Path tracing - co to jest? Co daje w grach?
Spis treści:
Jeszcze kilka lat temu ray tracing uchodził za szczyt graficznych możliwości w grach PC, ale dziś na scenę wchodzi jego „pełniejsza” wersja – path tracing. To technologia, która symuluje zachowanie światła w sposób niemal filmowy, oferując realistyczne cienie, odbicia i globalne oświetlenie liczone w czasie rzeczywistym. Brzmi imponująco, ale czy rzeczywiście zmienia sposób, w jaki wyglądają gry? I co ważniejsze – czy path tracing to przyszłość gamingu, czy raczej technologiczna ciekawostka dostępna tylko dla najmocniejszych kart graficznych? Sprawdźmy, na czym to polega i co faktycznie daje w grach.
Co to jest path tracing?
Czym jest path tracing? To zaawansowana technika renderowania grafiki 3D, której celem jest możliwie najwierniejsze odtworzenie tego, jak światło zachowuje się w rzeczywistości. W uproszczeniu polega ona na śledzeniu losowych ścieżek promieni światła – od kamery (czyli „oka” gracza lub widza), przez scenę, aż do źródeł światła. Każdy promień może wielokrotnie odbijać się od powierzchni, przenikać przez przezroczyste materiały, rozpraszać się na chropowatych obiektach albo być pochłaniany przez ciemne struktury.
Dzięki temu jeden spójny algorytm potrafi jednocześnie obliczać cienie, odbicia, poświaty, globalne oświetlenie i subtelne efekty, które w tradycyjnej grafice trzeba było „oszukiwać” oddzielnymi metodami. Path tracing jest rozwinięciem ray tracingu, ale zamiast liczyć tylko wybrane promienie (np. do cieni czy odbić), symuluje pełny „bieg” światła w scenie, co sprawia, że obraz staje się bardziej naturalny i przewidywalny – dokładnie tak, jak w świecie fizycznym.
źródło: NVIDIA
Największą siłą path tracingu jest realizm wynikający z tej fizycznej spójności. Światło nie jest tu sztucznie przypisane do obiektów czy map cieni, lecz naprawdę „żyje” w scenie: kolor ściany wpływa na barwę odbitego światła, a materiały takie jak szkło, metal czy lakier reagują na otoczenie w sposób organiczny. Jednocześnie jest to jedna z najbardziej wymagających technik renderowania – aby uzyskać czysty obraz bez szumu, potrzeba ogromnej liczby obliczeń, dlatego przez lata była stosowana głównie w kinie i renderach offline. Dopiero rozwój nowoczesnych kart graficznych oraz technik odszumiania sprawił, że path tracing zaczyna trafiać do gier i aplikacji czasu rzeczywistego, gdzie traktowany jest jako wizja „grafiki przyszłości” – najbardziej zbliżonej do tego, jak widzi świat ludzkie oko.
Jak działa path tracing?
Path tracing działa poprzez symulowanie rzeczywistego zachowania światła w wirtualnej scenie, krok po kroku i promień po promieniu. Zamiast zaczynać od źródła światła, algorytm najczęściej startuje od kamery – dla każdego piksela na ekranie wysyłany jest promień w głąb sceny. Gdy promień trafi w obiekt, obliczane są właściwości materiału: czy powierzchnia jest matowa, błyszcząca, metaliczna, przezroczysta albo chropowata. Na tej podstawie promień może się odbić, załamać, rozproszyć lub zostać częściowo pochłonięty.
Następnie generowany jest kolejny promień, który podąża nową ścieżką, i tak dalej – aż do momentu, gdy promień trafi w źródło światła albo jego „energia” stanie się zbyt mała, by miała wpływ na końcowy kolor piksela. Taki proces powtarzany jest wiele razy dla jednego piksela, a wynik końcowy stanowi średnia z wielu losowych próbek. To właśnie ta losowość sprawia, że path tracing potrafi naturalnie odwzorować zjawiska takie jak miękkie cienie, kolorowe odbicia światła od ścian czy subtelne rozjaśnienia w zakamarkach pomieszczeń.
