El trazado de rayos es una técnica para renderizar gráficos por computadora que crea una imagen trazando la ruta de los rayos a través de una escena. Los rayos pueden interactuar con los objetos de la escena, rebotar en ellos y adquirir propiedades, como el color.
Trazado de rayos: conceptos básicos
El trazado de rayos emula la iluminación del mundo real. La luz que vemos es el resultado de fotones emitidos por fuentes de energía, como el sol. Los fotones pueden rebotar y dispersarse cuando chocan con objetos. Un espejo es todo lo que necesitas para ver esto en acción. La luz que golpea un espejo crea un reflejo.
El trazado de rayos simula esto. La cantidad de rayos trazados es insignificante en comparación con el mundo real, donde millones de fotones rebotan en nuestro campo de visión. Los juegos modernos trazan entre uno y cuatro rayos por píxel. Aún así, eso es suficiente para simular el mundo real.
Trazar la ruta de un rayo también le permite interactuar con el mundo del juego. Un rayo que rebota en un objeto rojo puede ser influenciado por ese color, proyectando un resplandor rojo cerca. Los rayos pueden dispersarse de diferentes maneras según las propiedades que los artistas de un juego le dan a los objetos, lo que permite superficies realistas semirreflectantes o rugosas.
El trazado de rayos es un importante paso adelante para los gráficos 3D. Crea una imagen realista al simular la trayectoria de los rayos a medida que se mueven a través de un juego. Esto conduce a una iluminación que puede interactuar con el entorno incluso cuando el entorno no es visible para el jugador. El trazado de rayos no requiere un hardware especialmente diseñado para funcionar, pero solo es práctico en una tarjeta de video o consola de juegos que puede acelerar el trazado de rayos porque es muy exigente.
Ray Tracing vs. Rasterización (o gráficos 3D como los conocías)
Es posible que todavía estés confundido incluso si entiendes esta explicación. Los reflejos estaban presentes en juegos anteriores, incluso en los que ahora tienen varias décadas. ¿En qué se diferencia el trazado de rayos?
Los juegos 3D anteriores y la mayoría de los juegos modernos utilizan rasterización. La rasterización combina los elementos de un mundo de juego 3D visible para el jugador en una imagen 2D. Solo representa lo que debería ser visible para el jugador, ya que cualquier rendimiento utilizado para generar lo que el jugador no puede ver se desperdicia. Sin embargo, esto crea un problema.
Volvamos al ejemplo de un espejo. El entorno del jugador y el personaje del jugador no son visibles para el jugador (al menos en un juego en primera persona). Con la rasterización, no hay nada que el espejo pueda reflejar.
Por supuesto, los espejos existen en los juegos modernos. Representan la escena dos veces. Un pase es desde el punto de vista del jugador, mientras que otro es desde una perspectiva diferente. Sin embargo, eso duplica el rendimiento necesario para renderizar una escena.
Los reflejos en el espacio de la pantalla, una técnica en los populares motores de juegos 3D, usan datos en pantalla para crear un reflejo. Esta técnica es ideal para superficies reflectantes en ángulo con respecto a la perspectiva del jugador, como el agua. Sin embargo, los objetos reflejados desaparecen si el elemento reflejado se mueve fuera de la pantalla.
El trazado de rayos no comparte estos problemas porque, a diferencia de la rasterización, puede trazar fuera de la perspectiva del jugador.
Además, en los juegos que permiten que los rayos interactúen con las superficies, el trazado de rayos puede mostrar un sangrado de color realista y superficies semirreflectantes difíciles de manejar para la rasterización.
¿Qué hardware requiere el trazado de rayos?
El trazado de rayos no es una idea nueva. Los informáticos experimentaron con el trazado de rayos a principios de la década de 1980, creando imágenes estáticas con luces, reflejos y sombras realistas. Desafortunadamente, tardaron horas en renderizarse.
Un videojuego necesita trazado de rayos en tiempo real a 30 fotogramas por segundo o más. Eso solo es posible con una tarjeta de video diseñada para acelerar el trazado de rayos.
El trazado de rayos RTX de Nvidia se basa en un silicio llamado Tensor Core. Tensor Cores solo se encuentran en las tarjetas de video RTX. Las tarjetas GTX de Nvidia pueden renderizar un juego usando el trazado de rayos porque, como se dijo, el trazado de rayos no requiere silicio especialmente diseñado. Sin embargo, el rendimiento es abismal en comparación con las tarjetas RTX. Y algunos juegos, como Minecraft con trazado de rayos RTX, requieren una tarjeta de video RTX debido a la forma específica en que habilitan el trazado de rayos.
Las tarjetas AMD que aceleran el trazado de rayos no tienen una marca específica y no tienen silicio dedicado. En su lugar, utilizan ajustes de hardware y actualizaciones de software para obtener mejores resultados. Es más difícil identificar las tarjetas AMD que aceleran el trazado de rayos, así que presta atención a los detalles.
La PlayStation 5 y Xbox Series X y S de Sony tienen hardware de gráficos de AMD que puede acelerar el trazado de rayos. Sin embargo, depende de los desarrolladores habilitarlo, y muchos juegos no lo hacen. Un ejemplo notable es Cyberpunk 2077, que admitió el trazado de rayos RTX en la PC en el lanzamiento, pero no lo admitió en las consolas de próxima generación. La característica se promete para las consolas de próxima generación en un parche futuro.
