwei Methoden. Dabei werden bestimmte Grafikeffekte durch Raytracing-Effekte ersetzt. "Bisher wurden zum Beispiel Spiegelungen auf glänzenden Flächen mit sogenannten Shadern berechnet", sagt Lars Weinand im Gespräch mit 1E9.

Passende Lichtstimmung sorgt nicht nur für "bessere" Grafik, sondern eben auch die richtige Atmosphäre. Passende Lichtstimmung sorgt nicht nur für "bessere" Grafik, sondern eben auch die richtige Atmosphäre.

Der Senior Product Manager Central Europe von Nvidia erläutert, dass diese Vorberechnung auch als "Baking" bezeichnet wird: "Beim hybriden Ansatz wird Raytracing auf ganz bestimmte Objekte angewandt, etwa spiegelnde Oberflächen. So wurde das zum Beispiel in Battlefield 5 gemacht."

Ohne Raytracing mussten auch Schatten in Games meist vorberechnet werden - durch sogenannte Shadow Maps oder Soft Shadows. "Diese Schatten reagieren aber nicht wirklich auf Veränderungen der Szene in Echtzeit. Außerdem muss der 3D-Artist des Spiels viel Vorarbeit leisten", so Weinand.

Echtzeit-Raytracing ist also ein deutlicher Fortschritt: Es macht Licht und Schatten realistischer - und damit die Spielwelt glaubwürdiger. Übrigens kommt Raytracing nicht nur der Grafik zugute: Next-Gen wird von Raytraced Audio profitieren.

PS5 und Xbox Series X: Wo liegen die Unterschiede beim Raytracing?

Der direkte Konkurrenzkampf zwischen Sony und Microsoft wird auch via Raytracing ausgetragen. Der direkte Konkurrenzkampf zwischen Sony und Microsoft wird auch via Raytracing ausgetragen.

Lange herrschte Rätselraten, wie leistungsfähig die neuen Konsolen sein würden. Doch in den letzten Monaten wurden die technischen Eckdaten von PS5 und Xbox Series X scheibchenweise enthüllt. Mittlerweile wissen wir, dass beide Konsolen mit Grafikeinheiten (GPUs) der Firma AMD laufen. Die GPUs verwenden die Mikroarchitektur RDNA 2, die Raytracing unterstützt.

Für die beiden Konsolen bedeutet RNDA 2 zunächst einmal ganz grundsätzlich: Raytracing wird in spezielle Hardware ausgelagert. Die Berechnung von Licht, Schatten und Spiegelungen nimmt den Konsolen also nicht an anderer Stelle so viel Leistung weg, wie das beispielsweise reines Software-Raytracing tun würde. Eine gute Nachricht.

Doch wo liegen beim Raytracing die Unterschiede zwischen den Konsolen? Hier ein paar Fakten:

  • Die GPU der PS5 hat insgesamt 36 Compute Units, also 2.304 Shader-Einheiten. Shader sind Hardware-Module, die für bestimmte Grafikeffekte zuständig sind, zum Beispiel eben Raytracing.
  • Die GPU der Xbox Series X hat insgesamt 52 Compute Units, also 3.328 Shader-Einheiten. Das sind theoretisch also knapp 44 Prozent mehr Raytracing-Power als auf der PS5. Dafür aber takten die ALUs (arithmetisch-logische Einheiten)der PS5 deutlich schneller.

Was das bedeutet? Zum jetzigen Zeitpunkt ist schlichtweg noch nicht klar, welche Konsole die Nase beim Raytracing vorne haben wird. Wie gut Raytracing zur Geltung kommt, hängt auch noch von anderen Faktoren ab: Zum Beispiel davon, auf welcher Konsole die Spieleentwickler die Ressourcen geschickter nutzen. Natürlich werden einzelne, herausragende Games das Raytracing einer Konsole besonders gut zur Geltung bringen dass sie quasi als "Vorzeigespiel" dienen.

Selbst ältere Titel wie GTA 5 können von Raytracing noch viel profitieren. Selbst ältere Titel wie GTA 5 können von Raytracing noch viel profitieren.

