¿Qué es el trazado de rayos?

Recientemente, una demostración de Epic, los creadores del motor de juego Unreal, llamó la atención por sus efectos de iluminación fotorrealistas. La técnica es un gran paso adelante para el trazado de rayos. Pero ¿qué significa eso?

Qué hace el trazado de rayos

En pocas palabras, el trazado de rayos es un método que utiliza un motor gráfico para calcular cómo las fuentes de luz virtuales afectan los elementos dentro de su entorno. El programa traza literalmente los rayos de luz, utilizando cálculos desarrollados por físicos que estudian el comportamiento de la luz real.

Los motores de gráficos como Unreal o Unity utilizan el trazado de rayos para generar efectos de iluminación realistas (sombras, reflejos y oclusiones) sin necesidad de representarlos como sus propios objetos individuales. Aunque es bastante intensivo desde el punto de vista del procesamiento, usarlo para renderizar solo lo que la cámara (es decir, el jugador) necesita ver en un momento dado significa que puede ser más eficiente que otros métodos más antiguos para simular luz realista en entornos virtuales. Los efectos de iluminación específicos se representan en un solo plano bidimensional en la perspectiva del espectador, no constantemente en todo el entorno.

Todo esto se logra con algunas matemáticas tremendamente complejas, tanto en términos de determinar realmente la forma en que se comporta la luz virtual como de cuántos de estos efectos son visibles para el espectador o jugador en un momento dado. Los desarrolladores pueden usar versiones menos complejas de las mismas técnicas para tener en cuenta un hardware menos potente o una jugabilidad fluida y de ritmo más rápido.

El trazado de rayos es un enfoque general de los gráficos en lugar de una técnica específica, aunque se ha perfeccionado y mejorado constantemente. Se puede usar en gráficos pre-renderizados, como los efectos especiales que se ven en las películas de Hollywood, o en motores en tiempo real, como los gráficos que ves en el medio del juego durante un juego de PC.

¿Qué hay de nuevo en el trazado de rayos?

La demostración que recientemente ha incluido el trazado de rayos en las noticias es la del video a continuación, un breve boceto de Star Wars que involucra a algunos soldados de asalto con muy mal momento. Se mostró en la Conferencia de desarrolladores de juegos la semana pasada. Ha sido creado por Epic Games (creadores del omnipresente Unreal Engine) en asociación con NVIDIA y Microsoft para mostrar nuevas técnicas de trazado de rayos.

Fuera de contexto, es solo un video ridículo. Pero lo importante es que se está renderizando en tiempo real, como un videojuego, no de antemano como una película de Pixar. El video a continuación muestra al presentador haciendo zoom con la cámara a través de la escena con controles en tiempo real, algo que no es posible con gráficos renderizados previamente.

En teoría, si su PC para juegos es lo suficientemente potente, puede generar gráficos como ese en cualquier juego utilizando los nuevos efectos de iluminación de trazado de rayos en la próxima versión de la demostración de Unreal.

La tecnología realmente brilla (¿entiendes?) Porque esta demostración específica incluye muchas superficies reflectantes y espejadas con geometría irregular. Observa cómo se refleja el entorno en los paneles curvos de la armadura cromada del Capitán Phasma. Igual de importante, observe cómo se refleja de manera más opaca y difusa en la armadura blanca de los soldados de asalto normales. Este es un nivel de iluminación realista que no está disponible en los juegos de hoy.

¿Hará que mis juegos se vean increíbles?

Bueno, sí, en circunstancias muy específicas. Este nivel avanzado de trazado de rayos facilitará que los videojuegos generen efectos de iluminación más impresionantes, pero en realidad no hace que la estructura poligonal de los gráficos sea más detallada. No aumenta la resolución de las texturas ni mejora la fluidez de las animaciones. En resumen, hará que la iluminación parezca realista, y eso es todo.

La demostración anterior es particularmente dramática porque los desarrolladores eligieron personajes y entornos donde casi todas las superficies brillan o reflejan la luz. Si usa la misma tecnología para renderizar, digamos, al protagonista de la serie The Witcher montando su caballo por el campo, no verá ninguna superficie reflectante importante excepto su espada y quizás algo de agua. Fundamentalmente, las técnicas de trazado de rayos no harán mucho para mejorar la representación de su piel, la piel del caballo, el cuero de su ropa, etc.

Los titulares que surgieron de esta demostración afirmando que daría como resultado “gráficos de películas de gran éxito” eran un poco hipérboles, eso podría ser cierto si estás jugando un nivel en un salón de espejos, pero eso es todo.

¿Cuándo veré estas cosas en mis juegos?

La demostración de GDC fue un ejemplo de una técnica de trazado de rayos patentada llamada RTX, que ahora está siendo desarrollada por NVIDIA. Está programado para debutar en la próxima serie de tarjetas gráficas GeForce de alta gama, que actualmente se rumorea que debutará a finales de este año con los números de modelo 20XX. Al igual que otras tecnologías gráficas patentadas, como PhysX de NVIDIA, probablemente no estará disponible para los jugadores que utilicen tarjetas gráficas de otros fabricantes.

Dicho esto, RTX también está utilizando una nueva función del sistema de API DirectX específicamente para el trazado de rayos (llamado raytracing por Microsoft). Entonces, si bien las demostraciones específicas anteriores son una colaboración entre Epic y NVIDIA, no hay nada que impida que fabricantes de la competencia como AMD e Intel creen sistemas similares con resultados similares.

En pocas palabras, verás que los juegos de PC de alta gama comenzarán a usar estas técnicas a fines de 2018 y principios de 2019. Los jugadores que inviertan en nuevas tarjetas gráficas en ese momento verán el mayor beneficio, pero si ya tienes un sistema de juegos de gama alta, es posible que pueda utilizar algunos de estos efectos en juegos compatibles con DirectX en su hardware actual.

Debido a los largos tiempos de desarrollo y los objetivos de hardware estático, los jugadores de consola no verán estos gráficos avanzados hasta que se lance la próxima ronda de consolas de juegos en varios años.

Crédito de la imagen: NVIDIA, Epic / YouTube, Guru3D / YouTube