¿Qué es el trazado de rayos y cómo cambiará los juegos?


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NVIDIA presenta GeForce RTX, las primeras GPU de seguimiento de rayos en tiempo real del mundo
Nvidia

Las tarjetas gráficas RTX 2000 de Nvidia introdujeron el trazado de rayos en el mundo de los juegos en la segunda mitad de 2019, pero hoy en día hay una variedad de tarjetas RTX y GTX que lo admiten. La nueva y elegante técnica de iluminación es una fuente de recursos muy importante, lo que significa que las tarjetas más caras y modernas lo manejan mejor, pero la mayoría de las tarjetas gráficas Nvidia de los últimos años pueden verse afectadas por sus reflejos y efectos de sombra en tiempo real.

Pero, ¿qué es el trazado de rayos? ¿Y realmente vale la pena actualizarlo?

Fotones virtuales

La tecnología gráfica suele ser difícil de explicar, pero el trazado de rayos es bastante simple. Intenta emular la forma en que la luz funciona en el mundo real. En lugar de crear iluminación prediseñada o "horneada" para escenas en juegos, trazado de rayos traza el camino de la luz simulada. O, mejor dicho, millones de luces simuladas. La luz rebota en los objetos cuando se mueve e interactúa con sus propiedades. Si rebota desde una superficie verde brillante, por ejemplo, su tono puede cambiar.

Esencialmente así es como funciona la luz en la vida real. Una partícula de luz brota desde su punto de origen y se desplaza hasta que interactúa con un objeto, momento en el que su trayectoria está determinada por las propiedades de ese objeto. Puede ser absorbido por un objeto oscuro y denso, o reflejado casi por completo por un espejo.

La similitud fundamental de Ray Tracing con la vida real lo convierte en una técnica de renderización 3D extremadamente realista. Solo hay un problema: es difícil de simular. La recreación de la manera en que la luz realmente funciona en el mundo es complicada y requiere muchos recursos, ya que requiere una gran cantidad de potencia informática. Incluso la representación del trazado de rayos de Nvidia no es un verdadero rastreo de rayos, por lo que se simula cada punto de luz. En su lugar, utiliza una serie de aproximaciones inteligentes para ofrecer algo que se parece al mismo efecto visual, pero sin ser tan exigente para el hardware.

La mayoría de los juegos de trazado de rayos ahora usan una combinación de técnicas de iluminación tradicionales, generalmente llamadas rasterización y trazado de rayos en superficies específicas, como charcos reflectantes y metalurgia. Battlefield V es un gran ejemplo de eso . Usted ve el reflejo de las tropas en el agua, el reflejo del terreno en los aviones y el reflejo de las explosiones en la pintura de un automóvil. Es posible mostrar los reflejos en los modernos motores 3D, pero no al nivel de detalle que se muestra en juegos como Battlefield V cuando el rastreo de rayos está habilitado.

El trazado de rayos también se puede aprovechar para crear sombras para que tengan un aspecto más dinámico y realista. Verás que se usó con gran efecto en Shadow of the Tomb Raider .

La iluminación con trazado de rayos puede crear sombras mucho más realistas en escenas oscuras y brillantes, con bordes más suaves y una mayor definición. Lograr esa mirada sin trazado de rayos es extraordinariamente difícil. Los desarrolladores solo pueden "simularlo" mediante el uso cuidadoso y controlado de fuentes de luz predeterminadas. Eso requiere mucho tiempo y esfuerzo, e incluso entonces, el resultado no es del todo correcto.

Algunos juegos son para todo el mundo y usan el trazado de rayos para la iluminación global, efectivamente rastreando el trazado de una escena completa. Pero eso es lo más costoso computacionalmente y necesita la más poderosa de las tarjetas gráficas modernas para funcionar de manera efectiva. Metro Exodus lo usa actualmente, pero su implementación no es perfecta .

La simulación de cualquiera de estos efectos no es fácil, por lo que los modernos gráficos en 3D en tiempo real, incluidos los que se usan en los juegos en 3D, tienen que usar medias medidas con más frecuencia que no. Nvidia utiliza técnicas que incluyen la eliminación de ruidos y el súper muestreo de aprendizaje profundo para mejorar el rendimiento y para cubrir algunos de los problemas visuales que se producen al generar menos rayos de los que serían necesarios para crear una escena con trazo de rayos. Esos aún están reservados para capturas de pantalla y películas pre-renderizadas donde los servidores de alta potencia pueden pasar días renderizando marcos únicos.