Kluczowym wyzwaniem path tracingu jest ogromna liczba obliczeń potrzebnych do uzyskania czystego obrazu. Im mniej próbek, tym więcej szumu – charakterystycznego „ziarna”, które często pojawia się w pierwszych klatkach renderu. Dlatego nowoczesne implementacje łączą path tracing z inteligentnymi technikami odszumiania, które analizują sąsiednie piksele, poprzednie klatki i informacje o geometrii sceny, aby wygładzić obraz bez utraty detali. Całość często wspierana jest przez sprzętowe jednostki do obliczeń promieni oraz algorytmy rekonstrukcji obrazu, dzięki którym możliwe jest renderowanie w niższej rozdzielczości i „odtwarzanie” szczegółów w czasie rzeczywistym. W efekcie path tracing w grach działa jak ciągły kompromis między realizmem a wydajnością – im więcej próbek i odbić, tym obraz bliższy fizycznej rzeczywistości, ale tym większe wymagania wobec karty graficznej.
Co daje path tracing w grach?
Path tracing przede wszystkim radykalnie podnosi realizm oświetlenia i spójność wizualną całego świata gry. Zamiast wielu oddzielnych technik, które próbują „udawać” zachowanie światła, dostajemy jeden model symulujący jego prawdziwą fizykę. Dzięki temu światło nie tylko pada bezpośrednio na obiekty, ale też naturalnie się od nich odbija, przenosi kolory i doświetla otoczenie w sposób pośredni.
źródło: NVIDIA
W praktyce oznacza to wnętrza, które przestają być płaskie i ciemne, a zaczynają „oddychać” światłem – nawet jedna lampa potrafi realistycznie rozjaśnić całe pomieszczenie. Miękkie cienie reagują na wielkość i odległość źródła światła, odbicia są zawsze poprawne (także w innych odbiciach), a materiały takie jak szkło, metal, mokry asfalt czy lakier wyglądają znacznie bardziej naturalnie. Szczególnie spektakularny efekt widać w scenach nocnych, w deszczu, w wąskich korytarzach i miejscach z wieloma drobnymi źródłami światła – neonami, ekranami, ogniskami czy reflektorami.
Drugą ogromną zaletą path tracingu jest poczucie głębi i „filmowej” jakości obrazu, które trudno osiągnąć innymi metodami. Świat staje się bardziej czytelny przestrzennie: łatwiej ocenić odległości, bryłę obiektów i relacje między nimi, bo oświetlenie buduje naturalny kontrast i subtelne przejścia tonalne. Znikają typowe artefakty znane z klasycznej grafiki – brak doświetlenia w kątach, nienaturalnie ostre cienie, znikające odbicia czy światło „przyklejone” do obiektów.
Jednocześnie trzeba pamiętać, że to wszystko ma swoją cenę: path tracing jest bardzo wymagający sprzętowo i często wymusza kompromisy w rozdzielczości lub liczbie klatek na sekundę, wspierając się inteligentnym odszumianiem i rekonstrukcją obrazu. Dlatego dziś jest traktowany jako tryb „ultra” lub „next-gen” – pokaz możliwości nowoczesnych kart graficznych i kierunek, w którym zmierza grafika w grach, oferujący wrażenia wizualne bliższe filmom CGI niż tradycyjnej rasteryzacji.
Czym różni się path tracing od ray tracingu?
Ray tracing w grach to określenie technik, które śledzą promienie, ale zwykle robią to selektywnie i „punktowo”. Silnik może użyć promieni tylko do jednego elementu obrazu (np. cieni), albo do kilku (cienie + odbicia + okluzja), często z dużą liczbą uproszczeń: ogranicza liczbę odbić do 1, skraca zasięg promieni, stosuje niską rozdzielczość obliczeń, a część sceny nadal liczy klasyczną rasteryzacją.
źródło: NVIDIA
To dlatego w wielu grach „ray tracing” oznacza konkretne przełączniki typu RT Shadows / RT Reflections / RT GI – każdy odpowiada za osobny efekt. Taki hybrydowy ray tracing poprawia realizm, ale bywa niespójny: odbicia mogą znikać pod kątem, w ciemnych wnętrzach nadal brakuje naturalnego „odbitego” światła, a oświetlenie bywa mieszanką fizyki i sztuczek (mapy cieni, baked lightmaps, screen-space). Zaletą jest kontrola i wydajność: twórcy dobierają RT tam, gdzie daje największy efekt „wow” i odbywa się to niewielkim kosztem w ilości FPS, a resztę obrazu zostawiają tańszym metodom.
Path tracing to w pewnym sensie „ray tracing na sterydach”: zamiast liczyć pojedyncze, wybrane promienie dla konkretnych efektów, próbuje symulować zachowanie światła w scenie jednym, spójnym algorytmem. Efekt jest znacznie bardziej naturalny: kolor ścian realnie „barwi” otoczenie, odbicia są poprawne nawet w odbiciach, a sceny nocne i wnętrza wyglądają jak z filmu CGI.
