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¿Qué es el ray tracing que ofrecen los videojuegos más actuales?

La mejor forma de lograr gráficos realistas es imitando a las físicas reales.

Cada vez son más los videojuegos juegos cuyos gráficos cuentan con ray tracing o trazado de rayos. Una importante mejora gráfica que dota de gran realismo a la imagen empleando algoritmos muy complejos.

Para entender qué es el trazado de rayos hay que tener en cuenta que en la realidad la luz rebota de cierta manera en todas las superficies que alcanza, llegando a cada objeto casi desde todos los puntos.

Los objetos de una habitación con una sola ventana, por ejemplo, no se ven iluminados sólo por la cara que da a la ventana. Las zonas que no se encuentran en exposición directa a la fuente de luz reciben luz indirecta reflejada por el techo, el suelo, las paredes y los demás objetos de la habitación.

Ejemplo de trazado de rayos con una sola fuente de luz.
Ejemplo de trazado de rayos con una sola fuente de luz.

Los objetos se verán de forma muy diferente si la reflectividad del interior es alta o baja. En una habitación pintada de negro mate los objetos se verán más oscuros que en una con colores claros o superficies reflectantes.

Lo que hace la tecnología de trazado de rayos es calcular como incidiría la luz en cada escena imitando de forma muy simplificada las físicas reales. (En la realidad la luz rebota un número ilimitado de veces atenuándose cada vez más. Ninguna tarjeta gráfica podría realizar estas operaciones).

Factores que debe tener en cuenta el trazado de rayos

  • Reflexión · La capacidad de cada superficie de devolver la luz arrojada sobre ella.
  • Refracción · La variación de las ondas lumínicas tras toparse con una superficie.
  • Sombras · Aquellos objetos opacos o semi opacos que la luz no puede atravesar producen sombras.

Historia del del ray tracing aplicado a los videojuegos

Dada la complejidad de los cálculos necesarios para ofrecer una escena con trazado de rayos medianamente realistas, hasta hace unos años sólo se empleaban para crear escenas en tres dimensiones para la industria audiovisual.

Poder realizar estas operaciones en tiempo real no fue posible hasta la salida en 2018 de las tarjetas gráficas de Nvidia RTX 2000 con arquitectura Turing, mejorada dos años más tarde con la Ampere de las RTX 3000.

El videojuego Battlefield V con ray tracing activado.
Captura del juego Battlefield V con trazado de rayos activado.

Intel también lleva años trabajando en una tecnología similar, aunque no será hasta la salida de sus tarjetas gráficas Arc que la comercialice.

Por último AMD también comenzó a ofrecer trazado de rayos en sus tarjetas gráficas Navi y Navi 2X con microarquitectura RDNA. Esta es la tecnología empleada en los gráficos de las consolas Xbox Series X|S y PlayStation 5.

Al principio los títulos que permitían sacar partido a esta característica eran mínimos. El primer juego que ofreció la opción de trazado de rayos fue el Battlefield V de DICE. Aunque activar la opción de ray tracing disminuía de forma considerable los FPS en la partida.

Con el tiempo, las compañías han ido adaptando las tarjetas para que los nuevos efectos de iluminación no afecten de forma tan negativa al rendimiento. Con tecnologías como la DLSS de Nvidia o FidelityFX de AMD por ejemplo, el renderizado se produce a una menor escala a la mostrada, reduciendo de esta forma el trabajo de la GPU.

Actualmente son cada vez más los juegos tanto nuevos como de los últimos años que incluyen la opción de trazado de rayos en sus opciones gráficas. Especialmente tras la salida de la última generación de consolas todas las compañías quieren ofrecer gráficos con las últimas tecnologías.

Video de demostración de iluminación realista en tiempo real de Nvidia RTX


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