Ray tracing: qué es, qué no es y por qué aún nos queda por ver lo mejor

El ray tracing está en boca de todos. Esta nueva tecnología se presenta como la próxima gran revolución en materia gráfica, prometiendo efectos de iluminación y reflejos increíblemente precisos también para videojuegos, cuando hasta hace poco el trazado de rayos era una técnica que solo se utilizaba en renders offline a escala profesional.

¿Pero qué es exactamente eso del ray tracing? ¿Por qué Nvidia ha sido la primera en estrenarlo? ¿Y en qué sentido es mejor o peor que técnicas de iluminación tradicionales? Son muchos las dudas y mitos que giran alrededor de esta tecnología que ya despega en equipos de sobremesa, pero también a través de portátiles como el Predator Triton 500. Vamos a intentar darles respuesta.

Comprendiendo cómo funciona el renderizado 3D

Diagrama de una escena creada mediante ray tracing

Para comprender cómo funciona el ray tracing, primero debemos saber cómo se generan los gráficos 3D de tus juegos favoritos y la forma en la que llegan a tu pantalla. Normalmente, por no decir universalmente, la traducción del mundo 3D de un videojuego a la imagen bidimensional que se muestra en tu monitor se realiza usando una técnica que se conoce como rasterizado.

El rasterizado, esencialmente, convierte la cámara en una rejilla de píxeles 3D (1920 x 1080 si jugamos en Full HD, por ejemplo) que «corta» una escena compuesta por varios modelos 3D generados por la GPU. Se trata de un proceso muy rápido y eficiente, gracias al cual hemos podido disfrutar de una evolución gráfica explosiva durante los últimos años.

El rasterizado tiene sin embargo algunas deficiencias importantes, particularmente en lo que se refiere a nivel de iluminación. Encajar artificialmente sombras y luz con los modelos respectivos no siempre es sencillo, y el uso de shaders es imprescindible. Se pueden lograr buenos resultados, pero a costa de un esfuerzo notable por parte de los desarrolladores.

El ray tracing es una técnica totalmente distinta. Explicado de forma algo simple, en lugar de crear un «corte» 2D, esta técnica convierte cada píxel en un haz luminoso que impacta sobre los objetos tridimensionales de una escena. Cuando uno de estos rayos incide sobre un modelo, el píxel del que se origina se convierte en un color.

Puesto que el ray tracing gestiona la luz de forma «natural», las sombras son totalmente ajustadas al escenario y no se muestran desconectadas de los modelos. Además, resultan mucho más creíbles. Lo mismo sucede con los reflejos. Lo normal sería que un espejo tenga unos atributos que definan qué objetos se pueden reflejar en él o no; con ray tracing, toda la escena puede mostrarse reflejada en un espejo. Sitúa varios espejos en sucesión y en teoría puedes tener infinidad de reflejos (o tantos como permita tu resolución).

Por último, el ray tracing es muy útil a la hora de crear efectos de iluminación avanzada como la radiosidad, que es el color de la luz que refleja un objeto. Por ejemplo, un globo de color rojo situado junto a una pared blanca reflejará la luz que incida sobre la goma con una coloración rojiza, tiñendo la superficie del muro. Se trata de un efecto muy sutil pero con un potencial extraordinario a nivel de ambientación.

El trazado de rayos, como ves, es una técnica que brinda resultados sumamente precisos pero que requiere de una potencia de procesamiento totalmente desproporcionada. Por este motivo, el ray tracing solo era común en entornos profesionales como la arquitectura y el diseño interior, así como la generación de escenas de altísima calidad como las de las películas de Pixar. Esto cambia ahora de la mano de las tarjetas GeForce RTX de Nvidia, integradas tanto en equipos gaming de mayor rendimiento de la gama Predator.

