Qu’est-ce que le Ray Tracing ?

Le ray tracing est une technologie de rendu graphique qui simule le comportement physique de la lumière pour produire des images plus réalistes. Longtemps réservé aux films d’animation et aux effets spéciaux, il a récemment fait son apparition dans les jeux vidéo en temps réel, apportant une amélioration visuelle notable dans certains titres. Ce changement s’explique par des avancées matérielles et logicielles qui rendent désormais possible ce type de calcul en continu, image par image.

A quoi sert le Ray Tracing ?

Le ray tracing repose sur un principe assez simple à comprendre : il s’agit de simuler des rayons de lumière qui partent de la caméra, traversent une scène 3D et interagissent avec les objets présents. À chaque fois qu’un rayon rencontre une surface, il peut être réfléchi, réfracté ou absorbé, en fonction des propriétés du matériau. Ces interactions déterminent l’apparence finale des pixels à l’écran. En pratique, cela permet d’obtenir des reflets précis, des ombres douces et réalistes, et une gestion plus naturelle de la lumière ambiante. Contrairement aux méthodes traditionnelles de rendu, qui approximativement trichent pour afficher une scène lumineuse, le ray tracing repose sur les lois physiques de la lumière.

Concrètement, cela change plusieurs choses dans un jeu. Par exemple, un miroir pourra refléter fidèlement une scène dynamique avec ses personnages, les ombres seront plus diffuses et naturelles selon l’angle et la distance de la source lumineuse, et les matériaux comme l’eau, le verre ou les métaux apparaîtront bien plus crédibles. Cela permet aussi des effets plus subtils, comme l’éclairage indirect : une lumière peut rebondir sur un mur coloré et influencer la teinte d’un objet voisin, reproduisant ce qu’on observe dans la réalité. Dans un jeu comme Cyberpunk 2077, le passage du ray tracing désactivé à activé donne souvent l’impression d’un changement de génération graphique.

Comment fonctionne le Ray Tracing ?

Du point de vue des développeurs, le ray tracing transforme la manière de concevoir la lumière dans une scène. Historiquement, les jeux utilisent la rastérisation, une méthode qui projette les objets 3D sur un plan 2D et applique des effets visuels grâce à des algorithmes. Cela nécessite beaucoup de ruses : des lumières fixes, des textures simulant des reflets, et des ombres précalculées dans certains cas. Ces méthodes, bien que très optimisées, ont toujours eu des limites en termes de réalisme. Avec le ray tracing, les développeurs peuvent s’affranchir de plusieurs de ces étapes complexes. Ils peuvent se concentrer davantage sur la physique des matériaux et sur l’éclairage global de la scène, plutôt que sur la reproduction manuelle d’effets.

Cela dit, le ray tracing dans les jeux n’est pas encore utilisé dans son intégralité. Pour des raisons de performances, les studios l’emploient souvent par fragments. Un moteur graphique peut n’activer le ray tracing que pour les reflets ou les ombres, tout en conservant un rendu plus classique pour le reste. Ce compromis permet d’obtenir des bénéfices visuels sans pénaliser lourdement la fluidité. En parallèle, des outils comme DirectX Raytracing (DXR), OptiX ou Vulkan RT facilitent l’implémentation de ces techniques dans les moteurs modernes. Unreal Engine, par exemple, propose des solutions hybrides qui mêlent rastérisation et ray tracing, permettant d’ajuster les priorités selon les besoins visuels du jeu.

Les performances avec le Ray Tracing

L’un des défis majeurs du ray tracing est sa gourmandise en ressources. Chaque rayon lancé doit interagir avec l’environnement de manière cohérente, ce qui génère un volume de calculs considérable, surtout lorsqu’on vise un affichage fluide à 60 images par seconde ou plus. En général, plus le nombre de rayons par pixel est élevé, plus le résultat est propre, mais cela alourdit fortement le rendu. C’est pourquoi seules les cartes graphiques récentes, comme les GeForce RTX ou les Radeon RX haut de gamme, sont capables de gérer cette charge en temps réel.

Pour contourner ce problème, les fabricants de GPU ont mis au point des technologies d’upscaling. Nvidia propose le DLSS (Deep Learning Super Sampling), tandis qu’AMD propose le FSR (FidelityFX Super Resolution). Le principe est similaire : le jeu est rendu à une définition inférieure, puis l’image est agrandie à la définition native de l’écran grâce à des algorithmes. Dans le cas du DLSS, cela repose sur un réseau neuronal entraîné à reconstituer les détails avec une bonne fidélité. Le FSR, plus universel, est basé sur une méthode plus simple mais moins coûteuse à implémenter. Ces techniques permettent de maintenir un framerate élevé tout en conservant un bon niveau de qualité d’image, et elles sont devenues quasi indispensables dès qu’un jeu active le ray tracing de manière étendue.

