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Qué es el Ray Tracing y cómo ha mejorado

Gaming
Ángel Aller.29 de diciembre de 2021

Fue NVIDIA quién presentó el Ray Tracing, desvelándonos qué es en 2018. Ha mejorado, y, AMD, Sony o Xbox también apuestan por él en sus GPUs y consolas next-gen.

que es el raytracing

El famoso trazado de rayos fue presentado por NVIDIA con su arquitectura Turing en 2018, siendo las RTX 2000 las primeras GPUs de consumo que equiparon esta tecnología. Al principio, eran pocos juegos los que la soportaban, pero AMD ha terminado adoptándola en sus RX 6000, como Sony y Xbox en sus consolas next-gen.

Qué es el Ray Tracing

El Ray Tracing se define como una técnica de renderizado que se basa en el trazado de muchos rayos provenientes de distintas fuentes de luz, calculando los rebotes de cada uno sobre los objetos de una escena. La principal virtud del raytracing es una iluminación súper realista, ofreciendo sombras dinámicas en los objetos 3D de una escena.

Calcular todos los rebotes de luz exige un hardware muy potente, y lo cierto es que esta tecnología no es nueva: NVIDIA lleva desarrollándola 7 años junto con la colaboración de Universidades de todo el mundo (incluso la de Barcelona). Sin embargo, las necesidades de un hardware potente hacían inviable poder traer esta tecnología al mercado gaming.

Por ello, NVIDIA tenía 2 opciones: equipar las GPUs con un hardware extremadamente potente y costoso, o conseguir optimizar todo el cálculo derivado de los rebotes de los rayos. Así que, NVIDIA decidió seguir ofreciendo un gran hardware (dentro de los márgenes de beneficio) y presentar Deep Learning Super Sampling como la solución al problema.

Así nació el DLSS, del que luego hablaremos en profundidad, un software que hace uso de la Inteligencia Artificial y el Machine Learning para entrenar a las GPUs a la hora de usar Ray Tracing (o sin usarlo). Aunque el DLSS era clave para dar viabilidad al Ray Tracing, la RTX 2060 fue criticada por tener potencia insuficiente para jugar en Ultra y 1080p con RT activado.

Debido al nacimiento del raytracing, NVIDIA equipó las RTX 2000 con nuevos núcleos:

  • RT Cores, encargados específicamente del procesamiento de Ray Tracing.
  • Tensor Cores, microchips encargados de realizar operaciones matemáticas, posibilitando el Machine Learning en tiempo real y acelerando las funciones basadas en IA (DLSS).

Fue tal avance el Ray Tracing, que para disfrutarse en un videojuego tenía que usarse DirectX 12 Ultimate o DXR, APIs que debían soportar los videojuegos para poder activar el Ray Tracing. Una cuestión importante es que habilitar el Ray Tracing en un videojuego era una cuestión exclusiva del desarrollador de juegos (Ubisoft, Activision, EA, Bethesda, etc.).

Por este motivo, al principio vimos poco soporte de videojuegos con Ray Tracing: Battlefield V, Wolfestein Youngblood, Metro Exodus, Control, Call of Duty: Modern Warfare, Shadow of the Tomb Raider, Minecraft, etc. Es decir, pocas empresas apostaban por esta tecnología.

Además, al ser soportado únicamente por GPUs NVIDIA, los desarrolladores de juegos se centraban en la API de NVIDIA, ¿cuál es el problema? Qué tras la salida de las AMD Radeon RX 6000, muchos juegos que soportan Ray Tracing no son compatibles con la API que usa AMD: tenemos una GPU con RT que no puede habilitarlo en ciertos juegos.

Más tarde, en 2020, se presentaron las NVIDIA RTX 3000, las cuales actualizaban esos RT Cores y Tensor Cores con mejoras, así como equipaban más CUDA Cores que las anteriores (al menos en las gamas altas). AMD decide apostar por el Ray Tracing y crea la arquitectura RDNA 2, la cual está presente en sus RX 6000, en la PS5 y en las Xbox Series.

