Qu'est-ce que ce Ray Tracing dont tout le monde parle ?
NRJ Games : Bonjour Stéphane. On entend de plus en plus parler de "Ray Tracing" sur un nombre croissant de jeux vidéo depuis quelques mois et de manière forte lors du récent salon E3 2019 de Los Angeles. Pouvez-vous nous dire, précisément et de manière simple, en quoi consiste cette technologie utilisée depuis un certain temps au cinéma ?
Stéphane Quentin : Bonjour. Le RayTracing (Lancer de rayons en français) est une technique de calcul qui utilise la simulation physique de la lumière pour générer une scène 3D. Elle permet de générer différents types de rendus hyper réalistes comme l’éclairage naturelle d’une scène 3D, les ombres et autres voire même de décrire et de générer une scène 3D complète. Pour simplifier à l’extrême, chaque pixel à l’écran est calculé en fonction de son environnement et des trajectoires et rebonds des rayons lumineux.
Cette technique n’est pas nouvelle puisque les algorithmes de calcul sont apparus dans les années 1970. Cependant, elle est extrêmement gourmande en puissance de calcul et c’est pourquoi, jusqu’à présent, elle était réservée à des serveurs de calcul qui prennent des heures pour générer une seule image. Il faut bien comprendre que, pour chaque rayon lumineux défini, des millions de calcul sont nécessaires en fonction des matériaux et obstacles que celui-ci rencontre. Les paramètres optiques des objets et matériaux modifient le rayon à chaque rebond, (coefficient de diffraction, réfraction, diffusion, etc). Toutes ces interactions optiques vont alors déterminer la position et la couleur de chaque pixel de la scène.
Cette technique est complètement différente de la technique de la 3D temps réel (rastérisation) qui est utilisée dans les moteurs 3D pour les jeux. Voici une vidéo très didactique sur le sujet :
NRJ Games : En quoi cela représente-t-il une évolution marquante (certains parlent même d’une “petite révolution”) au niveau du rendu de nos jeux vidéo ?
S.Q. : Comme évoqué précédemment, le Ray Tracing est un ogre en terme de puissance de calcul. Son appétit est insatiable de par la nature des calculs liés à la lumière. C’est pourquoi le rendu Ray Tracing n’a jamais été utilisé pour les jeux en 3D temps réel, car, jusqu’à présent, il n’était pas possible de calculer des images toutes les 1/60e de secondes sur des ordinateurs pour les joueurs.
Le Ray Tracing peut être calculé sur des CPU [NDLR : processeurs de calcul] et même sur des GPU [NDLR : processeurs graphiques] classiques, mais les performances ne sont pas suffisantes pour atteindre un nombre d’images par seconde suffisant pour être jouable. L’arrivée de l’architecture Turing (celle des GeForce RTX) en août 2018 a révolutionné l’usage du Ray Tracing dans les jeux. En effet, celle-ci dispose de cœurs de calcul dédiés (les RT Core) dont la principale fonction est l’accélération de l’algorithme BVH qui est la clé du calcul du Ray Tracing.
On parle alors de “Ray Tracing accéléré hardware” [NDLR : par le matériel, non pas le logiciel] qui est la seule solution pour à la fois avoir des rendus de lumière intéressants et une performance suffisante. La révolution vient essentiellement du fait que c’est au sein même du noyau 3D que le Ray Tracing intervient et qu’il faut donc modifier les bibliothèques de programmation (Vulkan, DXR) mais également les moteurs de jeux (Unreal Engine, Unity, Frostbite) ainsi que tous les middlewares [NDLR : logiciels intermédiaires entre le moteur graphique et le jeu] et outils pour la gestion des textures et des lumières.
Au final, c’est une modification profonde du rendu visuel qui permet aux développeurs de jeux de gagner du temps en termes de développement. Et il ne faut pas oublier que le Ray Tracing accéléré impacte également toute l’industrie du rendu visuel via nos solutions professionnelles Quadro RTX (rendu pour le cinéma, pour les créateurs d’image de synthèse).
