¿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 deiluminación 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.

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Raytracing: definición

El término inglés raytracing se traduce como “trazado de rayos” en español; más concretamente, deberíamos decir “rayos de luz”. Esta tecnología gráfica recrea el comportamiento de la luz de manera fluida. Para ello, un algoritmo envía los rayos a un gráfico en 3D, rastrea su trayectoria y calcula un modelo de iluminación realista. Las personas que se dedican a los videojuegos y las tarjetas gráficas seguro que están familiarizadas con el raytracing, ya que se utiliza principalmente en estos ámbitos. El último y más famoso ejemplo es la generación de tarjetas gráficas GeForce RTX de Nvidia. Desde 2018, las tarjetas gráficas RTX (abreviatura de raytracing) son compatibles con el raytracing en tiempo real implementado por hardware.

¿Cuál es la función del 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.

¿Cuáles son los diferentes métodos de raytracing?

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.

¿Dónde se utiliza el raytracing?

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.

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¿Cuáles son los requisitos técnicos del 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.

Videojuegos que utilizan raytracing

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

Juegos de ordenador con raytracing

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

Juegos de videoconsola con raytracing:

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