Raytracing auf einem ZX Spectrum von 1982. (Bild: Gabriel Gambetta)
Bei Raytracing (Strahlenverfolgung) handelt es sich um einen Algorithmus, der vor allem in der 3D-Computergrafik zum Einsatz kommt. Die Basis wurde schon in den 1960er-Jahren gelegt. Spätestens seit der Einführung von Nvidias RTX-Grafikkarten im Jahr 2018 ist Raytracing – in Echtzeit – vor allem Gaming-Fans ein Begriff.
Raytracing auf 40 Jahre altem Heimcomputer
Raytracing dient dazu, 3D-Objekte so realistisch wie möglich darzustellen, indem Beleuchtung, Schatten, Lichtreflexionen und Spiegelungen berechnet werden. Aber lässt sich der visuelle Effekt auch auf einen über 40 Jahre alten Heimcomputer bringen?
Diese Frage hat sich der bei Google in Zürich tätige Softwareentwickler Gabriel Gambetta gestellt – und beantwortet, wie pcgameshardware.de berichtet. Nach einem Wochenende Programmierarbeit hat Gambetta dem 1982 erschienenen ZX Spectrum eine Art Raytracing beigebracht.
CPU-intensive Grafikanwendung auf Uralt-Hardware
Für Gambetta war das Ganze vor allem ein nostalgischer Spaß. Schließlich ist der 3,5-Megahertz-Prozessor des Oldies rund 1.000-mal langsamer als moderne Computer. Der ZX Spectrum hat zudem nur 48 Kilobyte Arbeitsspeicher, eine Auflösung von maximal 256 mal 176 Pixeln und kann nur 15 Farben darstellen. Oder, wie Gambetta sagt: „ein interessantes Setup für eine CPU-intensive Grafikanwendung“.
Raytracing auf einem ZX Spectrum von 1982. (Bild: Gabriel Gambetta)
Zudem musste Gambetta den Raytracing-Code in Basic portieren, weil der ZX Spectrum diese Programmiersprache versteht. Aber: Für ihn überraschend war es Gambetta möglich, mit dem Code und ohne viele Anpassungen ein einfaches Bild mit vier Farben zu erzeugen – was allerdings 15 Minuten in Anspruch nahm.
Entwickler gelingt Raytracing-Experiment
Trotz der Hard- und Softwarebeschränkungen gelang es Gambetta letztlich, mit dem ZX Spectrum ein 3D-Bild darzustellen, das eine Art Raytracing zeigt. Das Ganze läuft allerdings nicht in Echtzeit ab. Im Gegenteil: Das Rendern eines einzelnen Frames dauert laut dem Entwickler fast 17 Stunden.
Wie er genau vorgegangen ist, hat Gambetta in einem ausführlichen Beitrag auf seiner Homepage ausgeführt. Darin überlegt er auch, weitere Optimierungen vorzunehmen, um das System noch schneller zu machen.
Gambettas Fazit
Letztlich zieht Gambetta aber folgendes Fazit: „Völlig sinnlos, aber lustig!“
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Das spannende ab dem Bild ist für mich das Deuthering und nicht das Raytracing. Das Raytracing ist, wenn es nicht sehr stark optimiert ist, sehr gut mit Oberstufen-Mathematik herleitbar. Wie man aber Schattierungen durch „Schraffur“ an Rechner darstellt, ist meiner Meinung nach, nicht so einfach, herzuleiten.