De quoi avons-nous besoin pour avoir du Ray Tracing sur PC ?
NRJ Games : Quel matériel faut-il pour accéder au Ray Tracing sur PC ? (Cartes graphiques compatibles, éventuelles limitations liées au processeur...)
S.Q. : A l’heure actuelle, nous fournissons les drivers pour le Ray Tracing sur toutes les cartes GeForce GTX et RTX. Mais comme évoqué précédemment seules les GeForce RTX offrent une performantes suffisante du fait de leur accélération hardware. Il y a un ratio de performance de 1 à 5 entre un rendu en RayTracing sur une GeForce GTX 1080 Ti et une GeForce RTX 2080. Le RayTracing étant généré par le GPU, l’impact sur le CPU est faible.
Toutefois, comme les premiers jeux exploitant cette technologie exploitent des moteurs récents, il est conseillé d’avoir des CPU avec au moins 4 cœurs de calcul. Aujourd’hui, il est donc évident que les joueurs souhaitant profiter des futurs jeux en Ray Tracing, ont tout intérêt à investir dans une GeForce RTX.
Le Ray Tracing, une technologie qui n'est pas propriétaire à NVIDIA
NRJ Games : Cette technologie n’est pas propriétaire à NVIDIA, n’est-ce pas ? Comment faites-vous pour vous différencier de la concurrence ?
S.Q. : Le Ray Tracing n'est pas une technologie NVIDIA. Elle existe depuis des décennies mais l’architecture Turing des GeForce RTX est révolutionnaire car c’est la première architecture à proposer une accélération hardware du Ray Tracing en plus de la gestion de la 3D rastérisation. Cette architecture n’a aucune concurrence aujourd’hui.
Que vaudra le Ray Tracing des Xbox Scarlett et PS5 par rapport à ce qui existe sur PC ?
NRJ Games : Les prochaines consoles (PS4 et Xbox Scarlett), réalisées en partenariat avec votre concurrent AMD, annoncent aussi qu’elles géreront le Ray Tracing. Le rendu pourrait-il concurrencer celui d’un PC gamer haut de gamme selon vous ? Pensez-vous que c’est une bonne chose pour faire connaître cette technologie ?
S.Q. : Je ne peux apporter aucune réponse sur ces futurs consoles. Toutefois, aujourd’hui, un PC Gamer haut de gamme intègre une GeForce RTX 2080 qui propose 8 GigaRay par seconde, ce qui correspond à 8 milliards de rayons calculés par seconde. La GeForce RTX 2080 Ti, quant à elle, peut calculer 10 GigaRay/s. C’est une puissance fantastique mise a la disposition des développeurs et des joueurs. Dans le futur, il sera intéressant de comparer les effets Ray Tracing disponibles sur toutes les plateformes supportant cette technologie ainsi que leurs performances.
De plus, un point essentiel, cela fait maintenant depuis fin 2018 que les GeForce RTX sont disponibles, et le fait que les prochaines consoles de Sony et Microsoft supporteront les Ray Tracing, renforce notre vision sur l'intérêt de cette technologie pour les joueurs. Acheter un GPU sans Ray Tracing en 2019, c’est se couper d’une expérience visuelle incroyable sur les jeux les plus intéressants du moment et sur ceux qui vont sortir.
Les jeux compatibles Ray Tracing aujourd'hui et ceux à venir
NRJ Games : Combien de jeux compatibles Ray Tracing sont disponibles en juin 2019 ? Pouvez-vous nous donner quelques exemples de jeux déjà sortis où le Ray Tracing est le plus éblouissant ?
S.Q. : Au moment d’écrire ces lignes et dans les jeux disponibles, nous avons depuis le lancement fin 2018 : Battlefield V, Metro Exodus, Shadow of the Tomb Raider, Quake II RTX, Stay in the Light.