Sprzęt wspierający path tracing
Sprzęt wspierający path tracing to przede wszystkim nowoczesne karty graficzne wyposażone w sprzętowe jednostki do obliczeń promieni (ray/path tracing cores) oraz posiadające bardzo wysoką moc obliczeniową w operacjach równoległych. Szalenie istotna jest tutaj ilość i szybkość pamięci wideo – path tracing intensywnie korzysta z VRAM-u, ponieważ musi przechowywać informacje o geometrii sceny, materiałach, teksturach oraz danych pomocniczych do odszumiania. Im wyższa rozdzielczość, liczba odbić światła i próbek na piksel, tym większe zapotrzebowanie na pamięć i przepustowość.
Dlatego realne wykorzystanie path tracingu w grach jest dziś możliwe głównie na kartach graficznych z wyższej półki, często w połączeniu z renderowaniem w niższej rozdzielczości i inteligentną rekonstrukcją obrazu, która „odtwarza” szczegóły bez liczenia wszystkiego natywnie. Mówimy tutaj zatem przede wszystkim o układach NVIDIA GeForce RTX z rdzeniami RT (Ray Tracing Cores), najlepiej serii RTX 4000 i nowszych RTX 5000, które obsługują sprzętowe przyspieszenie oraz technologie DLSS 3/4 z Frame Generation do kompensacji spadków FPS. Starsze modele jak RTX 3080/3090 radzą sobie w 1080p/30-60 FPS (np. Cyberpunk 2077 RT Overdrive), ale dla płynnej rozgrywki w 1440p/4K potrzebne są topowe GPU z minimum 12-16 GB VRAM – AMD Radeon RX 7900 XTX wspiera częściowo te rozwiązania dzięki FSR, lecz bez pełnej optymalizacji.
Polecane karty graficzne
Ogromne znaczenie ma również wsparcie sprzętowe dla algorytmów AI, które odpowiadają za odszumianie i stabilizację obrazu. Path tracing generuje naturalny szum, zwłaszcza przy ograniczonej liczbie próbek, dlatego bez inteligentnych filtrów obraz byłby ziarnisty i niestabilny. Nowoczesne GPU wykorzystują wyspecjalizowane jednostki obliczeniowe do uczenia maszynowego, które analizują ruch, głębię i dane z poprzednich klatek, aby wygładzić obraz bez utraty detali.
Do tego dochodzi rola procesora – choć CPU nie liczy samego path tracingu, to musi sprawnie zarządzać sceną, strumieniowaniem danych i logiką gry, aby karta graficzna nie czekała bezczynnie na nowe informacje. W praktyce path tracing najlepiej działa na zbalansowanym zestawie high-endowym: mocna karta graficzna, szybka pamięć systemowa, nowoczesny procesor i szybki dysk SSD. Dopiero taki ekosystem pozwala cieszyć się wizualnym „efektem wow”, który path tracing wnosi do gier, bez całkowitego poświęcania płynności rozgrywki.
Najczęściej zadawane pytania o path tracing
Jak każda nowa technologia, szczególnie taka, która wymaga dość drogiego sprzętu, path tracing rodzi liczne wątpliwości i pytania wśród graczy i konsumentów. Poniżej znajdziesz odpowiedzi na najważniejsze z nich.
Jakie karty graficzne obsługują path tracing?
Path tracing nie jest „funkcją” jednej konkretnej karty, tylko sposobem renderowania, który wymaga spełnienia kilku warunków: gra/silnik musi mieć tryb path tracingu (czasem nazywany „Full RT”, „PT”, „Overdrive”, „Path Traced”) a karta graficzna musi oferować sprzętowe wsparcie obliczeń promieni (akcelerację przecięć promieni z geometrią BVH) i wystarczającą moc do utrzymania płynności.
W praktyce oznacza to nowoczesne układy z rodziny GeForce RTX (NVIDIA) oraz najnowsze modele Radeon (AMD) – czyli karty, które potrafią obliczać ray tracing sprzętowo. Najczęściej path tracing kojarzy się jednak z kartami NVIDIA GeForce RTX (serie 20/30/40/50), bo wiele gier i benchmarków PT zostało zoptymalizowanych pod ich ekosystem, a do tego dochodzi bardzo mocne wsparcie odszumiania i rekonstrukcji obrazu (DLSS). W praktyce najlepiej wypadają modele z wysokiej półki (np. karty graficzne RTX 5070 Ti), a przy 1440p/4K zwykle potrzebujesz naprawdę mocnego GPU (np. karty graficzne RTX 5080) oraz wsparcia upscalingu, aby osiągnąć zadowalającą płynność.
