Path Tracing ist einer der wichtigsten Schritte in Sachen Gaming der letzten Jahre? Doch was ist das überhaupt?
Kaum ist die neue Grafikkarte eingebaut, bringt das nächste Spiel den Rechner schon wieder ins Schwitzen. Besonders häufig fällt dabei ein Begriff: Path Tracing. Die Technik verspricht Licht, Schatten und Reflexionen, die deutlich realistischer aussehen als mit klassischer Rastergrafik. Dafür verlangt sie der Hardware allerdings enorme Rechenarbeit ab.
Doch was passiert beim Path Tracing eigentlich? Warum kostet die Beleuchtung so viele Bilder pro Sekunde? Und worauf sollte man achten, wenn man moderne Spiele nicht nur am Desktop-PC, sondern auch auf einem Laptop spielen möchte?
Wie Spiele normalerweise ein Bild erzeugen
Die meisten Spiele nutzen als Grundlage die sogenannte Rasterisierung. Dabei werden dreidimensionale Objekte aus vielen Dreiecken zusammengesetzt und anschließend auf das zweidimensionale Bild des Monitors übertragen.
Vereinfacht gesagt berechnet die Grafikkarte zuerst, welche Flächen aus Sicht der Kamera sichtbar sind. Danach ergänzt die Engine unter anderem Farben, Texturen, Schatten und Beleuchtung.
Rasterisierung ist schnell, weil viele Effekte mit gezielten Abkürzungen entstehen. Eine Spiegelung kann beispielsweise aus einem zuvor erzeugten Bild stammen, während Schatten über separate Schattenkarten simuliert werden. Das Ergebnis sieht häufig überzeugend aus, folgt aber nicht vollständig den physikalischen Eigenschaften von Licht.
Raytracing und Path Tracing: Wo liegt der Unterschied?
Raytracing verfolgt einzelne Lichtstrahlen durch eine virtuelle Szene. Dadurch kann ein Spiel genauer berechnen, ob ein Objekt im Schatten liegt, was sich in einer Oberfläche spiegelt oder wie Licht an Glas gebrochen wird.
In vielen aktuellen Spielen wird Raytracing jedoch nur für ausgewählte Effekte eingesetzt. Die normale Rasterisierung erzeugt weiterhin den Großteil des Bildes, während Raytracing beispielsweise Reflexionen, Schatten oder indirekte Beleuchtung ergänzt.
Path Tracing geht deutlich weiter. Statt nur einzelne Effekte zu ersetzen, simuliert die Technik möglichst den gesamten Weg des Lichts. Virtuelle Strahlen treffen auf Oberflächen, werden reflektiert, verändern abhängig vom Material ihre Farbe und beleuchten anschließend weitere Teile der Szene.
Ein rotes Neonlicht kann dadurch nicht nur direkt leuchten, sondern auch eine nasse Straße, eine Hauswand und nahe Objekte mit einem roten Schimmer versehen.
Das sorgt für ein stimmigeres Gesamtbild. Lichtquellen, Materialien und Schatten wirken stärker miteinander verbunden, weil sie nicht mehr als voneinander getrennte Effekte behandelt werden.
Warum Path Tracing so viel Leistung benötigt
Für einen einzelnen Bildpunkt wäre theoretisch eine sehr große Zahl an Lichtstrahlen nötig. Bei einer Auflösung von 2560 × 1440 Pixeln besteht jedes Bild bereits aus mehr als 3,6 Millionen Pixeln.
Soll das Spiel 60 Bilder pro Sekunde darstellen, müssen innerhalb einer Sekunde über 220 Millionen Pixel erzeugt werden – noch bevor zusätzliche Lichtwege, Reflexionen und Materialeigenschaften berücksichtigt sind.
In einem Spiel kommt eine weitere Schwierigkeit hinzu: Das Bild muss in Echtzeit entstehen. Ein vorgerenderter Animationsfilm kann für einen einzelnen Frame Minuten oder sogar Stunden benötigen. Ein Spiel hat bei 60 Bildern pro Sekunde dagegen nur rund 16,7 Millisekunden Zeit.
Deshalb arbeiten moderne Engines mit verschiedenen Tricks: Sie berechnen nur eine begrenzte Anzahl an Lichtstrahlen pro Pixel. Sie verwenden spezialisierte Recheneinheiten der Grafikkarte. Sie entfernen Bildrauschen mithilfe sogenannter Denoiser. Sie berechnen das Spiel intern in einer niedrigeren Auflösung und skalieren das Ergebnis anschließend hoch. Sie erzeugen zusätzliche Zwischenbilder, um die wahrgenommene Bildrate zu erhöhen.
Ohne diese Verfahren wäre Path Tracing in aktuellen Spielen für die meisten Systeme kaum flüssig nutzbar.