Chacun de ces jeux utilisent le Ray Tracing pour certains effets (les reflets en temps réel sur Battlefield V, les ombres sur Shadow Of The Tomb Raider). Sur Metro Exodus, l’illumination globale et l’occlusion ambiante changent totalement l’aspect visuel du jeu et renforce son ambiance [NDLR : c'est particulièrement vrai dans les environnements en intérieur].
Vu mon âge, j’ai aussi un petit faible pour Quake II RTX, qui est un redéveloppement via notre studio interne (Lightspeed studio) et c’est surtout le tout premier jeu à utiliser le Path Tracing [NDLR : technique de lancer de lumière pour déterminer l'illumination globale une scène en 3D]. Cette version fera également date dans l’histoire des jeux vidéo.
C’est un véritable tour de force des développeurs de ces jeux. Intégrer une telle technologie en l’espace de quelques mois sur des jeux de ce type est incroyable. Dans l’histoire de la 3D temps réel, il fallait auparavant plusieurs années pour faire évoluer les jeux, une intégration aussi rapide montre bien l’intérêt des développeurs pour le Ray Tracing. N’oublions pas qu’une fois intégrée, celle-ci simplifie le développement de tous les effets liés à la lumière.
NRJ Games : Et sur les gros jeux à venir (Cyberpunk 2077, Doom Eternal, Wolfenstein Young Blood, Control…) ?
S.Q. : Je dirais tous ! Effectivement, pendant E3 2019, de nombreux titres ont annoncés leur support du Ray Tracing : Control (lien), qui est en bundle avec les GeForce RTX et qui sort en août, Wolfenstein Youngblood également. Mais aussi : Call of Duty : Modern Warfare, Sword and Fairy 7, Cyberpunk 2077, Watch Dogs: Legion. Je vous invite d’ailleurs a regarder les vidéos disponibles sur Internet pour vous faire une idée.
Mais il y a encore plus important, les principaux moteurs 3D temps réel disposent maintenant d’un support du Ray tracing temps réel : Unreal Engine, Unity, Frostbite et d’autres encore, soit 90% des jeux du marché ont maintenant possibilité de basculer avec un rendu Ray Tracing.
NRJ Games : Les jeux PC utiliseront-ils majoritairement le Ray Tracing d’ici la fin d’année ? [Si non, à votre avis, à partir de quel moment approximativement ?] Cela dépend beaucoup des développeurs, n’est-ce pas ?
S.Q. : C’est une réponse compliquée. Tout dépend du type de jeu. Des jeux de type Battle Royale, où seul le framerate [NDLR : vitesse d'animation] à 120/240 images par seconde compte, ne pourraient pas tourner en Ray Tracing aujourd’hui ! Ou alors, il faudrait une machine avec plusieurs RTX ; cela n’a pas de sens. Toutefois, je peux vous dire que les meilleurs jeux sur PC dans les années qui viennent utiliseront le Ray Tracing ! [NDLR : qui a dit Cyberpunk ?]
Le Ray Tracing : une technologie longue et difficile à ajouter aux jeux ?
NRJ Games : Y a-t-il des contraintes particulières ou est-ce au contraire assez “facile” d’ajouter cette technologie dans un jeu ? Faut-il faire une autre version du jeu ?
S.Q. : Au lancement il y a un an, c’était compliqué, car tout était nouveau pour les développeurs de jeux (les moteurs, les formats de texture, l’intégration, etc..). C’est pour cette raison, notamment sous Battlefield V avec le studio DICE, que nous avons réussi à multiplier par deux les performances en Ray Tracing en 2 mois !
On ne peut pas parler d’une autre version du jeu (nous parlons encore de Ray Tracing hybride, où les polygones 3D sont encore créés par la partie rastérisation de la carte) mais d’un autre "pipeline" de rendu qui nécessite des adaptations (textures, shading, post processing).
