Семь лет прошло с момента, когда в играх впервые появилась трассировка лучей в реальном времени. За это время технология успела стать стандартной галочкой в настройках, но так и не превратилась в ту самую «революцию», которую обещали. Картинка действительно стала точнее, отражения — стабильнее, а освещение — ближе к реальной физике. Но для большинства игроков разница заметна только при прямом сравнении, а требования к «железу» выросли в разы.

Однако нужно понимать, что рейтрейсинг был лишь подготовительным этапом. Настоящий качественный скачок будет связан с трассировкой пути — технологией, которая не имитирует свет, а моделирует его поведение полностью. Она уже работает в нескольких играх и демонстрирует тот уровень реализма, которого от рейтрейсинга ждали с самого начала.

Далее подробно разберемся, почему именно path tracing считается будущим игрового рендера и что мешает ему стать массовым прямо сейчас.

Откуда берет начало трассировка

Классический метод — растеризация — появилась в игровой индустрии как практичная замена трассировке лучей. В 90‑е годы она позволяла получать приемлемую картинку на доступном оборудовании, тогда как рейтрейсинг уже давно применялся в кино, но требовал часов и дней на рендер каждого кадра. Играм такие затраты были недоступны: у разработчиков было всего около 33 миллисекунд, чтобы сформировать изображение и удержать хотя бы 30 кадров в секунду.

До середины 2010‑х главным ограничением игровой графики оставалась геометрия. Студии боролись за детализацию моделей, качество анимаций и спецэффектов. Когда видеокарты научились уверенно обрабатывать миллионы полигонов, внимание сместилось на освещение — прежде всего на попытки приблизиться к полноценному глобальному свету.

Корректное глобальное освещение требует учитывать не только прямой свет от источников, но и отраженный от стен и объектов. До появления рейтрейсинга это имитировали с помощью вспомогательных «лампочек» в сцене или заранее запеченного непрямого света. Оба метода были статичными и плохо работали с интерактивными объектами: предметы могли выглядеть пересвеченными, а тени оставались на месте даже после перемещения мебели в комнате.

Чтобы сгладить эти проблемы, некоторые студии начали использовать более продвинутые решения, напоминающие рейтрейсинг, но основанные на воксельных лучах. Уже в Mirror’s Edge 2009 года можно было увидеть плавные переходы между яркими и темными зонами и даже цветовые рефлексы. А освещение в Assassin’s Creed Unity до сих пор выглядит вполне современно благодаря подобным техникам.

Ситуация изменилась в 2018 году, когда NVIDIA представила первые видеокарты с аппаратной поддержкой трассировки лучей. Для разработчиков это стало важным шагом: свет, тени и отражения наконец можно было рассчитывать в реальном времени без сложной ручной настройки. Это не решило всех проблем, но значительно упростило работу с освещением и открыло путь к более физически корректным методам.

Почему рейтрейсинг не стал идеальным решением

Когда рейтрейсинг появился в играх, его воспринимали как долгожданное возвращение к физике света. Но гибридный рейтрейсинг, который мы получили в 2018 году, оказался не тем «чистым» решением, которое многие ожидали. Он улучшил отдельные эффекты, но не изменил фундаментальный подход к освещению.

Главное ограничение — количество отскоков луча. В большинстве игр используется 1, максимум — 2. Этого достаточно для отражений или теней, но недостаточно для полноценного глобального освещения. Поэтому разработчикам все равно приходится добавлять вспомогательные источники света, запекать непрямое освещение и вручную корректировать сцены. В итоге ��ейтрейсинг работает не как физическая модель, а как набор локальных улучшений поверх старого пайплайна.

Отсюда и вторая проблема — нестабильность результата. В одних играх RT дает заметный прирост качества, в других — почти не отличается от хорошо настроенной растеризации середины 2010‑х. Причина проста — гибридный подход не устраняет ограничения старой модели, а только маскирует их.

Третья причина — рост требований к «железу». RT‑ядра действительно ускоряют расчеты, но даже они не позволяют использовать рейтрейсинг как основу всего освещения. Поэтому производители видеокарт компенсируют недостаток мощности апскейлерами и генерацией кадров. Это помогает добиться приемлемого FPS, но не решает фундаментальную проблему: гибридный рейтрейсинг слишком тяжел, чтобы стать универсальным, и слишком ограничен, чтобы стать полноценным.

Именно поэтому индустрия постепенно смотрит в сторону трассировки пути — технологии, которая не требует костылей и не зависит от ручной настройки. Она решает те задачи, с которыми рейтрейсинг справиться не может.

Чем трассировка пути принципиально отличается от рейтрейсинга

Гибридный рейтрейсинг, который используется в современных играх, решает только локальные задачи. Он рассчитывает отражения, тени или отдельные элементы глобального освещения, но не формирует единую физическую модель света. Поэтому разработчикам приходится дополнять сцену вспомогательными источниками света, запекать непрямое освещение и вручную корректировать поведение материалов.

Path tracing работает иначе. Он моделирует свет как непрерывный процесс: лучи испускаются от источников и проходят через всю сцену, взаимодействуя с поверхностями столько раз, сколько требуется. Учитываются отражения, преломления, рассеивание, поглощение и цветовые рефлексы. В результате освещение формируется естественным образом, без дополнительных костылей и ручной настройки.

Именно поэтому изображение в играх с трассировкой пути выглядит более стабильным. Тени становятся мягкими и корректными по форме, отражения — физически точными, а переходы между светом и тенью — плавными. Цветовые рефлексы работают как в реальности, когда яркие поверхности действительно влияют на соседние объекты.

По сути, path tracing объединяет все элементы освещения в единую систему. Он не улучшает отдельные эффекты, а заменяет собой весь рендеринг света. Это и делает его принципиально более точным, чем рейтрейсинг, который остается гибридным и частичным решением.

