O Ray tracing é uma funcionalidade que verá mencionada nas mais recentes placas gráficas Nvidia RTX Série 50, bem como nas novas Radeon RX 9070 XT e RX 9070 da AMD . É utilizado em jogos modernos para produzir imagens incríveis e depende de hardware especializado nas GPUs actuais, razão pela qual a Nvidia, a AMD e até a Intel destacam a tecnologia em cada novo lançamento de hardware.
O traçado de raios também é utilizado para dar uma nova vida a alguns jogos clássicos, como demonstrado pelo recente lançamento do Half-Life 2 RTX.
Vamos ver o que é o ray tracing, onde é utilizado, os vários efeitos que suporta, os desafios que enfrenta e quais os jogos que dele tiram partido. Portanto, sem mais demoras, vamos a isso.
O que é o Ray Tracing?
Nos jogos, o traçado de raios simula uma iluminação realista. É só isso. Alguns dos efeitos que cria podem ser incrivelmente impressionantes, produzindo mundos muito mais credíveis do que a rasterização tradicional, mas é essencialmente isso que faz. Os efeitos de iluminação, como sombras realistas, reflexos, translucidez e iluminação global, são todos significativamente melhorados com o traçado de raios em relação aos métodos anteriores.
Se quiser renderizar uma rua encharcada de chuva com poças de água que reflectem sinais de néon e montras que refractam a luz de forma adequada para criar um mundo convincente, o ray tracing é a solução. É por isso que a tecnologia é utilizada de forma tão eficaz em jogos como o Cyberpunk 2077 e, mais recentemente, a atualização melhorada do GTA V, para citar apenas dois de uma lista crescente de títulos com ray tracing.
Como o ray tracing simula com precisão a forma como a luz interage com os objectos numa cena, pode libertar os artistas de jogos para se concentrarem na criação dos ambientes que imaginam, em vez de trabalharem em torno das limitações da rasterização. Por esta razão, o traçado de raios é muitas vezes referido como o futuro da renderização de jogos, e há muitos exemplos que sugerem que isso pode ser verdade.
Quando um programador implementa o traçado de raios, visa efeitos e conceitos visuais específicos. Não é apenas algo que se liga - é um conjunto de ferramentas de efeitos, desde os relativamente simples, como sombras, até técnicas mais complexas, como a iluminação global. Eis um breve resumo dos principais efeitos de traçado de raios:
Reflexões com Ray-Traced
Criar reflexos com a rasterização tradicional é extremamente desafiador, se não impossível, sem soluções alternativas. Ao longo dos anos, os programadores utilizaram técnicas como o Screen Space Reflection (SSR), que pode tratar eficazmente os reflexos da água ou duplicar uma cena para criar a ilusão de um reflexo. No entanto, estes métodos têm limitações claras - o SSR, por exemplo, apenas reflecte o que está atualmente no ecrã, o que significa que os objectos fora da vista da câmara não aparecerão nos reflexos.
Os reflexos com traçado de raios, por outro lado, retratam com precisão o ambiente do jogo, melhorando significativamente a imersão. Espelhos, vidros, poças e até mesmo reflexos subtis em superfícies polidas beneficiam do verdadeiro traçado de raios. No entanto, os reflexos podem ser exigentes do ponto de vista computacional, e é aí que entram em ação as soluções alimentadas por IA, como o DLSS 3.5 Ray Reconstruction da Nvidia.
Sombras com Ray-Traced
Os programadores de jogos utilizam mapas de sombras há anos, mas estes têm limitações - as sombras podem parecer artificiais, sofrem de restrições de resolução e têm dificuldades com a iluminação dinâmica. As sombras com traçado de raios são muito mais realistas, especialmente quando combinadas com outras técnicas de traçado de raios, como a iluminação global.
Iluminação global com rastreio de raios
Tradicionalmente, os jogos tratavam a iluminação de forma muito básica. A iluminação direta dava um toque de verosimilhança, mas o resultado podia parecer um desenho animado. À medida que os jogos se tornaram mais detalhados e ricos, a procura de iluminação realista aumentou ao ponto de a interação subtil entre materiais, superfícies e iluminação secundária ser essencial. A rasterização tradicional pré-cozinhou a iluminação para criar um mundo mais credível e sólido, mas isto foi feito à custa do dinamismo. Quando algo se movia, a iluminação podia parecer estranha porque não tinha a capacidade de reagir de forma realista.
O traçado de raios mais uma vez vem em socorro, lidando com a iluminação com um maior grau de precisão, criando um ambiente mais envolvente. Simula a luz direta e indireta para produzir uma cena mais credível. Um cenário dinâmico e tonalmente muito mais próximo do que se vê no mundo real. Os efeitos da iluminação global ray-traced podem ser subtis, especialmente em cenários naturais como uma selva densa, mas o cérebro capta as pistas certas e faz mais sentido do que uma iluminação pré-construída.
Porque é que o Ray Tracing ainda não se tornou a norma?
O traçado de raios tem enfrentado desafios significativos. Para começar, é incrivelmente dispendioso do ponto de vista computacional e requer hardware dedicado. Uma placa gráfica moderna e potente é essencial para tirar o máximo partido desta tecnologia.
Mesmo com as GPUs mais recentes, não é possível rastrear todos os raios de luz numa cena a taxas de fotogramas suaves. Isto resulta em imagens com ruído que requerem pós-processamento para serem limpas. Devido a estas limitações, a maioria dos jogos processa cenas com ray-tracing numa resolução inferior e utiliza técnicas de upscaling como DLSS ou FSR para manter a qualidade da imagem.
Outro obstáculo é o facto de nem todos os jogos suportarem o traçado de raios. Não é tão simples como comprar uma placa RTX Série 50 e, de repente, ver todos os jogos transformados. A boa notícia é que o DirectX 12 da Microsoft inclui suporte integrado ao ray tracing, facilitando a implementação pelos desenvolvedores.
Um último desafio é o facto de a rasterização tradicional se ter tornado extremamente boa na simulação de iluminação realista. Ainda se baseia em aproximações e truques inteligentes, e alguns efeitos são impossíveis sem o traçado de raios, mas os programadores aperfeiçoaram as técnicas de rasterização ao ponto de a diferença visual nem sempre justificar o custo computacional do traçado de raios.
Os melhores jogos de Ray Tracing
O traçado de raios em tempo real já existe há alguns anos e muitos jogos mostram o que pode fazer. Eis alguns títulos de destaque que realçam a tecnologia:
- Alan Wake 2
- Mito Negro: Wukong
- Controlo
- Cyberpunk 2077
- Ghostwire: Tóquio
- Indiana Jones e o Grande Círculo
- O Homem-Aranha da Marvel
- Metro Exodus
- Minecraft RTX
- Ratchet & Clank: Rift Apart
- Resident Evil Village
- Shadow of the Tomb Raider
- Watch Dogs: Legião
Pode encontrar uma lista ordenada de jogos com traçado de raios no sítio Web da Nvidia. Embora se centre nas tecnologias da Nvidia, continua a ser um recurso útil para encontrar jogos que demonstrem as capacidades do traçado de raios.