Jak bardzo path tracing wpływa na wydajność w grach?
Path tracing to jedno z największych obciążeń wydajnościowych spośród wszystkich technik graficznych stosowanych w grach, ponieważ symuluje pełne zachowanie światła zamiast pojedynczych, wybranych efektów. W praktyce włączenie path tracingu potrafi obniżyć liczbę klatek na sekundę nawet o kilkadziesiąt procent w porównaniu do klasycznego ray tracingu, a względem rasteryzacji różnice bywają jeszcze większe. Każdy piksel na ekranie wymaga tu obliczenia wielu losowych ścieżek promieni, które mogą się wielokrotnie odbijać i przenikać przez materiały, co oznacza ogromną liczbę operacji matematycznych wykonywanych w każdej klatce. Im wyższa rozdzielczość (1440p, 4K), bardziej złożona scena i większa liczba źródeł światła, tym “koszt” rośnie wykładniczo.
Dlatego w praktyce path tracing niemal zawsze działa w duecie z technikami rekonstrukcji obrazu i AI, które ratują wydajność kosztem renderowania natywnego. Silnik gry często liczy obraz w niższej rozdzielczości, z mniejszą liczbą próbek na piksel, a następnie rekonstruuje szczegóły i stabilizuje obraz na podstawie danych z poprzednich klatek. Dzięki temu możliwe jest osiągnięcie grywalnych 40–60 FPS tam, gdzie bez tych technik licznik klatek spadłby do poziomu „pokazu slajdów”.
Co ważne, wpływ path tracingu na wydajność nie jest stały – w jednych scenach (np. jasne plenery) spadek może być umiarkowany, a w innych (nocne wnętrza, neony, mokre powierzchnie) wręcz dramatyczny. Właśnie dlatego path tracing bywa traktowany jako tryb „ultra” lub „next-gen”: oferuje ogromny skok jakości obrazu, ale wymaga świadomych kompromisów – niższej rozdzielczości, ograniczenia niektórych innych detali lub zaakceptowania niższej liczby FPS w zamian za maksymalny realizm zachowania światła.
Czy path tracing działa na konsolach?
Współczesne konsole w postaci PS5 i Xbox Series X posiadają sprzętowe wsparcie dla ray tracingu, jednak ich moc obliczeniowa jest znacznie niższa niż w topowych kartach graficznych do komputerów. Path tracing to technika ekstremalnie wymagająca – nawet na mocnych GPU często działa jako tryb „ultra”, wspierany agresywnym odszumianiem i rekonstrukcją obrazu. Na konsolach pełny path tracing w czasie rzeczywistym, z wieloma odbiciami i globalnym oświetleniem liczonym dla każdego piksela, nie jest obecnie możliwy do zastosowania w normalnej rozgrywce. Zamiast tego twórcy gier korzystają z hybrydowych rozwiązań: selektywnego ray tracingu (np. tylko cienie lub odbicia) połączonego z klasyczną rasteryzacją i wcześniej „wypieczonym” oświetleniem.
Path tracing bywa wykorzystywany pośrednio – na przykład do generowania statycznych lightmap, referencyjnych materiałów wizualnych lub trybów fotograficznych i demonstracyjnych, gdzie nie liczy się płynność w 60 FPS. W przyszłości możliwe są też bardzo uproszczone warianty path tracingu, z ekstremalnie niską liczbą próbek, ograniczoną liczbą odbić i silnym odszumianiem, ale będą to raczej ciekawostki technologiczne niż standard.
Zastanawiasz się, jaka karta poradzi sobie z path tracingiem w nowych grach? Sprawdź aktualny ranking kart graficznych oraz ofertę podzespołów w sklepie Morele. Dzięki porównaniom wydajności łatwo dobierzesz sprzęt dopasowany do swoich oczekiwań – od płynnej rozgrywki po maksymalny realizm grafiki.
Znajdziesz w Morele
NVIDIA Quadro – Karty graficzne RTX 5060 Ti – Karty graficzne RTX 5070 – Karty graficzne RX 9060 XT – Karty graficzne RX 9070 XT
