PlayStation 5: cosa possiamo aspettarci dal ray-tracing su next-gen? - articolo
Gran Turismo 7, Ratchet and Clank e Pragmata guidano la carica.
Con quasi trenta giochi mostrati durante lo showcase dedicato a PlayStation 5, non deve stupire che il Digital Foundry abbia un bel po' di cose di cui parlare, a cominciare da uno dei segnali più promettenti: sia first party che giochi sviluppati da studi esterni usano la tecnologia ray tracing via accelerazione hardware della console.
Ma quali giochi usano al cento percento il RT? Che effetti mostravano, e come funzionano? E soprattutto, che ruolo possiamo immaginare per il ray tracing nella nuova generazione di console?
Per cominciare diamo a Cesare quel ch'è di Cesare: il ray tracing via accelerazione hardware ha debuttato a novembre 2018, quando DICE ha aggiornato Battlefield 5 implementandolo con risultati notevoli, anche se non allo stato dell'arte.
A quell'aggiornamento ne è seguito un altro nei mesi successivi, e poi da lì varie produzioni hanno implementato il RT. Quindi non parliamo di una tecnologia inedita ma quello che davvero stupisce è la velocità con cui il mondo console la stia adottando, e quanti giochi della prima ondata di PS5 lo sfruttino, specialmente pensando al costo computazionale.
Ma a proposito, quanto costa? Lo abbiamo imparato sulla nostra pelle due anni fa, quando su PC i titoli che supportano RTX vedevano il frame rate crollare di percentuali importanti anche con un solo effetto attivo a 4K (nello specifico i riflessi), pur giocando con la più potente GPU disponibile sul mercato. Altri effetti come le ombre costano meno ma comunque non poco. Il punto è che l'hardware console è di solito costruito per avere il miglior rapporto qualità prezzo possibile, e gli sviluppatori dovranno sicuramente tenerlo a mente per mantenere risoluzioni e frame-rate accettabili. Infatti, nella prima ondata di giochi PS5 che abbiamo visto, già si intuisce la direzione che molti stanno prendendo.
Iniziamo da Gran Turismo 7. L'uso di hardware RT è evidente, con riflessi che fanno capolino su parecchie superfici nel gioco, carrozzerie comprese. Lo possiamo dire con certezza perché i riflessi cui siamo abituati (cube mapped, tipo quelli di Forza Horizon 4) catturano immagini dell'ambientazione e le mappano sull'oggetto, ignorando i riflessi che si generano sulla superficie stessa e proponendo una prospettiva imperfetta.
GT7 è su un altro livello: i riflessi dell'ambientazione sono mappati correttamente sugli oggetti e tutti gli elementi fuori dall'inquadratura, tutte le macchine e pure quella del giocatore sono riflessi. Si tratta di un miglioramento notevole per quanto riguarda il veicolo del giocatore ma non solo, visto che anche i vetri sembrano beneficiarne. Si tratta anche del primo Gran Turismo in cui lo specchietto retrovisore riflette gli interni della macchina e il pilota, mentre in GT Sport era come se ci fosse una telecamera appiccicata dietro al veicolo.
Il gioco sembra girare con risoluzione 4K nativa, quindi raggiungere i 60 fps richiede di avvicinarsi al ray tracing con cautela. Prima di tutto, i riflessi sembrano avere solo un quarto della risoluzione, riducendone il costo significativamente, e poi sono realizzati lasciando seghettati i bordi degli oggetti riflessi con un effetto che fa pensare al checkerboarding, tanto che potrebbe essere uno dei trucchi utilizzati da Polyphony per tenere alte le prestazioni (e abbiamo visto qualcosa di simile su PC con l'illuminazione in tempo reale di Metro Exodus).