Pour simplifier, c’est le même noyau pour le moteur de jeu mais les « assets » [NDLR : éléments visuels] nécessitent des adaptations pour la gestion de la lumiere en Ray Tracing. Aujourd’hui, on parle de rendu hybride mais à longue échéance, le Ray Tracing pourra dessiner la scène entièrement, même la géométrie !
GeForce RTX Super : les nouvelles cartes récemment annoncées
NRJ Games : Vous venez d’annoncer une nouvelle génération de cartes graphiques : « GeForce RTX SUPER ». Il s’agit d’un rafraîchissement des cartes graphiques RT sorties l’an passé, c’est bien cela ? Pouvez-vous nous en dire un peu plus sur leurs apports et leur positionnement tarifaire ?
Effectivement, les GeForce RTX Super viennent de sortir. Cela fait maintenant près d’un an que les premières RTX sont disponibles et nous avons utilisé cette période pour améliorer le design et la fabrication de nos différents processeurs qui utilisent l’architecture Turing. Ce "refresh" (rafraîchissement de la gamme) est classique chez NVIDIA au bout d’environ 1 an. Toutefois, nous utilisions auparavant le suffixe Ti qui est donc remplacé par Super. L’intérêt des RTX Super est de proposer en moyenne 15% de performance en plus pour le même tarif que les RTX à leur lancement. La gamme des GeForce est donc celle-ci maintenant :
- GeForce GTX 1650 – à partir de 160€
- GeForce GTX 1660 – à partir de de 229€
- GeForce GTX 1660Ti – à partir de 299€
- GeForce RTX 2060 – à partir de 369 €
- GeForce RTX 2060 Super – à partir de 424€
- GeForce RTX 2070 Super – à partir de 529€
- GeForce RTX 2080 Super – à partir de 745€ (disponible le 23 juillet)
- GeForce RTX 2080 Ti – à partir de 1259€.
Les anciennes GeForce RTX 2070 et RTX 2080 vont progressivement disparaître jusqu'à épuisement des stocks.
Cloud gaming : l'avenir du jeu vidéo ?
NRJ Games : D’un côté, vous fabriquez des cartes graphiques pour offrir la meilleure qualité visuelle possible sur un PC local d’un côté. De l’autre, vous avez développé un service de cloud gaming (lien, jeu en streaming via internet) avec GeForce Now de l’autre… quelle est la vision de NVIDIA pour les prochaines années ?
S.Q. : Le Cloud Gaming est clairement une plateforme qui fait et fera partie du jeu vidéo. Nous avons commencé à travailler dessus en 2009 et avons déployé GeForce NOW en 2015 avec le lancement de la SHIELD. GeForce NOW est maintenant disponible sur PC, Mac, SHIELD et bientôt Android. Aujourd’hui, c’est un bêta-test à l’échelle mondiale et nous travaillons avec les fournisseurs d’accès à Internet pour le déployer dans tous les pays. LG U en Corée du Sud, HTC Telecom au Japon vont bientôt le déployer commercialement. L’objectif étant bien entendu de proposer une solution de cloud gaming qui offrira les mêmes raffinements que nos GeForce RTX en local.
NRJ Games : Pouvez-vous nous dire combien d’utilisateurs utilisent la bêta de GeForce Now aujourd’hui ?
S.Q. : Aujourd’hui, plus de 300 000 joueurs utilisent la bêta de GeForce NOW à travers le monde. Nous avons plus d'un million de personnes en liste d’attente !
NRJ Games : Microsoft (xCloud), Sony (PS Now), Google (Stadia) et même Nintendo (dans une moindre mesure, avec Assassin’s Creed Odyssey et Resident Evil 7 sur Switch au Japon) se tournent de plus en plus vers le jeu en streaming.
Quelle est la valeur ajoutée de votre service de cloud gaming GeForce Now ?
