Lumions neue Rendertechnologie erklärt!

Raytracing oder RTX ist eine Technologie, die sich in den letzten Jahren als durchaus effektiv im Zusammenhang mit Renderingprozessen (v. a. im Gaming-Bereich) bewährt hat. Die Technik hinter der Visualisierung von 3D-Objekten wurde somit revolutioniert und Lumion hat es sich zur Aufgabe gemacht, mit der kommenden Version Lumion 2023 ein Teil dieser Revolution zu sein, um den Nutzern weiterhin das bestmögliche Renderingerlebnis zu bieten. Um zu verstehen, wie diese Technologie funktioniert und warum sie der Realität so nahekommt, muss zunächst erläutert werden, wie Licht in der Realität funktioniert.

Wie funktioniert Licht in der Realität?

Wenn ein Objekt von einer Lichtquelle beleuchtet wird, prallen die Strahlen von den verschiedenen Oberflächen ab, denen es auf seinem Weg begegnet. Das Licht findet dadurch automatisch seinen Weg in das Betrachtungsobjekt, sei es eine Kamera oder unser Auge. Bei künstlichen Lichtquellen funktioniert das genauso.

Die Simulation, die die Raytracing-Technologie durchführt, erzeugt Lichtstrahlen, die in die entgegengesetzte Richtung von der Kamera zur Lichtquelle verlaufen und von allen Oberflächen abprallen, auf die sie treffen. 

Wie funktionierte Rendern bisher?

Bei herkömmlichen Rendering-Modellen wird die Farbe jedes Pixels durch einen Rasterisierungsprozess erhalten. Dieser Prozess besteht darin, die Szene von einer Kamera aus zu betrachten und Pixel für Pixel ein 2D-Bild zu erstellen. Bei der Rasterisierung wird ein Raster mit Objekten zu „befüllt“, welche sich im sichtbaren Bereich der Kamera befinden. Für jedes Objekt wird auf jeden einzelnen Pixel, den das Objekt überdeckt, „geschaut“. Die Farbe der Pixel wird durch den Abstand und die Position jedes Objekts im 3D-Modell bestimmt. Diese Methode hat sich jahrelang bewährt und es lassen sich gute Ergebnisse bei gerichteter Beleuchtung, Schatten und detailreichen Reflexionen erzielen.

Was ist Raytracing?

Mit Raytracing können Sie noch realistischere Visualisierungen rendern, als es bisher möglich war. Die Schatten werden akkurater, die Reflexionen genauer und das Licht streut sich realistischer durch die gesamte Szene. RTX berechnet auf Basis eines intelligenten Algorithmus den simulierten physikalischen Lichteinfall auf reale Objekte. Die Simulation, die die Raytracing-Technologie durchführt, erzeugt Lichtstrahlen (engl. rays), die in die entgegengesetzte Richtung von der Kamera zur Lichtquelle verlaufen und von allen Oberflächen abprallen, auf die sie treffen.

Disney hat ein sehr interessantes Video erstellt, um diesen Effekt anschaulich zu erklären. Klicken Sie HIER, um Disneys praktischen Leitfaden zur Pfadverfolgung zu sehen.

Eine Lichtquelle sendet in Wirklichkeit unendliche Lichtstrahlen an die Oberflächen um sie herum, diese Strahlen erzeugen aufeinanderfolgende Lichtreflexe. Aber nicht alle erreichen die Kamera. Raytracing verwendet Reziprozität, die dieselben Strahlen nachbildet, aber rückwärts, von der Kamera zur emittierenden Lichtquelle. Dank dessen ist die Schätzung der Farbe eines Pixels viel genauer, da die Reflexionen aller sich in einer Szene befindlichen Objekte berücksichtigt werden.

Diese Technologie erfordert eine außerordentlich leistungsstarke Grafikkarte, da die Berechnung der Strahlen wesentlich leistungsintensiver ist als das Rasterrendering. Je mehr Strahlen analysiert werden, desto mehr Ressourcen werden verbraucht.

Vergleich beider Technologien

(Sehr technisch)

Konzept	Rasterisierung	Raytracing
Hauptfrage	Welche Pixel werden von der Geometrie bedeckt?	Was ist entlang dieses Strahls sichtbar?
Haupttätigkeit	Testen, ob ein Pixel sich innerhalb einer Geometrie befindet	Schnittpunkt Strahlendreieck Berechnung
Wie die Ströme funktionieren	Über Dreiecke (jedes testet Pixel)	Über Strahlen (jedes testet Schnittpunkte)
Ineffizienzen	Berechnung von zu vielen Dreiecken pro Pixel (Überzogen/Überlastet)	Testen von sehr vielen Schnittpunkten pro Strahl
Beschleunigungsstruktur	(Hierarchisches-) Z-buffering	Bounding-Volume-Hierarchien
Nachteile	Inkohärente Abfragen schwierig durchzuführen	Durchläuft den Speicher unzusammenhängend

Welche Grafikkarten werden für Raytracing benötigt?

Raytracing erfordert viele Berechnungen, welche bisher von Lumion nicht durchgeführt wurden. Von daher stellt sich die berechtigte Frage, ob Ihre Hardware für das kommende Raytracing gewappnet ist. 

Grafikkarten mit RTX-Technologie lösen dieses Problem, indem sie sogenannte RT Cores integrieren. Es handelt sich um Komponenten, die ausschließlich dem Rendern der Raytracingeinheiten in Echtzeit gewidmet sind, ohne GPU-Zeit zu verbrauchen.

Diese Kerne auf NVIDIA RTX-Karten wurden speziell für diese Rolle entwickelt. Das AMD-Pendant wären die „RX x000“-Grafikkarten. Wenn im Namen Ihrer Grafikkarte die Abkürzungen RTX oder RX nicht enthalten sind, ist Ihre Grafikkarte wahrscheinlich nicht Raytracing-fähig.

Welche Grafikkarte soll ich kaufen?

Wenn Sie darüber nachdenken, Ihre Hardware aufzurüsten und sicherstellen möchten, dass Sie das Beste aus Lumion 2023 herausholen können, können wir Ihnen die Website videocardbenchmark.net ans Herz legen. Alternativ hierzu, haben wir ein Grafikkartenhandbuch erstellt, welches Sie HIER downloaden können.

Wie wirkt sich Raytracing auf das 

Echtzeit-Rendering aus?

Erstes Rendering aus der neuen Version Lumion 2023 mit Raytracing-Technologie

Die Raytracing-Technologie ist in der Gaming-Welt schon sehr beliebt, sie macht auch in der 3D-Architekturvisualisierung einen großen Unterschied. Dank Raytracing kann die Echtzeitdarstellung von 3D-Szenen die Qualität bereits gerenderter Bilder erreichen. 

Außerdem werden sie in Echtzeit aktualisiert, was das Rendererlebnis noch komfortabler und zeitsparender macht.

Die neue Version Lumion 2023 wird Mitte März 2023 verfügbar sein. Es wird eine komplett neue Render-Engine mit vollständiger Raytracing-Technologie enthalten sein, mit der Sie schnell und einfach beeindruckende Ergebnisse in Ihren Architektur-Renderings erzielen können.

Auf unserer Website www.lumion3d.de erfahren Sie mehr über Lumion 2023!