La strategia sembra puntare sul maggiore impatto grafico possibile, tenuto conto delle limitazioni hardware. Nel mondo reale, a meno di non trovarsi davanti a uno specchio perfetto, i riflessi degli oggetti diventano più scuri e imprecisi mentre aumenta l'angolo di visuale. Questo vuol dire che servirebbe tracciare più raggi perché quelli che colpiscono a un angolo maggiore sono più imprevedibili nel loro rimbalzo, e dunque più costosi da ottimizzare. Si potrebbe ignorare l'effetto, ovviamente, e poi usare degli effetti in post produzione, oppure tenere lo stesso livello di nitidezza come sembra succedere in GT7 su PS5: i riflessi non cambiano sulla medesima superficie ma solo tra materiali diversi.
Ci ha fatto molto piacere anche vedere il ray tracing in Ratchet and Clank: Rift Apart di Insomniac, dove gli sviluppatori hanno confermato che i riflessi ray tracing sono presenti sullo stesso Clank (fate attenzione al riflesso del suo corpo che ha sul mento). Guardando i video, però, possiamo dire che l'effetto è utilizzato su parecchie delle superfici lucide come i pavimenti metallici. Purtroppo non abbiamo un video in alta qualità di quello spezzone della presentazione, ma anche così possiamo intravedere scelte di ottimizzazione interessanti.
Come in GT7, sembra che i riflessi siano uniformi su ogni superficie esaminata, ma qui sembra che alcuni oggetti siano stati esclusi dai riflessi. Non sappiamo però se si tratti di bug dovuti alla giovinezza del codice, o di una tecnica per migliorare le prestazioni. In ogni caso sembra che anche alcuni elementi dinamici, come le macerie degli oggetti distrutti, siano eliminati dai riflessi. Possiamo immaginare non siano presenti per evitare di dove ricostruire continuamente la struttura ray tracing di oggetti in movimento o che cambiano forma, che sarebbe necessaria poi per tracciare i riflessi. In generale, più un oggetto è dinamico e più costa calcolarne i riflessi, e sembra che in Ratchet and Clank questo sia tenuto da conto.
Non solo i first party hanno dato sfoggio di riflessi ray tracing, ma anche gli indipendenti come Stray di Blue Twelve, basato su Unreal Engine 4 e che ha il suo supporto RT nativo come abbiamo visto nell'articolo dedicato a Ghost Runner. Per quanto ne sappiamo, il ray tracing di UE4 è di alta qualità, ma costoso.
Per esempio, i riflessi in UE4 hanno aree più scure e sono deformati come succede nel mondo reale, proprio come vediamo nel trailer di Stray nella scena col barbiere, guardando i riflessi nello specchio (che comprendono anche elementi fuori dall'inquadratura, escludendo l'uso di screen-space reflections). Siccome lo specchio non è pulitissimo, la definizione dei riflessi cambia seguendolo con un effetto eccellente. Spostandosi all'esterno, poi, questa fantastica attenzione al dettaglio è visibile su larga scala. Non escludiamo le ombre ray tracing in questo gioco, ma di nuovo non ci stupiremmo vista la qualità raggiungibile su questo fronte con Unreal Engine 4.
Questo dubbio è applicabile anche ad altri giochi, come il remake di Demon's Souls a opera di Buepoint, che infatti sfrutta ombre via ray tracing come svelato dal PlayStation blog. Non è chiaro se si tratti di ombre dirette o indirette, e il trailer non ci aiuta a capirlo, ma avremo modo di parlare approfonditamente di Demon's Souls in altra sede. Passando a Insomniac, riportiamo che lo sviluppatore ha apertamente parlato di riflessi via ray tracing in Marvel's Spider-Man: Miles Morales, ma anche qui non c'è niente che ci permetta di discuterne nel dettaglio per ora, e ovviamente non vediamo l'ora di mettere le mani su entrambi i giochi.
