¿Qué es el trazado de rayos?
En el aspecto de los gráficos por computadora, Ray Tracing es una técnica de renderizado que simula las características físicas de una luz que brinda iluminación, sombras y efectos realistas a los juegos. Imita cómo un rayo de luz rebota en los objetos desde un punto establecido, ilustrando el reflejo de la luz en cada superficie. Todo el proceso, a su vez, mejora la calidad de la imagen y brinda a los espectadores una experiencia más inmersiva. La técnica se ha utilizado durante mucho tiempo en películas en 3D y finalmente encontró su camino en juegos de computadora de alto nivel que brindan efectos visuales de calidad cinematográfica. Ray Tracing ha cambiado las reglas del juego en el mundo de los juegos y es una técnica de renderización preferida que la rasterización, que tiene limitaciones para reproducir los colores verdaderos de los objetos.
Ray Tracing en las GPU de Nvidia
Como fabricante líder de tarjetas gráficas, Nvidia siempre se ha atrevido a experimentar con nuevas formas de mejorar la calidad visual de sus productos. A partir de septiembre de 2018, Nvidia ha lanzado tarjetas gráficas con funciones de Ray Tracing. La arquitectura Turing de Nvidia es el primer diseño de GPU con hardware dedicado, o núcleos RT, para el procesamiento de Ray Tracing en tiempo real.
¿Qué son los núcleos RT?
El trazado de rayos generalmente se reserva para aplicaciones que no son en tiempo real porque el tiempo de cálculo que se necesita para procesar la operación de trazado de rayos es mucho más largo que otros efectos visuales. Nvidia hizo un gran avance al integrar hardware en sus diseños arquitectónicos con el único propósito de calcular el trazado de rayos en tiempo real. Este hardware adicional, conocido como RT Cores, ha sido inaugurado en las tarjetas gráficas RTX basadas en Turing de Nvidia. Esta fue también la primera tarjeta gráfica para consumidores del mundo con soporte de trazado de rayos a nivel de hardware.
RT-cores calcula los colores de los píxeles a medida que un rayo de luz viaja de un punto a otro. El proceso se vuelve más complejo cuando hay una multitud de fuentes de luz. Además, varios procesos involucrados en el trazado de rayos como Ray Casting, Path Tracing, BVH (Bounding Volume Hierarchy) y Denoising Filtering lo convierten en una técnica computacionalmente intensiva. BVH es la parte más lenta de los cálculos de trazado de rayos, y los RT-Cores aceleran el recorrido de BVH para el trazado de rayos en tiempo real. Además de los RT-Cores, hay otro conjunto de hardware en las GPU de Nvidia que desempeñan un papel en el suministro de trazado de rayos en tiempo real. Los núcleos tensores, diseñados para la aceleración de la inteligencia artificial, también ayudan en la eliminación de ruido en tiempo real y aceleran el lanzamiento de rayos.
Tarjetas gráficas Nvidia con soporte de trazado de rayos
Las tarjetas Nvidia con RT Cores son un gran salto para el fabricante de tarjetas gráficas de renombre mundial. Sin embargo, esto se basa en hardware y las versiones anteriores de tarjetas gráficas no tienen tales características. Debido a que el trazado de rayos tiene un gran atractivo para los consumidores, Nvidia también puso la función a disposición de las tarjetas gráficas más antiguas. Dado que las arquitecturas más antiguas no incluyen RT Cores en sus diseños, Nvidia hizo posible la renderización del trazado de rayos a través de controladores listos para el juego.
Tarjetas gráficas Nvidia con trazado de rayos a nivel de hardware
La primera generación de RT-Cores se incluyó en la serie RTX 20 de Nvidia. El RTX 2080 fue el primero de la serie RTX 20 que mostró la arquitectura de Turing. Luego le siguieron RTX 2080 Ti, RTX 2070 y RTX 2060. Titan RTX también está en la alineación.
En septiembre de 2020, Nvidia presentó al sucesor de Turing, el Ampere, que cuenta con la segunda generación de núcleos RT. El Ampere acumula grandes mejoras en las tasas de RT-Cores y Tensor Cores, lo que aumenta la tasa de RT-Core a 58 RT-TFLOPS, 1.7 veces más alta que la de Turing, brindando una representación de trazado de rayos mucho más rápida y mejorando la calidad de la imagen. Del mismo modo, el amperio tiene más del doble de la tasa de núcleos de tensor de Turing con 238 tensor-TFLOPS. El Ampere es el núcleo de la segunda generación de GPU de RTX; la serie RTX 30 incluye el RTX 3090, RTX 3080, RTX 3070 de la clase Titan y el RTX 3060 lanzado más recientemente.
Tarjetas gráficas Nvidia con trazado de rayos a nivel de software
Nvidia hizo otro gran avance al permitir el trazado de rayos en tarjetas gráficas seleccionadas sin núcleos RT dedicados. Esta es una buena noticia para los jugadores que usan los modelos más antiguos y que aún no consideran actualizar las tarjetas gráficas, pero quieren experimentar los beneficios visuales de la técnica de trazado de rayos. Las tarjetas gráficas GeForce GTX 1060 de 6GB y superiores ahora pueden disfrutar de las capacidades de trazado de rayos a través de DirectX Raytracing (DXR). A continuación se muestra la lista de tarjetas Nvidia que son compatibles con el trazado de rayos a través de DXR:
- GeForce GTX 1660 Ti
- GeForce GTX 1660
- Nvidia Titan Xp (2017)
- Nvidia Titan X (2016)
- GeForce GTX 1080 Ti
- GeForce GTX 1080
- GeForce GTX 1070 Ti
- GeForce GTX 1070
- GeForce GTX 1060 de 6 GB
Debido a su falta de hardware dedicado para el trazado de rayos, las tarjetas GTX solo pueden ofrecer efectos básicos de trazado de rayos. Los núcleos del sombreador manejan los cálculos de trazado de rayos y esta carga de trabajo adicional para los núcleos del sombreador afectará el rendimiento de la GPU. Sin embargo, con las capacidades de trazado de rayos, los jugadores pueden experimentar una experiencia visual más atractiva.
El futuro del trazado de rayos en Nvidia
El rendimiento del Ampere ya es más que satisfactorio después de duplicar las tasas de procesamiento de Turing. Sin embargo, aunque todavía está recién salido del horno, ya hay rumores sobre su sucesor, el Lovelace. Podemos esperar nuevos desarrollos en los cálculos de trazado de rayos en esta nueva arquitectura de GPU. Asimismo, se espera que una nueva generación de tarjetas gráficas RTX ya esté en proceso. El futuro del trazado de rayos parece brillante a medida que Nvidia continúa desarrollando arquitecturas de GPU que satisfarían el hambre del consumidor por una mejor experiencia de juego.