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Bisher war keine GPU in der Lage, aufwendige Ray-Tracing-Szenen in Echtzeit darzustellen. Dies hat sich laut NVIDIA mit der Fermi-Architektur nun geändert. Ray Tracing unterscheidet sich von der klassischen Darstellung durch die Verwendung sogenannter Rays. Objekte werden nicht nur durch die Rasterization dargestellt, sondern bekommen Rays zugeordnet, die wiederum ihrerseits Rays auf dem Objekt erzeugen können. Bei der Darstellung von Objekten und kompletten 3D-Szenen, die aus über 200.000 Polygonen bestehen und aus unterschiedlichen Lichtquellen beleuchtet werden, entstehen so mehrere Millionen Rays, die berechnet werden müssen. Die Herausforderungen dabei sind vor allem die Tatsache, dass Rays kaum vorhersehbare Richtungen einnehmen und zudem eine Menge an zufälligen Speicherzugriffen nach sich ziehen. GPUs sind bisher allerdings auf lineare Zugriffe im Speicher ausgelegt.
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Der L1- und L2-Cache der GF100-GPU soll maßgeblich für die verbesserte Ray-Tracing-Performance verantwortlich sein. Doch NVIDIA geht noch einen Schritt weiter und spricht bereits von Path-Tracing. Im Path-Tracing sind eine große Anzahl an Rays vonnöten, um Informationen zur Beleuchtung der darzustellenden Szene zu sammeln. Laut eigenen Angaben arbeitet Path-Tracing bis zu vier mal schneller auf der GF100-GPU als auf der GT200. Für die ideale Performance sieht NVIDIA aber derzeit eher einen Hybrid-Modus als realisierbar. So könnte das normale Ray-Tracing die Szene in ihrer Grundstruktur berechnen. Dann werden die Pixel identifiziert, die für Reflexionen sorgen. Diese können dann mit Path-Tracing weiter berechnet werden.
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