Warum die Grafikkarte nicht allein entscheidet
Path Tracing belastet vor allem die GPU. Trotzdem hängt ein flüssiges Spielerlebnis nicht ausschließlich von der Grafikkarte ab.
Der Prozessor berechnet unter anderem Spiellogik, Physik, Animationen und die Position zahlreicher Objekte. In großen offenen Welten oder Spielen mit vielen NPCs kann daher auch eine starke GPU ausgebremst werden, wenn die CPU nicht schnell genug neue Bilddaten vorbereitet.
Bei einem Gaming-Laptop kommt das Zusammenspiel der Komponenten besonders stark zum Tragen. Prozessor und Grafikkarte teilen sich ein begrenztes Energie- und Kühlungsbudget. Eine hohe Modellnummer allein sagt deshalb wenig darüber aus, wie schnell ein Gerät unter längerer Last tatsächlich arbeitet.
Kühlsystem, Leistungsprofile, Arbeitsspeicher und die erlaubte Leistungsaufnahme der Grafikkarte sind mindestens genauso wichtig.
Aktuelle Laptops mit AMD-Ryzen-Prozessoren sind hier eine interessante Option. Ihre Kombination aus hoher Mehrkernleistung und guter Energieeffizienz eignet sich nicht nur für Spiele, sondern auch für parallele Aufgaben wie Streaming, Aufnahme, Videoschnitt oder einen geöffneten Browser im Hintergrund.
In Verbindung mit einer passenden dedizierten Grafikkarte kann der Prozessor genügend Reserven liefern, damit die GPU bei aufwendiger Beleuchtung nicht unnötig ausgebremst wird. Die Gaming-Laptops mit AMD-Prozessoren, die Mediamarkt aktuell im Angebot hat, liefern euch genau das.
Wer mobil spielt, profitiert außerdem davon, wenn ein Notebook abseits des Gaming-Betriebs sparsam arbeitet. Ein effizienter Prozessor macht aus einem leistungsfähigen Gerät zwar noch keinen Dauerläufer unter Volllast, kann im Alltag aber einen sinnvollen Kompromiss aus Leistung, Akkulaufzeit und Wärmeentwicklung ermöglichen.
Upscaling und Frame Generation werden immer wichtiger
Die enorme Rechenlast erklärt, warum Upscaling-Techniken inzwischen fester Bestandteil vieler Grafikmenüs sind.
Das Spiel rendert beispielsweise nicht nativ in 4K, sondern in einer niedrigeren internen Auflösung. Anschließend rekonstruiert ein Algorithmus daraus ein höher aufgelöstes Bild. AMD bietet dafür mit FidelityFX Super Resolution, kurz FSR, eine eigene Technologie an. Je nach Spiel und gewähltem Qualitätsmodus kann Upscaling deutlich mehr Bilder pro Sekunde ermöglichen. Frame Generation ergänzt zwischen vollständig berechneten Bildern zusätzliche Frames.
Das erhöht die sichtbare Bildrate, ersetzt aber keine solide Ausgangsleistung: Ist die native Bildrate zu niedrig, können Eingabeverzögerung und Bildfehler stärker auffallen.
Für Path Tracing sind diese Technologien daher kein bloßes Extra. Sie sind häufig der entscheidende Baustein, der die aufwendige Lichtberechnung überhaupt in einen spielbaren Bereich bringt.
Worauf man bei einem Gaming-Laptop achten sollte
Wer aktuelle Spiele mit hohen Grafikeinstellungen nutzen möchte, sollte das Gesamtpaket betrachten:
- Grafikkarte: Sie trägt den größten Teil der Path-Tracing-Last. Wichtig sind die konkrete Leistungsklasse, ausreichend Grafikspeicher und die im Laptop erlaubte Leistungsaufnahme.
- Prozessor: Eine moderne CPU mit hoher Einzelkern- und Mehrkernleistung verhindert Engpässe bei Spiellogik, Hintergrundprogrammen und hohen Bildraten.
- Kühlung: Eine gute Kühlung hilft dabei, die Leistung auch nach längerer Spielzeit stabil zu halten.
- Arbeitsspeicher: Ausreichend RAM und eine schnelle Speicheranbindung sind bei großen Spielwelten und parallelen Anwendungen sinnvoll.
- Display: Auf einem kleineren Notebook-Display ist eine extrem hohe native Auflösung nicht immer nötig. Ein gutes 1440p-Panel kann den besseren Kompromiss aus Schärfe und Leistung bieten.
- Software-Unterstützung: Upscaling, Frame Generation und aktuelle Treiber können einen großen Unterschied machen.
Ein Laptop mit aktuellem AMD-Ryzen-Prozessor und passender dedizierter GPU kann deshalb sinnvoller sein als ein unausgewogenes Modell, das auf dem Datenblatt mit einer einzelnen Spitzenkomponente wirbt.
Entscheidend ist, wie gut CPU, GPU, Kühlung und Leistungsbudget aufeinander abgestimmt sind.