Aber für viele Käufer wird vor allem wichtig sein, dass auf "ihrer" Konsole möglichst viele Games mit beeindruckender Grafik laufen. Anders formuliert: Nur wenn Raytracing breit zum Einsatz kommt, ist es auch ein wichtiges Konsolen-Feature. Man kann das Ganze auch aus einer versöhnlichen Perspektive sehen. Wenn Raytracing auf PS5, Xbox Series X und Spiele-PCs zum Einsatz kommt, dann nutzt das ALLEN Beteiligten.

Erstens, weil Raytracing dann insgesamt wichtiger wird. Und zweitens, weil sich Games dann besser zwischen den Plattformen portieren lassen – und dadurch tendenziell auch schneller gelungene Portierungen möglich werden.

Gleichwohl bleibt die Frage: Wie viel Raytracing wird Next-Gen wirklich bieten können, gerade im Vergleich mit hochgezüchteten Gaming-PCs? Hier gehen die Meinungen auseinander - natürlich auch deshalb, weil es noch wenig konkretes Anschauungsmaterial gibt. "Vermutlich werden die neuen Konsolen bei aktuellen Spielen nur einzelne Raytracing-Effekte erlauben", schreibt turn-on.de. "Für mehr dürfte ihre Grafikleistung voraussichtlich nicht ausreichen. Je nach Spiel könnten etwa Schatten, Spiegelungen oder eine begrenzte globale Beleuchtung möglich werden."

Andererseits könnten sich Entwickler besser auf die genau definierte Raytracing-Hardware der Konsolen einstellen und die Möglichkeiten dadurch besser ausreizen. Der Marktanalyst Piers Harding-Rolls schätzt die Prioritäten bei Next-Gen gegenüber GamePro.de folgendermaßen ein:

"Ich gehe davon aus, dass Entwickler und Publisher auf den neuen Konsolen ganz bestimmte Leistungsziele anvisieren - nämlich hohe Frame Rates und 4K. Falls Hardware-Raytracing sich darauf auswirkt, werden sie es wahrscheinlich einer besseren Basisleistung opfern. "

Unsere Einschätzung: Geschickte Optimierung könnte auf Next-Gen tolles Raytracing ermöglichen - auch ohne dass andere Grafikaspekte darunter leiden.

Wie wollen Entwickler Raytracing nutzen?

Am öftesten wird uns Raytracing wohl in Blockbuster-Produktionen wie The Last of Us Part 2 begegnen. Am öftesten wird uns Raytracing wohl in Blockbuster-Produktionen wie The Last of Us Part 2 begegnen.

Raytracing gibt Studios die Möglichkeit, die Spielwelten ihrer Titel noch realistischer zu gestalten. Man muss ja nicht unbedingt die Meinung von Jonathan Cooper teilen, dem Animator von The Last of Us und Assassin's Creed: Cooper findet Haarphysik ein viel wichtigeres Feature als Raytracing.

David Cage hingegen, der CEO von Quantic Dream (Detroit: Become Human),hält Raytracing für das wichtigste Feature der Next-Gen-Grafik:

"Über Jahre hinweg war die Menge der Polygone, die du darstellen konntest, das Wichtigste. Dann waren es die Shader, dann die Texturen und jetzt, glaube ich, wird sich alles um das Licht drehen. Und je feiner und nuancierter das Licht wird, desto besser wird auch das Bild an sich."

Auch beim Microsoft-Studio The Coalition (Gears 5) ist man von den Raytracing-Möglichkeiten entzückt. "Dass [auf der Xbox Series X] dedizierte Raytracing-Hardware zur Verfügung steht, ist großartig", freut sich Technical Art Director Colin Penty.

Wie stark sich Raytracing auf manche Spiele auswirkt, demonstrierte kürzlich ein Video von Digital Dreams: Es zeigt einen Ausschnitt des Klassikers BioShock 2, der mit 4K-Auflösung und Global Illumination remastered wurde. Besonders gut kommen hier dank Raytracing die Reflektionen auf Wasseroberflächen und das Zusammenspiel von Licht und Schatten zur Geltung.

