OTT explica: ¿Qué es Ray Tracing?

El trazado de rayos es una forma avanzada de gráficos por computadora que simula cómo funciona la luz en la vida real. Puede crear gráficos de computadora que parecen realmente fotorrealistas.

En el pasado, el trazado de rayos se limitaba a proyectos masivos de gráficos por computadora, como las películas CG de Hollywood. Ahora se encuentra en los juegos de PC y pronto en las consolas de juegos de próxima generación.

Para comprender por qué esto entusiasmó a tanta gente, debemos comparar los gráficos con trazado de rayos con el método de representación de gráficos convencional que se ha utilizado hasta ahora: la rasterización.

Rasterización vs Ray Tracing

¡Los gráficos modernos de PC en tiempo real se ven increíbles! Es difícil imaginar que tenga algo que ver con los gráficos 3D básicos de hace veinte o treinta años. La verdad es que una consola como la Playstation 1 y la actual Playstation 4 usan el mismo método básico para renderizar gráficos 3D y luego ponerlos en la pantalla 2D.

Esto se conoce como rasterización. Un «ráster» es una imagen que se muestra como una cuadrícula de píxeles, que es exactamente lo que muestra la pantalla. Rasterización es el proceso de convertir una escena 3D en una imagen 2D en una pantalla.

Esto tiene que hacerse porque la escena 3D es, bueno, 3D. Tiene profundidad, por lo que los objetos virtuales pueden pasar unos junto a otros y verse desde cualquier punto de vista. En el proceso de rasterización, la computadora tiene que descubrir cómo se vería esa escena si su pantalla fuera básicamente una ventana a ese mundo 3D.

En la vida real, una escena tiene textura e iluminación, así como forma, profundidad y tamaño. Debido a que la simulación de la luz tradicionalmente ha consumido más energía de la que cualquier computadora doméstica es capaz de hacer, los programadores han creado trucos y atajos para crear algo que se parece a la luz, el color y la textura reales utilizando este proceso de rasterización.

El trazado de rayos es, en cierto modo, mucho más sencillo. En lugar de intentar usar una larga lista de trucos para crear la ilusión de luz real, simulan luz real. Ahora, cuando la computadora necesita descubrir cómo se vería la escena a través de la «ventana» de su pantalla, simplemente ejecuta la simulación de trazado de rayos y todo funciona.

En el mundo real, los rayos de luz que ingresan a tu ojo rebotan en todo lo que miras antes de llegar a tus retinas. El trazado de rayos logra el mismo resultado de una manera más eficiente. Lo hace disparando «rayos» de luz simulados desde la «cámara» y dejándolos rebotar alrededor de la escena virtual, recogiendo información de color y brillo en el camino. Su pantalla es su ojo virtual, por lo que ve un mundo virtual verdaderamente realista.

Mediante el trazado de rayos, una sola técnica crea objetos, reflejos, sombras y otros elementos de una escena que parecen reales. ¡Este realismo ocurre naturalmente como resultado de la simulación, sin necesidad de trucos ni atajos!

Dónde experimentar Ray Tracing

Si desea ver el trazado de rayos en acción, todo lo que tiene que hacer es ver cualquier película moderna que use gráficos generados por computadora. Si ves una película generada por computadora como Toy Story 4, todo lo que ves es producto del trazado de rayos.

Si desea explorar un mundo interactivo con trazado de rayos, actualmente solo hay un juego en la ciudad. La serie RTX de GPU de Nvidia, junto con videojuegos y aplicaciones compatibles con esta tecnología. Puede ejecutar algunas aplicaciones de trazado de rayos en hardware que no sea RTX, pero no obtendrá un buen rendimiento. Asegúrese de consultar nuestro artículo sobre los mejores juegos con hardware RTX.

El problema es que el hardware RTX sigue siendo bastante caro. Sin embargo, la próxima generación de consolas de videojuegos tiene algún tipo de soporte de trazado de rayos. Lo que significa que los juegos convencionales pueden ayudar a que el trazado de rayos sea la próxima gran tecnología para juegos. Sin embargo, si el trazado de rayos es tan difícil de hacer en tiempo real, ¿cómo lo manejan estas nuevas GPU?