El hardware detrás de los rayos.

Para manejar incluso estas implementaciones relativamente modestas de trazado de rayos, la generación de tarjetas gráficas RTX de Nvidia introdujo hardware específicamente construido para el rastreo de rayos. La arquitectura de Turing utiliza los nuevos RT Cores de la compañía para manejar la técnica en tiempo real. No son estrictamente necesarios para el trazado de rayos, ya que los efectos de trazado de rayos pueden ejecutarse en las tarjetas gráficas de las series 10 y 16 de GTX, aunque son mucho menos capaces que las tarjetas RTX de primer nivel, como la 2070, 2080 y 2080 Ti. .

Nvidia publicó un desglose de la generación de un solo cuadro de Metro Exodus en abril , en el que mostraba cómo se presenta el trazado de renderizado y cómo se ve afectado por el trazado de rayos. Mientras que un RTX 2080 y un GTX 1080 Ti pueden ser más o menos comparables en rendimiento para juegos sin trazado de rayos, cuando el trazado de rayos se aplica a una escena, puede llevar mucho más tiempo que el 1080 Ti, sin los núcleos RT dedicados, genere lo mismo imagen.

Es por eso que incluso las tarjetas gráficas GTX más poderosas como la 1080 Ti realmente luchan con los juegos con trazado de rayos en cualquier cosa por encima de 1080p. Pero los núcleos de RT no son una bala de plata. Incluso la 2080 Ti, la tarjeta gráfica de consumo más poderosa del mundo con la mayoría de los núcleos RT, tiene problemas para alcanzar los 60 FPS o más en juegos como Battlefield V o Metro Exodus con trazado de rayos habilitado a 1440p. Esta es una tarjeta que, sin el rastreo de rayos habilitado, puede ofrecer altas tasas de cuadros a 4K.

Pero no tiene que ser así. El método de trazado de rayos de Nvidia no es la única opción que existe. Crytek lanzó una demostración llamada Neon Noir a principios de 2019, que mostró efectos de rastreo de rayos de alto nivel en un Vega 56 AMD RX Vega 56 de $ 300, funcionando a 30 FPS sin problemas. También hay efectos de posprocesamiento de "trazado de ruta" de Reshade que ofrecen imágenes comparables sin que se parezca al mismo impacto de rendimiento.

Seguirá queriendo una tarjeta gráfica potente para el seguimiento de rayos sin importar la implementación, pero a medida que la técnica se adapte a los desarrolladores de juegos, es posible que veamos una gama más amplia de hardware de soporte a precios mucho más accesibles.

¿Cómo puedes ver el trazado de rayos en casa?

El primer punto de contacto es obtener una tarjeta gráfica Nvidia, porque en este momento, los juegos de trazado de rayos disponibles públicamente lo requieren. Cualquier tarjeta RTX o GTX funcionará si solo quieres ver cómo se ve una escena con trazado de rayos, pero si quieres jugar a una resolución superior a 1080p y con velocidades de fotogramas que se aproximan o superen los 60 FPS, tu mejor apuesta es con los más potentes - Y por lo tanto las más caras - Las tarjetas gráficas . Un $ 1,000 + 2080 Ti no es necesario, pero un RTX 2060 o 2070 es probablemente la línea de base a la que desea apuntar. Eso significa gastar entre $ 350 y $ 550.

En cuanto a los juegos, la selección sigue siendo bastante limitada . Las implementaciones más completas del trazado de rayos aún se pueden encontrar en los primeros juegos de demostración de RTX, como Battlefield V , Shadow of the Tomb Raider y Metro Exodus . Pero la lista está creciendo todo el tiempo. Stay in the Light es un nuevo juego indie de terror creado completamente en torno al uso de reflejos y sombras con trazado de rayos, y ahora puedes jugar a través de un Quake II remasterizado con un trazado de rayos RTX .

Otros juegos con trazado de rayos RTX planeados para 2019 incluyen Remedy Entertainment's Control , así como Mundfish ' Atomic Heart , entre otros.

También puede vislumbrar los efectos de rastreo de rayos de alta gama en el punto de referencia de rastreo de rayos Royal Port de UL Benchmark

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