Главная проблема path tracing — производительность

Трассировка пути решает фундаментальные ограничения рейтрейсинга, но делает это ценой огромных вычислительных затрат. Если гибридному RT достаточно 1–2 лучей на пиксель, то для path tracing требуются сотни или тысячи. Только так можно снизить шум и получить стабильное изображение без заметных артефактов.

Даже современные флагманские видеокарты не справляются с такой нагрузкой. RTX 5090 в Cyberpunk 2077 с режимом Overdrive выдает около 30 кадров в секунду в 4K без апскейлеров. И это при том, что игра использует адаптивный семплинг, уменьшает количество лучей для темных областей и активно применяет денойзеры. Без этих оптимизаций производительность была бы еще ниже.

Ситуацию осложняет и то, что рост «сырой» мощности GPU заметно замедлился. За последние пять лет производительность увеличилась лишь на несколько десятков процентов, а не в разы, как раньше. Новые поколения видеокарт все чаще предлагают не рост вычислительных блоков, а улучшенные методы реконструкции изображения: DLSS, генерацию промежуточных кадров, нейросетевые фильтры. Эти технологии помогают добиться приемлемого FPS, но не решают главную проблему — недостаток реальной мощности для полноценного path tracing.

Сегодня PT остается экспериментальной опцией. Он демонстрирует, каким может быть рендер будущего, но пока требует слишком много ресурсов, чтобы стать стандартом. И именно это ограничение определяет темп его распространения в ближайшие годы.

Почему массовый переход на path tracing все равно неизбежен

Несмотря на высокие требования, path tracing постепенно становится логичным направлением развития рендера. Главная причина — унификация пайплайна. Разработчикам проще работать с одной физически корректной моделью света, чем поддерживать гибридные решения, где часть эффектов рассчитывается вручную, часть — запекается, а часть — строится на рейтрейсинге. Path tracing снимает необходимость в десятках обходных методов, которые накапливались в индустрии годами.

Вторая причина — снижение трудозатрат. Современные игры требуют огромного количества ручной настройки освещения: расстановка вспомогательных источников, корректировка теней, подготовка карт непрямого света. В path tracing эти задачи исчезают. Свет ведет себя предсказуемо, а сцена выглядит корректно без дополнительной работы. Это особенно важно для больших проектов, где стоимость контента постоянно растет.

Третья причина — развитие нейросетевых методов. Реконструкция лучей, интеллектуальный денойзинг и генерация промежуточных кадров постепенно становятся частью стандартного графического стека. Эти технологии не заменяют вычислительную мощность, но позволяют компенсировать ее недостаток. Уже сейчас PT в играх возможен только благодаря нейросетевым фильтрам, и их качество растет быстрее, чем производительность GPU.

Наконец, path tracing — единственная технология, которая обеспечивает физически корректное освещение без компромиссов. Она не улучшает отдельные элементы картинки, а формирует весь световой баланс сцены. Поэтому в долгосрочной перспективе именно PT станет основой рендера, а гибридные методы будут постепенно устаревать.

Консоли — одновременно тормоз и катализатор перехода на path tracing

Будущее игровых технологий во многом определяется не видеокартами для ПК, а консолями. Именно они задают минимальный технический уровень, на который ориентируются крупные студии. И в случае с path tracing это становится ключевым фактором.

Следующее поколение приставок — условные PlayStation 6 и новый Xbox — вряд ли обеспечат производительность, достаточную для полноценной трассировки пути. Их графические ядра вряд ли будут выше по уровню современных предфлагманских видеокарт. Этого достаточно для гибридного рейтрейсинга, но недостаточно для стабильного PT в высоком разрешении. Поэтому разработчики продолжат использовать смешанные методы освещения, чтобы игры одинаково работали на всех платформах.

Однако именно консоли в перспективе станут катализатором перехода. Как только производительность приставок достигнет уровня, позволяющего использовать path tracing хотя бы в ограниченном виде, индустрия начнет перестраивать пайплайны под единую физически корректную модель света. Это произойдет не сразу: потребуется новое поколение «железа», обновление движков и адаптация инструментов. Но как только PT станет стандартом на консолях, он автоматически станет стандартом и в массовых играх.

Поэтому ближайшие годы будут переходными. Разработчики продолжат использовать гибридные решения, а path tracing останется опцией для топовых GPU. Но в долгосрочной перспективе именно консоли определят момент, когда технология станет массовой.

Семь лет развития рейтрейсинга показали, что технология важна, но не решает всех задач современного рендера. Она улучшила отражения и тени, упростила часть продакшена и стала стандартом для крупных проектов. Но гибридный подход так и не позволил отказаться от ручной настройки освещения и множества обходных методов, которые накапливались в индустрии десятилетиями.

Path tracing предлагает другое решение. Он формирует освещение как единую физическую систему, где свет ведет себя предсказуемо и корректно без дополнительных костылей. Именно поэтому PT дает тот уровень стабильности и реализма, которого от рейтрейсинга ждали с самого начала. Ограничением остается только производительность, а не качество.

В ближайшие годы технология будет развиваться постепенно. Нейросетевые методы, обновление движков и рост вычислительной мощности сделают пастрейинг доступнее, но массовый переход произойдет только тогда, когда его смогут поддерживать консоли. Это долгий процесс, но направление уже определено: индустрия движется к физически корректному освещению как к базовому стандарту.

Поэтому трассировка пути — не экспериментальная опция, а логичное завершение эволюции рендера. Она станет основой графики будущего, а гибридные методы постепенно уйдут на второй план. И хотя полноценная трассировка пути пока доступна только владельцам топовых видеокарт, именно он определит, как будут выглядеть игры следующего десятилетия.