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OTT explica: ¿Qué es el trazado de rayos?

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 se vean verdaderamente fotorrealistas.

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

Para comprender por qué tanta gente está emocionada, debemos comparar los gráficos de trazado de rayos con el método tradicional de representación de gráficos utilizado hasta ahora: la rasterización.

Rasterización vs trazado de rayos

¡Los gráficos modernos por computadora en tiempo real son increíbles! Es difícil imaginar que esto tuviera algo que ver con los gráficos 3D básicos de hace veinte o treinta años. La verdad es que una consola como la actual Playstation 1 y Playstation 4 usa el mismo método básico de renderizar gráficos 3D y luego ponerlos en tu pantalla 2D.

Esto se llama rasterización. Una «trama» es una imagen representada como una cuadrícula de píxeles, que es exactamente lo que muestra la pantalla. La rasterización es el proceso de convertir una escena 3D en una imagen 2D en una pantalla.

Hay que hacerlo, porque la escena 3D es, bueno, 3D. Tiene profundidad, por lo que los objetos virtuales pueden moverse entre sí y ser vistos desde cualquier punto de vista. En el proceso de rasterización, la computadora debe determinar cómo se vería esta escena si su pantalla fuera esencialmente una ventana a este mundo 3D.

En la vida real, una escena tiene textura e iluminación, así como forma, profundidad y tamaño. Dado que la simulación de luz ha consumido tradicionalmente más potencia informática que cualquier computadora doméstica, los programadores han creado trucos y atajos para crear algo que parezca una luz, un color y una textura reales utilizando este proceso de rasterización.

El trazado de rayos es, en cierto modo, mucho más sencillo. En lugar de intentar utilizar una larga lista de trucos para crear la ilusión de un vuelo real, simula la luz real. Ahora, cuando la computadora necesita averiguar cómo se vería la escena cuando se ve 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 entran en su ojo rebotan en todo lo que mira antes de llegar a sus retinas. El trazado de rayos puede lograr el mismo resultado de manera más eficiente. Lo hace filmando ‘rayos’ de luz simulados de la ‘cámara’ y dejándola rebotar alrededor de la escena virtual, recogiendo información de color y brillo a lo largo del camino. Su pantalla representa el ojo virtual, por lo que ve un mundo virtual verdaderamente realista.

Mediante el trazado de rayos, una sola técnica crea objetos, luces, sombras y otros elementos de una escena que parecen reales. Este realismo se produce de forma natural como resultado de la simulación, ¡no se necesitan consejos ni atajos!

Dónde experimentar el trazado de rayos

Si desea ver el trazado de rayos en acción, todo lo que tiene que hacer es ver cualquier película moderna que utilice gráficos generados por computadora. Si está viendo una película CG como Toy Story 4, todo lo que ve es producto del trazado de rayos.

Si desea explorar un mundo interactivo de trazado de rayos, actualmente solo hay un juego en la ciudad. la Serie Nvidia GPU RTX, así como videojuegos y aplicaciones que admitan esta tecnología. Puede ejecutar algunas aplicaciones de trazado de rayos con hardware que no sea RTX, pero no obtendrá un buen rendimiento. Asegúrese de consultar nuestro artículo sobre los mejores juegos que cuentan 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 el mundo de los juegos convencional puede ayudar a convertir el trazado de rayos en la próxima gran tecnología de juegos. Aún así, si el trazado de rayos es tan difícil de hacer en tiempo real, ¿cómo lo manejan estas GPU más nuevas?

¿Cómo se realiza el trazado de rayos en tiempo real?

Cualquier computadora puede renderizar una escena 3D usando 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 necesarios para rastrear el camino de la luz alrededor de la escena.

Sin embargo, los procesadores y GPU modernos no pueden analizar estos números con la suficiente rapidez para generar una imagen en tiempo real. Por ejemplo, las enormes granjas de ordenadores que se utilizan para hacer películas como Monsters Inc o Toy Story tardan horas en renderizar una sola imagen del producto final.

Los videojuegos modernos, por otro lado, deben generar al menos treinta cuadros por segundo para ser considerados reproducibles, con el estándar de oro establecido actualmente en 60 cuadros por segundo.

Entonces, ¿cómo se las arreglan las GPU como la serie Nvidia RTX para utilizar el método de trazado de rayos a velocidades de cuadro reproducibles? La respuesta es que no usan el trazado de rayos para todo. Al menos no en los títulos modernos.

El truco consiste en combinar gráficos tradicionales con 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 material gráfico tradicional.

Hay videojuegos que puedes jugar con una tarjeta RTX que se inician en su totalidad mediante el trazado de rayos. El mejor ejemplo es Quake II RTX. Es un videojuego de hace décadas 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 actuales, pasarán años antes de que este material se convierta en la corriente principal.

¿Ray Trace 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 vuelva más barato, probablemente veremos que reemplaza el renderizado tradicional con el tiempo. Si los gráficos de trazado de rayos se convierten en una parte normal de la consola de próxima generación, 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. Dado que los gráficos de trazado de rayos son superiores, las estrellas realmente se alinean 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 convencional es cómo ahora se incluye en las herramientas comunes que los desarrolladores utilizan 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 trazado de rayos acelerado por hardware RTX. Por lo tanto, es mucho más probable que los desarrolladores lo incluyan como una opción para sus títulos.

¿Debería comprar trazado de rayos ahora?

En el momento de escribir este artículo, todavía estamos en la primera generación de equipos de trazado de rayos. Si bien los precios han bajado, el rendimiento sigue siendo bastante pobre. Si eres un usuario pionero y empedernido, hay mucho que te encantará del trazado de rayos de PC.

Si no está preparado para gastar cientos o miles de dólares como precursor, es mejor invertir en la próxima generación de consolas de consumo que prometen mostrar la tecnología, o esperar al sucesor de las tarjetas de la serie RTX 20.

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