Después de haber jugado un papel fundamental, pero que quizás ni nos hayamos dado cuenta, en el cine, el trazado de rayos también ha entrado con fuerza en el mundo de videojuegos.
Pero, ¿qué es el "Ray Tracing" y cómo funciona? Es una tecnología para crear luces, sombras e reflejos dentro de imágenes y videos en gráficos por computadora, y está destinado a cambiar (para mejor) el futuro de los videojuegos.
A ver cómo.
Ray Tracing: que es y como funciona
Por distante que parezca, el punto de partida para comprender cómo funciona el trazado de rayos es el mundo real y la forma en que nuestra vista lo percibe. Para ver cualquier cosa, de hecho, yo fotones de la que se compone la luz (que puede provenir de sol o de otra fuente) debe rebotar en él antes de llegar a nuestro ojo. La cantidad de luz absorbida por el objeto durante el rebote determina la color, la brillo y cualquier reflexiones.
Como su nombre también sugiere, el trazado de rayos no hace más que emular este proceso físico de alguna manera digitale. Cuando quieres hacer una escena (es decir, transformando el conjunto de datos sobre luces, objetos y materiales presentes en una imagen bidimensional) la computadora simula la trayectoria de los rayos de luz que llegan a la 'cámara' (o nuestra perspectiva). Siguiendo estos rayos hasta las diversas fuentes de luz, la computadora puede calcular con precisión el color y la intensidad de la luz de cada píxel en la imagen, también teniendo en cuenta reflejos, brilla o áreas que están solo parcialmente a la sombra.
El resultado, si utiliza una cantidad suficientemente alta de rayos de luz, es mucho realista, precisamente porque emula fielmente la física del mundo real. Sin embargo, a medida que aumenta el número de rayos, también lo hace el costo computacional, ese es el tiempo y la potencia necesarios para renderizar cada escena. Esta es la razón principal por la que el trazado de rayos solo se aplicó en la industria del cine hasta hace unos años. efectos especiales y para película de animación. En estos contextos, de hecho es aceptable que la renderización de un solo fotograma requiera minutos, horas o también giorni. Obviamente, lo mismo no es cierto para los videojuegos, donde el renderizado tiene que estar en tiempo real. Entonces, ¿qué ha cambiado en los últimos años para permitir la llegada del ray tracing también en el panorama de los videojuegos?
Una historia de compromisos
Incluso sin el trazado de rayos, la industria del juego ha podido ofrecer una gran cantidad de productos gráficamente avanzado e realista. Para obtenerlos, sin embargo, a menudo se han ideado trucos, a menudo casi invisibles para los jugadores, capaces de devolver excelentes resultados a un bajo costo computacional, requisito necesario para poder producir 30, 60 o más fotogramas por segundo mientras el jugador juega.
Cuando se trata de sombras y luces, una de las técnicas más populares se trata de eso. mapeo de sombras. Con esta técnica, antes de renderizar la escena del videojuego desde el punto de vista del jugador, se pasa a mirar la perspectiva del fuentes de luz (cuyo número también depende de la complejidad gráfica del juego). De esta manera es posible controlar qué puntos de los objetos y superficies son 'visibles' para la fuente de luz y por lo tanto Iluminado de eso. La imagen resultante, aunque suele ser adecuada, tiende a tener muchas sombras. claro, y a menudo necesita más manipulaciones que tengan en cuenta luces difusas e luces ambiental.
También para superficies reflectantes, como espejos de agua, objetos de metal y especialmente espejos los desarrolladores a menudo han tenido que diseñar. Para obtener reflejos realistas, de hecho, es básicamente necesario render por segunda vez el entorno del juego, quizás también incluyendo objetos que no son directamente visibles (y por lo tanto, normalmente no serían renderizados). Para remediar este problema y limitar el número de cálculos, los reflejos, si los hay, a menudo se limitan a objetos fijos de la escena y algunos objetos en movimiento, como el jugador.
La era del trazado de rayos
A pesar de la presencia de estas técnicas, los desarrolladores han considerado durante mucho tiempo el trazado de rayos como el siguiente paso adelante para el panorama de los juegos. El fabricante de tarjetas gráficas abrió la puerta a esta nueva era NVIDIA que en 2018 presentó la serie RTX equipado con arquitectura Turing. Entre las diversas mejoras incluidas en esta nueva generación se incluyó también lahardware dedicado solo para admitir el trazado de rayos.
Sin embargo, la versión de esta tecnología compatible con NVIDIA, que debe ejecutarse en tiempo real, no es comparable a las representaciones cinematográficas. También en este caso se utilizan algunos trucos para reducir la potencia de cálculo necesaria: en primer lugar, el número de rayos seguidos y el número de rebotes que pueden realizar es limitado. Sin embargo, esta reducción por sí sola crea sombras muy "ruidosas", con bordes irregulares y parches. Para ello es necesario aplicar también otros algoritmos que eliminen este ruido y permitan obtener una imagen realista.
Además, para mejorar aún más el equilibrio entre el rendimiento y la calidad de los gráficos, muchos juegos pueden optar por implementar solo parcialmente el trazado de rayos. De hecho, puede decidir usarlo solo para sombras (como en La sombra del Tomb Raider) o solo para reflejos (como Battlefield V), haciendo el resto de una forma más tradicional. Sin embargo, no faltan juegos que han decidido aprovechar al máximo esta tecnología, como Metro Exodus y mas recientemente Minecraft.
El futuro de los videojuegos
Aunque han pasado dos años desde el anuncio de NVIDIA, el soporte para el trazado de rayos aún no está muy extendido de manera popular, tanto porque la serie RTX es bastante cara en comparación con otras alternativas como porque el soporte de esta tecnología aún requiere una inversión adicional por parte de los desarrolladores.
Sin embargo, esto no significa que las cosas no hayan cambiado o que no vayan a cambiar: en 2019 NVIDIA ha anunciado una actualización con soporte para el trazado de rayos también para las tarjetas ya lanzadas en la línea. GTX. De hecho, los cálculos necesarios para implementar esta técnica también pueden ser a nivel de software. La falta de hardware dedicado obviamente implica un mayor compromiso en términos de rendimiento, pero sigue habiendo una ampliación de la base de personas con la posibilidad de aprovechar el trazado de rayos.
Sin embargo, la noticia más importante aún está por llegar: es el soporte para el trazado de rayos por parte de ambos. Xbox Series X que de PlayStation 5, la próxima generación de Microsoft e Sony. Como ocurre con muchas novedades en el mundo de los videojuegos, si bien es cierto que el PC es el que impulsa hacia nuevas fronteras tecnológicas y gráficas, entonces son las consolas las que traen estas innovaciones de forma generalizada entre los jugadores. Con el apoyo de las consolas, de hecho, muchos más títulos (incluso en su versión para PC) verán trazado de rayos integrado. También es muy probable que con la anunciada llegada de la tecnología al mercado AMD el costo de una computadora capaz de explotarlo disminuye drásticamente.
Estamos listos
El futuro de los juegos parece destinado a abrazar por completo esta novedad y nosotros, como jugadores, solo podemos estar felices y emocionados por la probable ola de títulos gráficamente hermosos e inmersivos en los que perderse durante horas y horas de juego. Lo único que tenemos que hacer en este momento es tener un poco más de paciencia.
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