Andere Games werden definitiv Raytracing nutzen – zum Beispiel der nächste Metro-Titel von 4A Games. Deren CTO Oles Shishkovstov bestätigte in einem Interview: "Wir setzen voll auf Raytracing." Man experimentiere sehr viel mit der Technologie die bisherigen Methdoden zur Licht- und Schattenberechnung werfe – 4A Games dagegen komplett über Bord.

Welche Genres profitieren besonders von Raytracing?

Gerade Titel wie Metro Exodus, die auf schaurige Momente setzen, ziehen aus Raytracing Vorteile. Gerade Titel wie Metro Exodus, die auf schaurige Momente setzen, ziehen aus Raytracing Vorteile.

Die Beispiele zeigen: Speziell Spiele mit Survival-Horror-Aspekten gewinnen durch Raytracing an Durchschlagskraft, weil die Technologie den Kontrast von Licht und Dunkel herausarbeitet. Ein weiteres Beispiel sind die Next-Gen-Versionen von Dying Light 2, die gerade bei Techland in Polen entstehen.

Rendering Director Tomasz Szalkowski sagt über Raytracing: "Dank dieser Technologie sehen die Schatten bei sonnigem Wetter realistisch aus unter anderem deshalb, weil sie die Größe der Sonne am Himmel berücksichtigen." Auch Ambient Occlusion (Umgebungsverdeckung) wirke jetzt besser, weil sie unabhängig vom sichtbaren Bereich der Spielwelt berechnet werden könne.

Ganz grundsätzlich mache Raytracing das Spiel noch furchteinflößender, sagt Szalkowski:

"Dunkle Zonen sind wichtige Bestandteile unseres Spiels. Deshalb experimentieren wir mit indirekter Beleuchtung. Also mit Licht aus künstlichen Lichtquellen - wie der Taschenlampe des Spielers -, das von Oberflächen reflektiert wird. Das wird die Erkundung dieser Zonen noch nervenaufreibender machen."

Wir können davon ausgehen, dass so ziemlich alle größeren Next-Gen-Titel mit Raytracing arbeiten werden. Auch der Space-Shooter Chorus aus den Hamburger Fishlabs (Koch Media) wird die Lichtberechnung nutzen, um aufwendige Effekte zu erzielen. "Blockbuster werden am meisten von Raytracing profitieren", sagt der Analyst und Investor Joost van Dreunen im Interview mit GamePro.de.

"Die führenden Publisher können damit richtig was zeigen und immersive Spielerlebnisse bieten. Besonders profitieren werden sie davon, wenn sie packende Storys entsprechend bebildern."

Als Beispiele nennt van Dreunen erzähllastige Games wie The Last of Us: Part 2 und Action-Games wie Halo: Infinite.

Andererseits können auch weniger grafikorientierte Spiele von Raytracing profitieren, sagt van Dreunen. Als Beispiel führt er Minecraft an, dass durch Raytracing tatsächlich sehr viel hübscher aussieht und so womöglich noch mehr Spieler erreicht als ohnehin schon. Nicht ohne Grund demonstrierte Microsoft schon vor einiger Zeit die Raytracing-Fähigkeiten eines Konsolen-Prototyps mit vollständigem Pathtracing in Minecraft.

Wertet Raytracing andere Spiele ab?

Die Frage darf erlaubt sein: Könnte Raytracing nach hinten losgehen, weil sich Spieler an diese Effekte gewöhnen und dann Spiele ohne Raytracing verschmähen, zum Beispiel Indie-Games? Joost van Dreunen glaubt das nicht: "Spieler, die Raytracing als Must-have sehen, werden sich aktiv dafür entscheiden."

Oder anders gesagt: Sie werden gezielt nach Raytracing-Titeln Ausschau halten. Für andere Spieler werde Raytracing auch künftig nachgeordnete Bedeutung haben, sagt der Experte und zieht einen Vergleich: "Art-House-Filme und selbstgemachte Musik leiden ja auch nicht darunter, dass sie low-fi produziert werden. Denn sie verbinden Künstler und Publikum auf eine ganz andere Weise."