El ray tracing da el salto al universo gaming gracias a Nvidia

A pesar de la complejidad de la técnica y de sus elevados requisitos, el ray tracing ha dejado de ser patrimonio exclusivo de los profesionales del 3D. Nvidia, a través de sus tarjetas GeForce RTX, se ha convertido en el primer fabricante en ofrecer GPU de consumo capaces de procesar trazado de rayos en tiempo real. Pero no lo hace a base de fuerza bruta.

Puesto que los cálculos para trabajar con ray tracing son increíblemente pesados, Nvidia ha integrado en sus tarjetas Turing de la gama RTX lo que denomina núcleos Tensor. Estas unidades de procesamiento tienen raíces profesionales y permiten acelerar las labores de renderizado con ray tracing. Sin ellos, no sería posible generar escenas con ray tracing en tiempo real.

Actualmente esta tecnología de iluminación ya cuenta con soporte oficial en un buen número de juegos. Call of Duty: Modern Warfare brinda efectos de iluminación increíblemente realistas durante algunas de las secciones más espectaculares de la trama (mucho cuidado con la visión nocturna), mientras que Control se ha convertido en una de las mejores demostraciones técnicas posibles, explotando el trazado de rayos como ningún otro título.

El trazado de rayos se incluye como parte de las técnicas abarcadas por la gama GeForce RTX, que también soporta Deep Learning Super Sampling o DLSS, que no tiene nada que ver con la iluminación, pero mejora de forma importante la calidad de imagen. Este efecto no es otra cosa que una reducción de los dientes de sierra mediante IA. Es específica de cada juego y brinda un rendimiento mucho mayor que el de otras técnicas de antialiasing.

Lo mejor está aún por llegar

Aunque Nvidia es el único fabricante en ofrecer ray tracing en sus tarjetas gráficas, Intel y AMD se están apresurando para brindar productos compatibles con trazado de rayos. Microsoft, de hecho, quiere unificar estos esfuerzos a través de la extensión DirectX Ray Tracing, que permitirá armonizar esta técnica independientemente del hardware.

Esto significa que los propietarios de un equipo actual con gráficos RTX van a poder beneficiarse de un mayor número de juegos a corto y medio plazo. El ray tracing va camino de convertirse en una técnica estandarizada dentro de la industria de los videojuegos, lo que a su vez derivará en un mayor dominio por parte de los desarrolladores.

En este sentido, juegos tan esperados como Cyberpunk 2077 y Vampire: The Masquerade – Bloodlines ofrecerán gráficos mucho más realistas e inmersivos a través del ray tracing. Y para mucho más adelante, incluso se habla del uso de monitores a 240 Hz para crear lo que los investigadores de Nvidia denominan «trazado de rayos temporalmente denso», gracias al cual el ray tracing será aún más espectacular.

No es solo para las torres más potentes: ray tracing en formato portátil con el Predator Triton 500

Tal vez uno de los aspectos más interesantes del ray tracing es el hecho de que no se trata de una característica exclusiva de las torres para juegos más grandes y voluminosas. De hecho, el trabajo de optimización realizado por Nvidia en sus tarjetas Turing ha permitido crear portátiles con gráficos GeForce RTX y dimensiones inusualmente compactas para lo que sería un equipo gaming de 15,6 pulgadas.

Así, el Predator Triton 500 acompaña sus procesadores Core i7 de novena generación por gráficos GeForce RTX 2060, RTX 2070 y RTX 2080 con entre 6 y 8 GB de memoria. Este hardware, unido a los 16 GB de RAM integrados de serie y al uso de unidades SSD de alto rendimiento, puede mover con soltura hasta los juegos más exigentes, incluso con el trazado de rayos activado.

Por méritos propios, el Predator Triton 500 demuestra hay mejor prueba del potencial visual del trazado de rayos. Y es que no hay nada mejor que un buen panel IPS con G-Sync a 300 Hz para convencer a los más escépticos de que, en efecto, nos encontramos ante el futuro de los gráficos.

Imágenes | Nvidia, Acer, CDPR, Henrik