¿Qué es el ra­y­tra­ci­ng? Ex­pli­ca­ción de la te­c­no­lo­gía gráfica

El ra­y­tra­ci­ng, también llamado “trazado de rayos”, es una te­c­no­lo­gía gráfica que calcula de forma realista la tra­ye­c­to­ria de los rayos de luz visibles e in­vi­si­bles. Permite generar unos efectos de ilu­mi­na­ción realistas en vi­deo­jue­gos y gráficos animados en 3D y se utiliza cada vez más im­ple­me­n­ta­do por hardware en tiempo real. Descubre qué es el ra­y­tra­ci­ng.

En general, la función del ra­y­tra­ci­ng es bastante simple: en primer lugar, se diseña un gráfico en 3D que incluye diversos objetos uti­li­za­n­do un software de modelado en 3D (como Blender o Cinema 4D) y se anima como una escena. Para simular una ilu­mi­na­ción realista, se colocan fuentes de luz en ese paisaje en 3D que hacen que los objetos sean “visibles”. Aquí es donde entra en juego el ra­y­tra­ci­ng: como en cualquier animación 3D, una cámara virtual sirve como ojo del es­pe­c­ta­dor. Con la ayuda de la te­c­no­lo­gía de ra­y­tra­ci­ng, el algoritmo traza rayos o líneas entre los objetos y la cámara, ca­l­cu­la­n­do si son visibles para la cámara y cuántos píxeles se requieren por línea.

Asimismo, el ra­y­tra­ci­ng reconoce si los rayos de luz se originan en fuentes de luz o, por el contrario, se reflejan en objetos situados en el campo de visión de la cámara. A co­n­ti­nua­ción, el algoritmo define los colores de los píxeles en función de los rayos de luz, los reflejos, la in­ci­de­n­cia de la luz y la textura de las su­pe­r­fi­cies que ha rastreado. Incluso los objetos in­vi­si­bles y las fuentes de luz se incluyen en la re­n­de­ri­za­ción. El resultado es un modelo de ilu­mi­na­ción realista con efectos de luces y sombras complejos en tiempo real. Además, la te­c­no­lo­gía RTX de Nvidia funciona con una in­te­li­ge­n­cia ar­ti­fi­cial llamada deep learning Super Sampling, que permite optimizar la re­so­lu­ción y la velocidad de los fo­to­gra­mas.

La medida en que el ra­y­tra­ci­ng influye en el realismo de un gráfico en 3D depende del pro­ce­di­mie­n­to de ra­y­tra­ci­ng que se utilice. Los si­guie­n­tes métodos de ra­y­tra­ci­ng se han listado por orden as­ce­n­de­n­te teniendo en cuenta el re­n­di­mie­n­to in­fo­r­má­ti­co necesario y su de­sa­rro­llo en el tiempo:

1. Cálculo de ocu­l­ta­ción: con este método de cálculo ru­di­me­n­ta­rio, ni las sombras ni los efectos de luz se recrean de forma fluida en la animación.
2. Si­mu­la­ción de sombras: se tienen en cuenta las fuentes de luz directa y las sombras completas, pero el efecto de los reflejos no se incluye en los cálculos.
3. Ra­y­tra­ci­ng recursivo: además de las fuentes de luz directa y las sombras completas, el ra­y­tra­ci­ng crea reflejos de tipo espejo en objetos tra­n­s­pa­re­n­tes o re­fle­c­ta­n­tes.
4. Ra­y­tra­ci­ng difuso: además de la ilu­mi­na­ción directa y la re­fra­c­ción de la luz, para simular todas las sombras de manera realista se re­n­de­ri­zan tanto las sombras completas como las parciales, así como la penumbra.
5. Path ra­y­tra­ci­ng: en este caso, la te­c­no­lo­gía de ilu­mi­na­ción incluye y registra las fuentes de luz visibles e in­vi­si­bles, los reflejos y la re­fra­c­ción de los objetos ilu­mi­na­dos, con lo que se logra simular las sombras de manera realista según el juego de luces.

El ra­y­tra­ci­ng se utiliza pri­n­ci­pa­l­me­n­te en gráficos en 3D y se ha vuelto cada vez más popular entre los jugadores de vi­deo­jue­gos desde que se lanzó la ge­ne­ra­ción de tarjetas gráficas RTX de Nvidia en 2018. Con la te­c­no­lo­gía de ra­y­tra­ci­ng acelerada o co­m­pa­ti­ble en el lado del hardware, es posible aumentar el realismo de los efectos de ilu­mi­na­ción en los vi­deo­jue­gos. Entre los efectos gráficos no solo se incluyen los efectos lumínicos visibles en el campo de visión (los llamados efectos de espacio de pantalla), sino también los reflejos, luces y sombras fuera del campo de visión, incluido un sol virtual global. Como esto requiere un inmenso re­n­di­mie­n­to, incluso por parte del hardware con ra­y­tra­ci­ng, la función se ha utilizado en solo unos pocos vi­deo­jue­gos hasta la fecha.

El ra­y­tra­ci­ng está todavía en pañales en cuanto a te­c­no­lo­gía gráfica. Ac­tua­l­me­n­te, la serie RTX 3000 de Nvidia (la segunda ge­ne­ra­ción de tarjetas gráficas RTX de Nvidia) es el siguiente paso del ra­y­tra­ci­ng, ya que ofrece aún más unidades de pro­ce­sa­mie­n­to. Debido a las di­fe­re­n­cias entre los or­de­na­do­res y las enormes ne­ce­si­da­des de re­n­di­mie­n­to, esta te­c­no­lo­gía seguirá siendo un nicho del sector del diseño gráfico por el momento, pese a ser re­vo­lu­cio­na­ria en su enfoque. Las nuevas ge­ne­ra­cio­nes de consolas con equi­pa­mie­n­to uniforme, como la Xbox Series X o la Pla­y­s­ta­tion 5, están dando los primeros pasos hacia la co­m­pa­ti­bi­li­dad global con el ra­y­tra­ci­ng.

Por el momento, solo unos pocos sistemas de hardware y software son co­m­pa­ti­bles con la te­c­no­lo­gía del ra­y­tra­ci­ng. Para que los juegos y ani­ma­cio­nes con ra­y­tra­ci­ng se ejecuten de manera fluida, es fu­n­da­me­n­tal disponer de un ordenador rápido y potente con una tarjeta gráfica RTX. Debido a los re­qui­si­tos de re­n­di­mie­n­to, para disfrutar de esta te­c­no­lo­gía es casi in­e­vi­ta­ble invertir en ac­tua­li­zar el ordenador. Entre las tarjetas gráficas co­m­pa­ti­bles con el ra­y­tra­ci­ng, se incluyen las RTX de Nvidia de primera y segunda ge­ne­ra­ción (por ejemplo, GeForce RTX 2070 y GeForce RTX 3070). Algunas tarjetas gráficas de la ge­ne­ra­ción Radeon RX 6000 de AMD, como la RX 6800 y la RX 6900 XT, también son co­m­pa­ti­bles con el ra­y­tra­ci­ng.

Existen varios juegos para ordenador y vi­deo­co­n­so­la que ya son co­m­pa­ti­bles con el ra­y­tra­ci­ng.

• Minecraft RTX
• Shadow of the Tomb Raider
• The Witcher 3: Complete Edition
• Call of Duty: Black Ops Cold War
• Control
• F1 2021

• Gran Turismo 7
• Halo Infinite
• Watch Dogs: Legion
• Gears 5