El trazado de rayos es una función que verá mencionada en las últimas tarjetas gráficas Nvidia RTX serie 50, así como en las nuevas Radeon RX 9070 XT y RX 9070 de AMD. Se utiliza en los juegos modernos para producir imágenes increíbles y se basa en hardware especializado en las GPU actuales, por lo que Nvidia, AMD e incluso Intel destacan la tecnología con cada nuevo lanzamiento de hardware.
El trazado de rayos también se utiliza para dar una nueva vida a algunos juegos clásicos, como demuestra acertadamente el reciente lanzamiento de Half-Life 2 RTX.
Vamos a profundizar en qué es el trazado de rayos, dónde se utiliza, los diversos efectos que admite, los retos a los que se enfrenta y qué juegos lo aprovechan. Así que, sin más preámbulos, vamos a ello.
¿Qué es el trazado de rayos?
En los videojuegos, el trazado de rayos simula una iluminación realista. Eso es todo. Algunos de los efectos que crea pueden ser increíblemente impresionantes, produciendo mundos mucho más creíbles que los que puede crear la rasterización tradicional, pero eso es básicamente todo lo que hace. Los efectos de iluminación como las sombras realistas, los reflejos, la translucidez y la iluminación global mejoran significativamente con el trazado de rayos en comparación con los métodos anteriores.
Si quieres representar una calle empapada por la lluvia con charcos que reflejen los letreros de neón y escaparates que refracten la luz correctamente para construir un mundo convincente, el trazado de rayos es el camino a seguir. Por eso esta tecnología se utiliza con tanta eficacia en juegos como Cyberpunk 2077 y, más recientemente, en la actualización GTA V Enhanced, por nombrar solo dos de una lista cada vez mayor de títulos con trazado de rayos.
Dado que el trazado de rayos simula con precisión cómo la luz interactúa con los objetos de una escena, puede liberar a los artistas de los juegos para que se centren en crear los entornos que imaginan en lugar de trabajar con las limitaciones de la rasterización. Por esta razón, el trazado de rayos se conoce a menudo como el futuro del renderizado de juegos, y hay muchos ejemplos que sugieren que podría ser cierto.
Cuando un desarrollador implementa el trazado de rayos, se centra en efectos y conceptos visuales específicos. No es algo que simplemente se activa, sino que es un conjunto de herramientas de efectos, desde los relativamente simples, como las sombras, hasta técnicas más complejas como la iluminación global. He aquí un breve resumen de los principales efectos del trazado de rayos:
Reflejos trazados por rayos
Crear reflejos con la rasterización tradicional es extremadamente difícil, si no imposible, sin soluciones alternativas. A lo largo de los años, los desarrolladores han utilizado técnicas como la reflexión de espacio de pantalla (SSR), que puede manejar eficientemente los reflejos de agua o duplicar una escena para crear la ilusión de un reflejo. Sin embargo, estos métodos tienen claras limitaciones: la SSR, por ejemplo, solo refleja lo que está actualmente en pantalla, lo que significa que los objetos fuera del campo de visión de la cámara no aparecerán en los reflejos.
Los reflejos con trazado de rayos, por el contrario, representan con precisión el entorno del juego, lo que mejora significativamente la inmersión. Los espejos, el vidrio, los charcos e incluso los reflejos sutiles en superficies pulidas se benefician del trazado de rayos real. Sin embargo, los reflejos pueden ser exigentes desde el punto de vista computacional, y es ahí donde entran en juego soluciones basadas en IA como la reconstrucción de rayos DLSS 3.5 de Nvidia.
Sombras generadas por trazado de rayos
Los desarrolladores de videojuegos llevan años utilizando mapas de sombras, pero estos tienen limitaciones: las sombras pueden parecer artificiales, sufrir limitaciones de resolución y tener problemas con la iluminación dinámica. Las sombras con trazado de rayos son mucho más realistas, especialmente cuando se combinan con otras técnicas de trazado de rayos como la iluminación global.
Iluminación global con trazado de rayos
Los juegos tradicionalmente manejaban la iluminación de maneras muy básicas. La iluminación directa añadía un toque de credibilidad, pero el resultado aún podía parecer caricaturesco. A medida que los juegos se han vuelto más detallados y ricos, la demanda de iluminación realista ha aumentado hasta el punto en que la sutil interacción entre materiales, superficies e iluminación secundaria es esencial. La rasterización tradicional precalentaba la iluminación para crear un mundo más creíble y sólido, pero esto se hacía a costa del dinamismo. Cuando algo se movía, la iluminación podía parecer fuera de lugar porque carecía de la capacidad de reaccionar de forma realista.
El trazado de rayos vuelve a acudir al rescate al manejar la iluminación con un mayor grado de precisión, lo que crea un entorno más envolvente. Simula la luz directa e indirecta para producir una escena más creíble. Uno que es dinámico y mucho más cercano en cuanto a tonos a lo que ves en el mundo real. Los efectos de la iluminación global con trazado de rayos pueden ser sutiles, especialmente en entornos naturales como una selva densa, pero tu cerebro capta las señales correctas y simplemente tiene más sentido de lo que la iluminación prefabricada podría tener.
¿Por qué no se ha convertido el trazado de rayos en el estándar?
El trazado de rayos se ha enfrentado a importantes desafíos. Para empezar, es increíblemente costoso desde el punto de vista computacional y requiere hardware específico. Una tarjeta gráfica moderna y potente es esencial para experimentar plenamente la tecnología.
Incluso con las últimas GPU, no es posible rastrear cada rayo de luz de una escena a una velocidad de fotogramas fluida. Esto da lugar a imágenes con ruido que requieren un procesamiento posterior para limpiarlas. Debido a estas limitaciones, la mayoría de los juegos renderizan las escenas con trazado de rayos a una resolución más baja y utilizan técnicas de escalado como DLSS o FSR para mantener la calidad de la imagen.
Otro obstáculo es que no todos los juegos son compatibles con el trazado de rayos. No es tan sencillo como comprar una tarjeta RTX serie 50 y ver de repente cómo se transforma cada juego. La buena noticia es que DirectX 12 de Microsoft incluye compatibilidad con el trazado de rayos, lo que facilita su implementación por parte de los desarrolladores.
Un último desafío es que la rasterización tradicional se ha vuelto extremadamente buena en la simulación de una iluminación realista. Todavía se basa en aproximaciones y trucos ingeniosos, y algunos efectos son imposibles sin el trazado de rayos, pero los desarrolladores han perfeccionado las técnicas de rasterización hasta el punto de que la diferencia visual puede no justificar siempre el coste computacional del trazado de rayos.
Los mejores juegos de trazado de rayos
El trazado de rayos en tiempo real existe desde hace algunos años, y muchos juegos muestran lo que puede hacer. Estos son algunos títulos destacados que ponen de relieve la tecnología:
- Alan Wake 2
- Mito negro: Wukong
- Control
- Cyberpunk 2077
- Ghostwire: Tokio
- Indiana Jones y el círculo del tiempo
- Marvel's Spider-Man
- Metro Exodus
- Minecraft RTX
- Ratchet & Clank: Rift Apart
- Resident Evil Village
- Shadow of the Tomb Raider
- Watch Dogs: Legion
Puede encontrar una lista ordenable de juegos con trazado de rayos en el sitio web de Nvidia. Aunque se centra en las tecnologías de Nvidia, sigue siendo un recurso útil para encontrar juegos que muestren las capacidades del trazado de rayos.