Path Tracing : pour aller plus loin

Le Path Tracing est une méthode avancée de rendu qui pousse plus loin les principes du Ray Tracing en simulant de manière probabiliste le trajet de milliers de rayons lumineux par pixel. Contrairement au Ray Tracing classique, qui suit quelques rayons bien définis pour calculer les reflets et les ombres, le Path Tracing laisse les rayons rebondir de façon aléatoire sur les surfaces de la scène jusqu’à ce qu’ils atteignent une source de lumière ou soient absorbés. Cette approche permet une reproduction très fidèle de l’éclairage global, y compris les effets complexes comme l’illumination indirecte, la diffusion sous surface ou les caustiques.

En contrepartie, le Path Tracing demande énormément de puissance de calcul, ce qui le rend difficile à exploiter en temps réel dans les jeux vidéo. On le retrouve surtout dans les moteurs de rendu utilisés pour l’image de synthèse, l’animation ou la prévisualisation architecturale. Toutefois, certains moteurs de jeu récents commencent à proposer des modes expérimentaux de Path Tracing temps réel, comme dans Cyberpunk 2077 ou Portal RTX, en combinant cette technique avec des optimisations comme le DLSS. Le rendu final est souvent plus réaliste, mais nécessite un matériel très performant pour conserver une bonne fluidité.

Comment profiter au mieux du Ray Tracing ?

Pour tirer pleinement parti du ray tracing, il ne suffit pas d’avoir une carte graphique compatible. L’écran sur lequel le jeu est affiché joue un rôle fondamental. Un moniteur ou téléviseur capable de restituer une large plage dynamique (HDR) permet de mieux percevoir les nuances lumineuses produites par le ray tracing. Cela est encore plus vrai si l’appareil est compatible Dolby Vision ou HDR10+, des formats qui optimisent l’affichage scène par scène ou image par image.

La définition d’image a aussi son importance. Le ray tracing peut apporter un réel bénéfice en 1080p, mais c’est en 1440p ou 4K que les détails deviennent plus visibles. Les reflets, les textures brillantes et les jeux d’ombre s’expriment mieux à haute définition. Cela dit, plus la définition est élevée, plus la charge pour le GPU augmente. Là encore, les technologies comme DLSS et FSR permettent de viser la 4K sans sacrifier la fluidité. Sur console, la PlayStation 5 et la Xbox Series X proposent du Ray Tracing dans certains jeux, mais souvent de manière partielle et à des définitions variables, avec parfois une baisse significative du nombre d’images par seconde.

• Lire le guide : Comment profiter du Ray Tracing ?

Les meilleurs jeux vidéo avec Ray Tracing

De nombreux jeux récents intègrent le ray tracing pour améliorer le rendu visuel, en apportant des effets plus réalistes sur la lumière, les ombres ou les reflets. Cette technologie est utilisée dans des titres variés, allant des jeux narratifs comme Alan Wake 2 ou Control aux mondes ouverts comme Cyberpunk 2077, The Witcher 3 ou Dying Light 2. On la retrouve aussi dans des productions stylisées comme Minecraft RTX ou Lego Builder’s Journey, ainsi que dans des blockbusters récents tels que Indiana Jones and the Great Circle, Spider-Man 2, Star Wars: Outlaws ou Avatar: Frontiers of Pandora. Le ray tracing s’est progressivement imposé comme une option graphique avancée dans une large gamme de jeux sur PC et consoles modernes.

Le ray tracing marque une étape importante dans la recherche de réalisme dans les jeux vidéo. Il ne s’agit pas simplement d’une amélioration graphique, mais d’un changement de paradigme dans la manière de simuler la lumière, les reflets et les ombres. Si son adoption reste encore partielle, elle s’étend progressivement à mesure que le matériel devient plus performant et que les outils de développement s’enrichissent. Les compromis restent nécessaires, tant sur le plan technique que sur celui du gameplay, mais les résultats obtenus montrent déjà une nette avancée. Pour le joueur, cela représente un saut qualitatif visible dans les jeux compatibles, à condition de disposer de l’équipement adéquat. Dans les années à venir, à mesure que les performances des GPU augmenteront et que les technologies comme DLSS continueront de progresser, le ray tracing pourrait bien devenir une norme de fait dans les jeux AAA.

Questions fréquentes sur le Ray Tracing