5 Billionen Polygone und 60 Millionen Pflanzen: Nvidia zeigt Pathtracing-Zukunft auf der GDC 2026

Ehre, wem Ehre gebührt: Bereits im Februar 2009 präsentierte Nvidia-Mann Austin Robinson die erste kommerzielle Implementierung von Pathtracing auf einer GPU. Auch 17 Jahre später steht die effiziente Raytracing-Methode bei Nvidia hoch im Kurs und wird bei zahlreichen Spielen eingesetzt, die in diesem Jahr erscheinen. Da ist es kein Wunder, dass sich auf der GDC 2026 in San Francisco rund 250 Entwickler einfanden, um die Session "Real-Time Path Tracing im Jahr 2026 and Beyond" zu verfolgen. Bestritten wurde diese auf Nvidia-Seite von Martin Stich, Senior Director of Engineering, und seinem Kollegen und Principal Engineer Carmelo Fernandez-Aguera.

DirectX Raytracing 1.2: Pflichtprogramm für Pathtracing

Den Anfang machte Martin Stich mit einem Deep Dive in die Funktionen, die ein Programmierer in seinem Programmcode verwenden muss, wenn er Pathtracing einsetzen will. Dazu setzt er auf DXR 1.2, das Microsoft schon auf der letzten GDC der Weltöffentlichkeit präsentiert hat. Die zwei wichtigsten Features: Opacity Micromaps, die mit Geometrieoptimierungen einen 2,3-fachen Leistungszuwachs ermöglichen, und Shader Execution Reordering (SER). SER erhöht die Renderleistung um den Faktor 2, indem es Shader-Befehle schlau gruppiert und umstellt, damit die GPU sie effizienter verarbeiten und letztlich höhere Bildraten erreichen kann. "Nahezu jedes Spiel setzt heute auf SER, wenn es Pathtracing verwendet", sagt Martin Stich.

Mega Foliage: Mehr Blätter, als der Förster erlaubt

Ein weiterer Baustein auf dem Weg zur Grafikpracht ist Nvidias Eigenentwicklung Mega Geometry. Hierbei werden dreieckige Polygone zu Clustern zusammengefasst, die dann komprimiert und in ihrer Gesamtheit je nach Sichtbarkeit in der zu rendernden Szene dargestellt werden. Damit wird die Rendergeschwindigkeit in Echtzeit stark erhöht und ein Datendurchsatz von bis zu einem TByte pro Sekunde erreicht. Wie DXR 1.2 feierte auch Mega Geometry bereits auf der letzten GDC Premiere. In diesem Jahr stellte Nvidia die Weiterentwicklung Mega Foliage (https://developer.nvidia.com/blog/nvidia-rtx-innovations-are-powering-the-next-era-of-game-development/) vor, mit der sich das Blattwerk - Englisch: foliage - von Pflanzen und Bäumen darstellen lässt, ohne die Framerate einbrechen zu lassen. Denn gerade in dichten Wäldern werden selbst die neuesten GPUs kräftig gefordert.

Nicht zwei, sondern fünf Billionen Polygone

Einmal mehr bekamen wir die Demo vom Dienstag zu sehen, in dem wir in der Vogelperspektive über einen Wald gleiten, der so oder ähnlich in "The Witcher 4" zu sehen sein wird. Dabei korrigierte Martin Stich die Polygonzahl von John Spitzer noch nach oben: Die komplette, 25 Quadratkilometer große Landschaft bestehe nicht "nur" aus zwei, sondern fünf Billionen Polygonen. Diese schier unglaubliche Zahl relativiert sich, wenn man bedenkt, dass es in dem Waldstück 60 Millionen (!) Pflanzen zu sehen gibt - und ein einziger Baum bereits aus zehn Millionen Polygonen besteht. Je nach Detailgrad wird die Zahl der Zweige beispielsweise eines Baums mithilfe von schlauen LOD-Funktionen reduziert, denn schließlich muss die Engine nicht den kompletten Baum rendern, wenn man direkt von oben auf ihn blickt. "So können wir aus ein paar Tausend Zweigen nur noch ein paar Hundert machen", erklärt Martin Stich. "Das spart gewaltig viel Speicher, sodass wir von rund drei Millionen aktiven Instanzen pro Frame nur 80.000 aktualisieren müssen - alles auf der GPU."

Wie läuft all das auf dem heimischen PC?

Demos sind eine Sache, der reale Spielalltag jedoch eine ganz andere. Was auf Messen und Konferenzen oft auf hochgezüchteten, übertakteten Maschinen läuft, lässt sich auf dem heimischen Rechner nicht mal im Traum erreichen. Doch Martin Stich gibt Entwarnung: Wird der Witcher-Wald auf einer RTX 5090 in 1440p berechnet und auf 4K hochskaliert, sind 80 Frames pro Sekunde drin. Auf einer RTX 4070, die ihn in 960p berechnet und auf 1440p hochskaliert, bleiben immerhin noch 58 Frames pro Sekunde. Dabei passen die 60 Millionen Pflanzen in insgesamt 5 GiByte RAM. 540 MByte davon schnappen sich die Texturen, 500 MByte das Terrain. "Es passt alles in eine 12-GByte-Karte", freut sich Martin Stich. Also aufgepasst, zukunftsgerichtet denken und nicht die Grafikkarten mit knapp bemessenem Hauptspeicher kaufen - auch dann, wenn sie ein paar Euro günstiger als jene mit zweistelligen RAM-Reserven sein sollten.

Kaffeepause in Paris

Wie man in wenigen Schritten von einem 3D-Modell eines französischen Cafés - "Baphomets Fluch" lässt grüßen - zu einer schicken Pathrendering-Variante kommt, demonstrierte zum Schluss der Session Martin Stichs Kollege Carmelo Fernandez-Aguera. Allerdings meinte er es etwas zu gut mit der Gamer-Sprache und präsentierte einen "Skill Tree", der bei genauerem Hinsehen doch eher ein Level-Flussdiagramm war. Die Ausgangsszene wird zuerst mit Ray Traced Ambient Occlusion versehen, anschließend kommen Real Time Global Illumination und Direct Lighting dazu, um ein Referenzmodell des Pathtracers zu erzielen. Dann wird es Zeit für einen zahnlosen Haifisch: SHARC - Spatially Hashed Radiance Cache - lässt das Licht um das Café noch sanfter erscheinen. Noch eine Prise MIS Indirect Lighting plus Reservoir Based Importance Resampling und Emissive Triangle Lights, fertig ist die nun deutlich schmuckere Szene. Alle Rendering-Funktionen lassen sich mit nur wenigen Programmzeilen aktivieren und einbinden, doch erstellen und zusammenbauen müssen die Spieldesigner ihre einzelnen Bestandteile nach wie vor noch selbst.

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5 Billionen Polygone und 60 Millionen Pflanzen: Nvidia zeigt Pathtracing-Zukunft auf der GDC 2026 Auf der GDC 2026 demonstriert Nvidia, wie modernes Pathtracing künftig aussehen soll: fünf Billionen Polygone, 60 Millionen Pflanzen und neue Technologien wie Mega Foliage und DXR 1.2 sollen selbst komplexe Wälder in Echtzeit berechnen.

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