S.Q. : GeForce NOW permet d’accéder pour le moment à sa bibliothèque de jeu Steam, Uplay et Battlenet, soit plusieurs milliers de jeux. En fonction de la bande passante de votre connexion (à un débit minimum de 15 Mbits/s), vous pouvez jouer en 1080p 60/120 images par seconde.
NRJ Games : Selon vous, le jeu en streaming est-il le seul avenir possible à terme, ou est-ce que les deux “modes de consommation” du jeu vidéo persisteront ?
S.Q. : En aucun cas le streaming ne pourra techniquement remplacer certaines machines de jeux. Prenons exemple des passionnés de simulateurs de vol qui exploitent en général 3 ou 4 écrans, voire plus, dans des résolutions extrêmes, des framerates élevés et avec une qualité visuelle importante. Toutefois, pour les usages de jeux classiques de salon (type console) ou en mobilité (via la 5G), le cloud gaming est une superbe alternative pour tous ceux qui auront la bonne connexion.
NVIDIA et les consoles
NRJ Games : NVIDIA a collaboré avec Nintendo sur la conception de la Switch, avec Microsoft sur la première Xbox, avec Sony sur la PS3. Qu'est-ce que ce type de partenariat a apporté, à vous comme aux constructeurs ? Une participation à d’autres consoles à venir est-elle envisageable ou planifiée ?
S.Q. : L’intérêt des consoles est de proposer une qualité visuelle minimum pour tous du fait de leur cycle de vie très long sur le marché technologique.
Prenons l’exemple de la PS3, cette console est restée pendant plusieurs mois la machine de jeu la plus puissante, même devant les PC avant que nous sortions une carte graphique plus puissante. Ce n’a pas été le cas avec les consoles de cette génération.
NVIDIA pousse tous les curseurs graphiques à leur maximum et nous nous offrons toujours aux joueurs PC le nec plus ultra des technologies graphiques et la meilleure expérience de jeu possible. De plus, auparavant, les consoles avaient de nombreux jeux en exclusivité ; ce qui n’est plus le cas aujourd’hui du fait de leur architecture commune avec le PC (à part la Switch). Le PC reste donc pour les années à venir la machine reine pour le jeu vidéo. Puissante, adaptable à tout type de jeux, et évolutive.
Evidemment sur le futur, je ne peux pas me prononcer aujourd’hui. Mais j’ai le sentiment que le cloud gaming permettra à beaucoup d’accéder à une puissance suffisante à la demande pour se faire plaisir.
NGX, l'avenir du gaming selon NVIDIA
NRJ Games : D’un point de vue plus large, y a-t-il d’autres évolutions ludiques, matérielles ou techniques que NVIDIA souhaiterait pour les prochaines années (déploiement massif de la 5G pour le cloud gaming, VR adoptée à grande échelle, intégration de GeForce Now dans toutes les box de fournisseurs d'accès...) ?
S.Q. : Effectivement, ces dernières années, le cloud gaming a pris de l’ampleur et nous y avons travaillé d’arrache-pied avec GeForce NOW et notre SHIELD. C’est donc une plateforme très intéressante que nous poussons via nos alliances avec les FAI (fournisseurs d'accès à Internet). Pour la VR, aussi surprenant que cela puisse être, le monde professionnel s'en ai emparé et c’est un outil qui se répand à travers de nombreux métiers. Pour les joueurs, le graal du casque VR n'est peut-être pas encore là mais on s’en approche !
Au risque de me répéter, l'évolution la plus importante dans les prochaines années, c’est bien le Ray Tracing et l’intelligence artificielle. Le Ray Tracing pour enfin profiter de jeux aussi que des images de cinéma et l’intelligence artificielle tant pour offrir aux joueurs des jeux plus « intelligents » mais également dans l’IA dans le rendu visuel. Cela s’appelle NGX chez NVIDIA, pour « Neural Graphics », mais c’est une autre histoire….
NRJ Games : Stéphane, merci d'avoir accepté cette interview ainsi que pour vos réponses.
Propos recueillis par Damien Quattrociocchi.
