Comprendre le RTX et le Ray Tracing : Révolution graphique des jeux vidéo

Qu'est-ce que RTX et le Ray Tracing ?

Le ray tracing (ou traçage de rayons) est une technologie de rendu qui simule le comportement de la lumière et des ombres dans une scène virtuelle afin d'obtenir un rendu photoréaliste. Contrairement à la rasterisation classique utilisée dans la plupart des jeux vidéo, qui construit l'image à partir de triangles et simule la lumière avec des astuces comme l'occlusion ambiante en espace écran (SSAO), le ray tracing envoie de vérituels " rayons " depuis la caméra dans la scène, vérifiant leurs intersections avec les objets et sources lumineuses. Cela permet un calcul bien plus précis de l'éclairage, des reflets et des ombres : la lumière " circule " réellement dans la scène, produisant des ombres douces, des reflets réalistes et des effets lumineux naturels, loin des rendus schématiques traditionnels.

Comment fonctionne le Ray Tracing ?

Avec le ray tracing, un ou plusieurs rayons sont lancés pour chaque pixel de la scène à partir de la caméra virtuelle (l'œil du joueur). Lorsque le rayon frappe un objet, ses propriétés (couleur, matériau, normale) sont calculées au point d'impact. Depuis ce point, des rayons secondaires peuvent être générés vers les sources lumineuses (pour les ombres) ou vers des surfaces réfléchissantes (pour les reflets). Contrairement à la rasterisation, où l'éclairage et les ombres sont ajoutés par des techniques supplémentaires, le ray tracing permet de déterminer physiquement comment la lumière interagit avec les surfaces : réflexion, réfraction, diffusion. Cette approche rapproche l'image du réalisme, mais exige beaucoup plus de calculs que le simple rendu de triangles.

Qu'est-ce que NVIDIA RTX ?

RTX (Ray Tracing eXtreme) est la marque de NVIDIA pour sa technologie d'accélération matérielle du ray tracing. La première génération de cartes graphiques NVIDIA RTX (architecture Turing, série GeForce RTX 20) a été annoncée à l'été 2018 et commercialisée en septembre de la même année. Ces cartes introduisent des unités matérielles spécialisées : les cœurs RT pour accélérer le calcul des intersections rayons/géométrie, ainsi que des cœurs Tensor pour les tâches d'intelligence artificielle (comme la technologie DLSS). NVIDIA et Microsoft ont développé ensemble l'API DirectX Raytracing (DXR), rendant possible l'utilisation des cœurs RTX en temps réel dans les jeux PC. Résultat : des scènes qui réagissent dynamiquement à la lumière, à l'heure de la journée, et dont les ombres et reflets s'actualisent en temps réel, sans pré-calcul.

Rasterisation vs Ray Tracing (SSAO)

Avant l'ère RTX, la quasi-totalité des jeux 3D utilisaient la rasterisation : un rendu rapide basé sur la projection des polygones à l'écran. Chaque objet est découpé en triangles, affichés avec un z-buffer pour l'ordre de profondeur. Les effets d'éclairage sont ajoutés par des shaders et des passes supplémentaires : par exemple, le SSAO (Screen Space Ambient Occlusion) simule l'ombrage global dans les coins de la scène, mais ne fait qu'assombrir les zones déjà dessinées. Cette technique donne une imitation grossière de l'ombre. À l'inverse, le ray tracing calcule l'éclairage de façon physiquement correcte, tenant compte de la position de toutes les sources lumineuses, des couleurs des surfaces et des réflexions multiples. Ainsi, là où le SSAO produit juste un coin sombre, le ray tracing simule réellement comment la lumière se diffuse dans la scène. Les effets RTX apportent ainsi un réalisme supérieur : transfert de couleur entre surfaces, ombres douces selon la forme des sources, reflets précis sur les matériaux brillants ou mats.

Exemples de jeux compatibles RTX

Le ray tracing RTX est de plus en plus courant dans les jeux récents. Parmi les premiers titres à l'intégrer, on peut citer Metro Exodus (2019, illumination globale) et Shadow of the Tomb Raider (2018, ombres). Fin 2019, Battlefield V a introduit des reflets réalistes sur l'eau et le métal, et Control a mis l'accent sur les ombres et reflets en intérieur. L'exemple le plus marquant reste Cyberpunk 2077 (2020) : c'est le premier jeu à exploiter pleinement le ray tracing pour tous les effets principaux. Dans Cyberpunk 2077, le RTX gère l'éclairage global et diffus, les reflets brillants ou mats, ainsi que des ombres et effets lumineux d'une grande précision. Plus récemment, Watch Dogs: Legion et le remaster de Shadow of the Tomb Raider ont ajouté des modes RTX en 2021-2022, offrant de superbes effets de reflets et d'ombres.