Piers Harding-Rolls glaubt ebenfalls nicht, dass durch Raytracing eine "Zweiklassengesellschaft" entsteht. "Raytracing könnte zwar helfen, AAA-Games und ihre Eigenschaften gegenüber günstiger produzierten Indie-Games hervorzuheben", so der Analyst. "Irgendwann werden aber alle Studios Hardware-Raytracing nutzen - und es wird sehr wahrscheinlich zum Industriestandard werden."

Unreal Engine 5: Wie ergänzen sich Hardware-Raytracing und Lumen?

Unreal Engine 5 enthüllt: Echtzeit-Techdemo auf PS5 zeigt fantastische NextGen-Grafik 9:03 Unreal Engine 5 enthüllt: Echtzeit-Techdemo auf PS5 zeigt fantastische NextGen-Grafik

Kürzlich hat Epic Games mit seiner Demo für die Unreal Engine 5 viel Aufsehen erregt. Teil der UR5 ist das Beleuchtungssystem Lumen: Es bietet Global Illumination, die dynamisch auf Änderungen an der Umgebung und dem Licht reagiert. Dabei werden Reflektionen, Spiegelungen und diffuses Licht nahtlos in Echtzeit berechnet.

Das klingt doch sehr nach dem, was Next-Gen-Raytracing auf Hardware-Seite macht. Doch wie beide Systeme zusammenarbeiten werden, muss sich erst noch zeigen. Usgamer.net weist zurecht darauf hin, dass das noch einige Zeit dauern könnte: "Die Unreal Engine 5 wird im Frühjahr 2021 als Preview verfügbar sein und dann im Lauf des Jahres veröffentlicht werden. Momentan müssen Spieleentwickler mit der Unreal Engine 4 arbeiten und ohne die Zusatz-Features auskommen."

Immerhin sei das Ganze aufwärtskompatibel, so Usgamer.net: Die Entwickler können also mit der UR4 starten und ihre Projekte später auf die UR5 umstellen. Allerdings bedeutet das wohl auch: Wir werden marktreife UR5-Games mit Lumen-Beleuchtung nicht vor 2022 sehen.

Was ist mit Raytracing aus der Cloud?

Google hat sich den Start von Stadia wohl etwas besser vorgestellt. Dennoch ist Game-Streaming aus der Server-Cloud auf dem Spielemarkt ein wichtiger Trend. Auch Sony (PlayStation Now) und Microsoft (Project xCloud) mischen bei dem Thema mit. Wie stark Cloud-Streaming in die Next-Gen-Konsolen integriert sein wird, ist derzeit noch unklar.

In jedem Fall könnte die Cloud auch für Konsolen-Raytracing wichtige Aufgaben übernehmen: Bestimmte Teile der Grafik könnten online vorberechnet und anschließend mit lokalem Raytracing kombiniert werden.

Dafür spricht, dass der GPU-Hersteller AMD einen hybriden Ansatz verfolgt. Ob das nur PC-Grafikkarten betrifft oder auch die GPUs der Konsolen, bleibt abzuwarten. "Umfassendes Raytracing ist auf einem einzelnen Computer noch zu langsam und unwirtschaftlich", schreibt etwa hadean.com.

"Wenn man es in die Cloud verschiebt und spezialisierte, leistungsstarke Cloud-Hardware baut, können Konsolen mit dem Trend zu größeren, besseren und schöneren Games mithalten [...]."

Wohlgemerkt: Hadean ist selbst ein Cloud-Anbieter und deshalb natürlich nicht unparteiisch.

Kurz und knapp: Das Fazit

Raytracing auf Next-Gen kann Spiele grafisch enorm aufwerten. Dedizierte Hardware wird die übrigen Ressourcen so gut wie möglich schonen. Je länger Studios für die neuen Konsolen entwickeln, je mehr Erfahrungen sie sammeln, desto besser werden sie auch die Raytracing-Möglichkeiten von Next-Gen nutzen können. Spätestens mit der Unreal Engine 5 dürfte Raytracing auf Konsolen einen weiteren Sprung nach vorne machen.

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