¿Cómo se realiza el Ray Tracing en tiempo real?

Cualquier computadora puede renderizar una escena 3D utilizando el trazado de rayos. Las personas que trabajan con paquetes de renderizado 3D lo han estado haciendo durante años. Cualquier procesador moderno puede realizar los cálculos reales necesarios para seguir la trayectoria de la luz alrededor de la escena.

Sin embargo, las CPU y GPU modernas no pueden procesar estos números lo suficientemente rápido como para generar una imagen en tiempo real. Por ejemplo, las enormes granjas de computadoras utilizadas para hacer películas como Monsters Inc o Toy Story tardan horas en renderizar un solo cuadro del producto final.

Los videojuegos modernos, por el contrario, deben generar al menos treinta fotogramas de imágenes por segundo para ser considerados jugables, con el estándar de oro actualmente establecido en alrededor de 60 fotogramas por segundo.

Entonces, ¿cómo pueden las GPU como la serie Nvidia RTX lograr usar el trazado de rayos a velocidades de cuadro renderizadas? La respuesta es que no usan el trazado de rayos para todo. Al menos no en los títulos modernos.

El truco está en combinar los gráficos tradicionales con el trazado de rayos selectivo. Las tarjetas RTX tienen hardware de trazado de rayos dedicado que se encuentra junto a una GPU más tradicional. De esta forma, el trazado de rayos se puede utilizar para compensar algunas de las deficiencias del hardware de gráficos tradicional.

Allá son videojuegos a los que puedes jugar con una tarjeta RTX con trazado de rayos completo. El mejor ejemplo es Quake II RTX. Este es un videojuego de décadas de antigüedad que es lo suficientemente simple como para que sea posible el trazado de rayos en tiempo real. Sin embargo, cuando se trata de aplicar el trazado de rayos puro a los videojuegos de hoy en día, pasarán años antes de que dicho hardware se convierta en la corriente principal.

RayTrace el futuro?

La respuesta corta es sí, el trazado de rayos es el futuro. La respuesta más larga es que a medida que el hardware que hace posible el trazado de rayos en tiempo real se vuelve más barato, es probable que lo veamos reemplazar el renderizado tradicional bit a bit. Si los gráficos con trazado de rayos se convierten en una parte normal de la próxima generación de consolas, no habrá vuelta atrás.

Los desarrolladores pueden incluir de forma segura funciones de trazado de rayos en sus títulos, ya que todas las plataformas populares lo admitirán. Debido a que los gráficos de trazado de rayos son superiores, las estrellas realmente se están alineando para la llegada del trazado de rayos en hardware asequible. Lo que significa que el verdadero fotorrealismo finalmente puede estar aquí.

La otra señal importante de que el trazado de rayos se convertirá en un método de renderizado común es cómo ahora se incluye en las herramientas comunes que usan los desarrolladores para crear videojuegos y otras aplicaciones 3D. En otras palabras, ya no es necesario que los desarrolladores inventen sus propias soluciones de trazado de rayos.

Los motores gráficos populares como Unreal Engine 4 o Frostbite ahora incluyen soporte para el trazado de rayos acelerado por hardware RTX. Por lo que es mucho más probable que los desarrolladores lo incluyan como una opción para sus títulos.

¿Debería comprar Ray Tracing ahora?

Al momento de escribir, todavía estamos en la primera generación de hardware de trazado de rayos. Aunque los precios han bajado, el rendimiento sigue siendo bastante mediocre. Si eres uno de los primeros en adoptar, entonces hay mucho que te gusta del trazado de rayos en la PC.

Si no está dispuesto a gastar cientos o miles de dólares por primera vez, es mejor que invierta en la próxima generación de consolas convencionales que prometen contar con la tecnología, o que espere al sucesor de las tarjetas de la serie RTX 20. .