L'ultimo gioco che ha mostrato ray tracing via accelerazione hardware è Pragmata di Capcom, probabilmente basato su una versione potenziata dell'eccellente motore grafico RE, artefice di alcuni spettacolari giochi durante la corrente generazione. Qui, vediamo due tipi di RT in campo. Si comincia inevitabilmente coi riflessi, palesi nell'inquadratura sugli occhi della bambina, tanto che i riflessi dei cartelloni cambiano in tempo reale seguendo i cartelloni stessi. Guardando da vicino si vedono addirittura i riflessi delle sue ciglia e di alcune parti del viso: i riflessi ray tracing sono fantastici per questo, perché garantiscono dettagli accuratissimi indipendentemente da quanto si avvicini la telecamera al soggetto.
Un aspetto interessante di questi riflessi è che funzionano come quelli visti in Battlefield 5, dove le screen-space reflections (che riflettono i dettagli presenti a schermo, in poche parole) sono mescolati a riflessi RT. Usando ray tracing di bassa o media qualità in BF5 il gioco riduce il livello di riflessi sulle superfici ruvide per risparmiare risorse, ma attiva il SSR per coprirle comunque con riflessi in tempo reale.
Si tratta esattamente di quello che fa Pragmata nel trailer, dove le risoluzioni super nitide negli occhi del personaggio o nelle pozzanghere sono via RT, perché costano poco. Mentre i riflessi meno nitidi sulle strade sono fatti con SSR, e infatti spariscono quando gli oggetti che le generano non sono inquadrati. Si tratta di una combinazione molto furba e che segue il principio di dare il miglior rapporto qualità prezzo possibile.
Dopo i riflessi, il secondo effetto via ray tracing in questo trailer è ancora più interessante: ray traced global illumination, con qualche delicato ma notevole effetto visibile quando la luce rimbalza per le scene. Quando l'astronauta cammina davanti a un taxi giallo, la luce riflessa dal veicolo si vede sulla sua tuta. Quando solleva la mano si può addirittura vedere un'ombra indiretta dal braccio al petto per un livello di fedeltà notevole.
C'è qualche artefatto, però: questa luce indiretta sul personaggio risulta un po' sporca, come se la luce fosse composta da tanti piccoli puntini. Di solito questo succede quando il ray tracing non è ripulito al meglio, cosa che chiaramente non ci aspettiamo da filmati a questo stadio dello sviluppo (e che anzi ne sottolinea l'autenticità).
Pragmata è previsto nel 2022, cosa che ci fa pensare che sia ancora indietro nello sviluppo e che molto possa cambiare, ma già così questa combinazione di RT ed effetti porta ai risultati più spettacolari. Forse è proprio questa la direzione che vedremo nei prossimi anni, una direzione che permetterebbe di sfruttare i riflessi via ray tracing senza pesare eccessivamente sulle prestazioni, tenendone un po' libere anche per l'illuminazione globale in tempo reale.
A questo punto possiamo dire, da appassionati di ray tracing, che l'evento di PlayStation 5 ci ha decisamente soddisfatti, se non addirittura sorpresi. Questa generazione di console usa gli stessi effetti ormai da anni e quasi non ci facciamo più caso, tanto che ora in pochi si lamentano se non vedono il proprio personaggio riflesso in uno schermo (cosa che succedeva in Duke Nukem 3D)! Ambient occlusion e illuminazione globale sono evoluti e fanno il loro dovere, ma non sono certo al livello di quanto si può raggiungere con il ray tracing, neanche lontanamente.
La buona notizia è che lo showcase PS5 ha dimostrato che gli sviluppatori non stanno ignorando il nuovo hardware, non ne sfruttano la potenza solo per aumentare le prestazioni ma esplorano la possibilità di usare il ray tracing tanto che probabilmente lo vedremo al lancio. All'inizio del 2020 questa prospettiva sembrava quasi incredibile, ma oggi, combinata con l'approccio path-traced che Microsoft ha già mostrato su Xbox Series X, è realtà.
Osservare risultati così immediati su console grazie al ray tracing via accelerazione hardware è davvero stimolante e non vediamo l'ora di scoprire cosa ci riserverà in futuro questo nuovo strumento a disposizione degli sviluppatori.