Entre 2018 y 2021, se ha visto como el Ray Tracing se ha ido imponiendo como una mejora clave para el realismo de los videojuegos. AMD aseguraba que el Antialiasing era mejor que el Ray Tracing, pero se ha tenido que rendir a la obviedad, y los hechos hablan por sí solos: todo RDNA 2 soporta RT.

Qué es un rayo

Parece una pregunta con una respuesta obvia, pero no lo es: no nos referimos a los rayos de Sol o a los rayos que nacen de las tormentas. NVIDIA entiende como “rayo” aquel que surge en un punto del espacio (XYZ) y que va hacia una dirección concreta. De aquí surge el Ray Casting, una herramienta que se usa para renderizar.

A nivel computacional, el primer uso del Ray Tracing es a través del Ray Casting.

DLSS o Deep Learning Super Sampling, la clave de que todo funcione

Considerado como una de las mejores innovaciones en el mundo de los gráficos 3D de los últimos 10 años, el DLSS surge para dar viabilidad al Ray Tracing en videojuegos, como en herramientas profesionales (últimas actualizaciones).

¿Qué es el DLSS? Se trata de una tecnología basada en la red neuronal de Deep Learning (aprendizaje profundo) que hace uso de la IA y el Machine Learning para entrenar a la GPU. El aumento de rendimiento se consigue a través de renderizar una imagen (frame) a una resolución más pequeña (480p, por ejemplo) para, luego, reescalarla a una resolución más grande: a la que estemos jugando.

Así, se consigue que la GPU trabaje menos: renderiza frames a una resolución mucho menor. Sin embargo, hay un “pero”: la reducción de calidad de imagen final, uno de los retos del DLSS. Hemos visto que FidelityFX Super Resolution tiene más complicaciones para no reducir la calidad de imagen final, pero DLSS lo hace francamente bien.

El objetivo era claro: conseguir que el usuario pudiese jugar a 60 FPS o más con su GPU GeForce RTX 2000 usando Ray Tracing. No obstante, se dieron cuenta que DLSS aumentaba el rendimiento con o sin Ray Tracing, así que ganaban todos.

En un principio, el DLSS solo servía para quienes jugaban a QHD (1440p) o 4K (2160p), quedándose los gamers que jugaban a 1080p fuera de poder usar esta tecnología. Finalmente, NVIDIA actualizó el DLSS para quienes jugasen a esa resolución con la finalidad de que se beneficiasen de las ganancias de FPS.

Qué gráficas tienen Ray Tracing

A finales de 2021, las únicas tarjetas gráficas con Ray Tracing son las siguientes:

  • Toda la serie NVIDIA RTX 2000 y RTX 3000 (incluidas las GPUs portátiles).
  • Toda la gama RX 6000 de AMD (incluidas las RX 6000M).
  • PlayStation 5.
  • Xbox Series X y S.

¿En el futuro? Es posible que en el futuro el Ray Tracing llegue a la Nintendo Switch, pero lo que es seguro es que continuará existiendo con las RX 7000 y las RTX 4000, las cuales traerán novedades mucho más interesantes (como el diseño MCM) que el propio Ray Tracing.

Ray Tracing en consolas

Solo las PlayStation 5 y Xbox Series ofrecen soporte Ray Tracing, y ello es posible gracias al SoC que equipan. Dicho SoC es AMD y tiene una GPU con arquitectura RDNA 2 junto con una CPU Zen 2, y es este SoC el que potencia a las consolas next-gen.

Lo cierto es que, hasta ahora, el Ray Tracing en consolas ha sido más limitado porque corre a cargo de AMD, pero es una situación temporal: los desarrolladores ya están creando videojuegos compatibles con el Ray Tracing de NVIDIA y AMD.

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