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Especial

Raytracing. Qué es y por qué DXR es un gran paso para los videojuegos

Comprobaremos de forma rápida que es el Raytracing y cómo funcionará en nuestros juegos favoritos.

Por / 69 comentarios

Hace unos días hablábamos de Microsoft y su nueva herramienta Direct X Raytracing (DXR) para su librería gráfica, que puso en boca de muchos dicho término. Sin embargo, el Raytracing es una técnica que nos lleva acompañando desde los años 70 y que vemos muy comúnmente en otros campos fuera de los videojuegos, tales como la fotografía digital o el cine. Aun así, muchos usuarios desconocen qué es el Raytracing, y ahora que vamos a ver una evolución en la forma de ejecutar el mismo en este mundillo que tanto apreciamos, hemos pensado que sería buena idea hablar de cómo funciona y porque esta DXR es tan emocionante de cara al futuro.



¿En qué consiste el Raytracing?El Raytracing, o trazado de rayos, es una técnica de renderizado de imágenes que imita el funcionamiento de la luz en el mundo real dentro de un entorno virtual.


En el mundo natural las fuentes de luz emiten rayos lumínicos, estos circulan por el espacio físico hasta que se topan con un objeto, que absorbe, refleja o proyecta dicha luz. Eventualmente esos rayos chocan un receptor que percibe la imagen, en nuestro caso el ojo.


Raytracing. Qué es y por qué DXR es un gran paso para los videojuegos

El Raytracing imita este proceso. Genera imágenes al dibujar un rayo desde el ojo (La cámara en este caso) a través de un plano, dividido en píxeles. El rayo pasa por cada píxel y se topa con los diferentes modelos de la escena, con los que interactúa generando reflejos, refracciones y sombras hasta chocar con un objeto opaco o dar un determinado número de rebotes.


Imagen renderizada usando Raytracing. Imagen renderizada usando Raytracing.

Esta técnica proporciona imágenes con un fotorrealismo mucho más pronunciado que con el uso de otros métodos, pero su consumo de recursos era tan disparatado que no era eficiente para el mundo de los videojuegos, donde la velocidad a la que se representan las escenas e imágenes en nuestra pantalla y nuestra interacción con las mismas es crucial.



Cómo renderizamos imágenes ahoraPrecisamente por la búsqueda de esta velocidad tradicionalmente en los videojuegos se ha usado una técnica llamada rasterización, que permite operar en un mundo en 3D mientras se representa la imagen en un plano, representado en píxeles. Esta técnica permite "recortar" los elementos que no aparecen en pantalla sin afectar a la imagen final, mientras se optimizan los recursos del hardware.


Raytracing. Qué es y por qué DXR es un gran paso para los videojuegos

Técnicas como el culling, el recorte de visionado, o el Z-buffer han ayudado a nuestros juegos a moverse mejor. Sin embargo, la rasterización ha encontrado en características como la iluminación global o el mapeado de sombras una importante traba a la optimización. Ahí es donde entra DXR y el Raytracing, que Microsoft propone como apoyo para aquellas características que la rasterización no puede afrontar de forma eficiente.



Cómo podríamos hacerlo con DRXEl plano funciona de un modo distinto con DXR. Primeramente, todo el entorno cuenta con una "estructura de aceleración" que no es más que un objeto que representa todo un entorno 3D de un modo óptimo para ser reconocido por el hardware. Esta estructura forma un mapa de elementos geométricos con características propias y una jerarquía.


Raytracing. Qué es y por qué DXR es un gran paso para los videojuegos

Una vez está montado este mapa, dentro del plano se aplican los rayos de luz a través de la posición de una fuente y determina qué tipo de interacciones hay entre estos elementos y su entorno en función de las intersecciones de dichos rayos de luz. Con esta información se le asigna un shader y una textura a cada objeto, obteniendo la imagen renderizada dentro del plano. El punto importante es que el Raytracing permite aplicar sombras, shaders y efectos sólo a los elementos que aparecen en el plano con una gran calidad y fidelidad, mientras que la rasterización es menos óptima para algunos de estos efectos.


Raytracing. Qué es y por qué DXR es un gran paso para los videojuegos

La idea detrás de esta herramienta es que se utilice como complemento a la rasterización, de modo que el desarrollador pueda usar dicha técnica para renderizar la imagen y deje al Raytracing aquellos puntos en los que la rasterización es menos eficiente. Como resultado se obtiene una buena optimización y un acabado fotorrealista.



Volta y Nvidia RaytracingEl pasado lunes Nvidia dejó ver su compromiso hacia DRX presentando Nvidia RTX, su propia tecnología de trazado de rayos, totalmente compatible con la nueva herramienta de Microsoft y preparada para hacer uso de la potencia de sus futuras gráficas Volta. Además, ha preparado un nuevo módulo para Nvidia GameWorks que hace uso de la misma.


Raytracing. Qué es y por qué DXR es un gran paso para los videojuegos

La compañía ha declarado que sus tensor cores desarrollados para IA y Deep Learning se han convertido en la pieza clave para llevar el Raytracing a tiempo real. Sin embargo, aseguran que los modelos anteriores serán totalmente compatibles con esta tecnología y que lo que incluirán las próximas gráficas Volta será un módulo optimizado para hacer uso de los núcleos ya nombrados y exprimir al máximo su potencia de cómputo.


Para mostrar músculo, la compañía ha lanzado una serie de videos que hacen gala de estas nuevas herramientas y que nos invitan a imaginar cómo podrían verse nuestros títulos en el futuro próximo.



¿Está AMD preparando algo?Aunque la compañía no ha estado muy visible en la presentación, sí que sabemos que AMD ha colaborado también en el desarrollo de esta herramienta, y que sus gráficas serán compatibles con la misma. Aún a la espera de ver cómo será esta implementación, lo que sí sabemos hasta ahora es que las sucesoras de Vega, Navi, contarán con sus propios núcleos para IA y Deep Learning, que ahora podrían pasar también a dar uso a DRX y sus bondades. Aunque aún no hay nada confirmado.


Microsoft ha sabido tirar de cartera de contactos y la industria parece recibir con ánimos el Raytracing, compañías como EA o Epic ya han declarado que están preparados para hacer uso de estas nuevas herramientas en sus motores gráficos. Todo esto nos invita a pensar que de aquí a unos años empezaremos a ver como el Raytracing se convierte en el estándar para representar los efectos de luz en nuestros videojuegos, un escenario que no podemos evitar esperar con mucho entusiasmo.


Más sobre: Raytracing, Microsoft, NVIDIA y Directx.

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