Les avantages du RTX

L'utilisation du ray tracing RTX offre de nombreux bénéfices graphiques. Elle accroît considérablement le réalisme : les objets paraissent plus volumineux grâce à des ombres et des reflets naturels, l'eau et les vitres reflètent leur environnement avec précision, et les surfaces mates produisent parfois de subtils reflets, invisibles avec la rasterisation classique. Les éléments métalliques scintillent, la lumière des lampes et néons se diffuse autour des obstacles, illuminant la scène de façon réaliste. Dans Control, le ray tracing " réveille " littéralement les intérieurs : des reflets apparaissent sur les murs et le mobilier là où il n'y avait qu'une couleur sombre auparavant. Dans Minecraft RTX, la lumière du soleil éclaire indirectement même l'intérieur des bâtiments, ce qui est impossible à reproduire avec les méthodes traditionnelles. Le résultat : des scènes plus riches, vivantes, avec un éclairage volumétrique et une influence réelle des couleurs d'une surface à l'autre.

Exigences matérielles et performances

La principale contrainte du RTX est la baisse significative de performance. Le ray tracing exige énormément de calculs : pour une expérience fluide, il faut généralement une carte graphique RTX haut de gamme (séries 20, 30 ou supérieures). Par exemple, dans Cyberpunk 2077 avec le ray tracing activé en ultra (2560×1440, RTX + DLSS Qualité), même une GeForce RTX 3070 ou 2080 Ti peine à maintenir ~50 FPS, alors qu'en mode classique, on dépasse facilement 60 FPS. Dans Control, sans DLSS et avec ray tracing activé sur une RTX 2080 Ti en 4K, le taux de rafraîchissement chute en dessous de 24 FPS, mais l'activation du DLSS améliore la performance de près de 80 %, rapprochant le jeu des 60 FPS. Un processeur et de la mémoire vive puissants sont également nécessaires. Certains effets RTX peuvent être simulés sur d'anciennes cartes GTX via des outils logiciels (DXR), mais cette émulation affecte encore plus les FPS : la véritable expérience ray tracing reste réservée aux cartes avec cœurs RT. En pratique, l'équilibre RTX/DLSS (super-échantillonnage AI) est souvent recherché pour optimiser la fluidité sans trop sacrifier la qualité visuelle.

Historique du RTX et du ray tracing dans les jeux

L'idée du ray tracing remonte aux années 1960-70, utilisée longtemps dans le cinéma et l'animation pour des rendus photoréalistes. Le passage au jeu vidéo n'a été possible qu'avec l'arrivée du RTX de NVIDIA : en 2018, l'architecture Turing (GeForce RTX 20) et les premiers cœurs RT sont dévoilés à la Gamescom. Le support des shaders RT arrive d'abord via des pilotes bêta pour les cartes Pascal et Turing (GeForce 10 et 16), mais sans cœurs dédiés, la performance reste limitée. Les premiers jeux à l'exploiter sont Battlefield V (reflets en temps réel), Metro Exodus (illumination globale) et Shadow of the Tomb Raider (ombres ray tracing), tous sortis en 2019. Cyberpunk 2077 (2020) marque une révolution avec un ensemble complet d'effets RTX. Suivent Minecraft RTX (une édition entière basée sur le ray tracing) et de nombreux jeux Unreal Engine 4/5 (Call of Duty: Warzone, Fortnite, Watch Dogs Legion, etc.) qui adoptent DXR et RTX. Les nouvelles générations de cartes (Ampere - RTX 30 en 2020, puis Ada Lovelace - RTX 40 en 2022) ont considérablement accru la performance du ray tracing. La concurrence s'est également renforcée : dès l'architecture RDNA2 (Radeon RX 6000, 2020), AMD propose aussi l'accélération matérielle du ray tracing. Aujourd'hui, cette technologie devient incontournable dans les jeux haut de gamme et tend à remplacer nombre d'anciennes techniques de rendu.

Conclusion

Le RTX regroupe l'ensemble des technologies modernes NVIDIA d'accélération du ray tracing pour les jeux et applications, permettant d'obtenir des images plus réalistes grâce à des lumières, ombres et reflets physiquement corrects. Par rapport à la rasterisation classique et au SSAO, l'effet est bien plus convaincant, mais exige un matériel haut de gamme. Parmi les jeux phares compatibles RTX : Cyberpunk 2077, Minecraft RTX, Control et bien d'autres, où la technologie se distingue particulièrement. Le RTX apporte un " effet waouh " visuel et s'impose comme le nouveau standard graphique des jeux AAA modernes.