El presente y futuro del ray tracing en los videojuegos

Con la llegada de la nueva generación de consolas una vez más surgió en muchas personas la duda de que es lo que conviene, si ir por una de estas o armarse un PC, que dependiendo del presupuesto, puede superar con creces a las anteriores. Esta pregunta no tiene una respuesta fácil, y en la mayoría de los casos la respuesta depende de los gustos de cada uno y de los títulos que hay en cada plataforma.

Con esto, es que muchas veces las características técnicas de cada dispositivo pasan a un segundo, aunque no por eso dejan de sen importantes. En esta ocasión a la discusión hay que sumarle un nuevo elemento, el ray tracing o trazado de rayos, tecnología que se sumó a la nueva generación de consolas, y que desde hace unos años se viene utilizando en PC.

Sobre esta tecnología tuvimos la oportunidad de hablar con Alexandre Ziebert, Technical Marketing de Latinoamérica de NVIDIA, quien nos comentó las bases de esta, sus características, y cómo es que esta tecnología seguirá dando que hablar en los próximos años mientras más desarrolladores lo vayan sumando y utilizando en sus diferentes juegos.

Las consolas de nueva generación, según nos apunta Alexandre, cuentan con unas capacidades de ray tracing bastante modestas, y en el caso de la Xbox Series X, que es actualmente la consola más potente, esta contaría con el mismo rendimiento en rasterizado que una 2080 RTX, aunque hay que tener en cuenta que la arquitectura de las tarjetas de video en PC son diferentes a las que poseen las consolas.

“El poder de procesado en ray tracing de la Xbox Series X, divulgó Microsoft, es el equivalente a 13 teraflops, mientras que el de la 2080 es de 34 teraflops. Entonces es como 3 veces el poder de procesado, y esto hablando sin DLSS (Deep Learning Super Samplin) o sea el rendimiento bruto, simple. Si le sumamos DLSS, es el triple o cuádruple de esto. Y ahora la 3080 que tenemos tiene 58 teraflops, entonces las prestaciones del procesado de RTX están muy por delante de lo que ofrecen las consolas y eso sin hablar de DLSS”, comenta al respecto.

A pesar de esto menciona que no esperan que todos los juegos utilicen ray tracing en consolas, que aunque es posible no es viable, y lo que se está esperando que ocurra, es que los desarrolladores utilicen el ray tracing para determinadas características en consolas, pero que al llevarlos a PC puedan tomar más características del trazado de rayos..

Con el tiempo “más y más juegos estarán optimizados para la consola de nueva generación y esto automáticamente se convertirá en beneficios para la PC. Los juegos que tienen tiempo de cargas menores en las consolas también tendrán este recurso en PC (...) los juegos serán mejor optimizados, traerán estos beneficios, más efectos de ray tracing, tiempo de carga más cortos, pero no significa que necesitarás más hardware para utilizarlos, ofrecerán mejor calidad, mejor rendimiento, con el mismo hardware que ya tienes”.

“En cuanto empiecen los juegos next gen only, juegos que son exclusivos para PS5 o Xbox Series X|S, (...) y los desarrolladores no deban preocuparse en soportar la generación anterior, veremos pues juegos mucho mejores”, especifica.

En cuanto a las diferencias que existen entre computador y consolas, además nos apunta que “las consolas son por definición accesibles”, agregando que el “hardware que traen no es tope de gama, aunque en esta generación si hubo un salto bastante grande en GPU, CPU, y SSD sobretodo, pero en el PC ya tenemos ahora mismo con la 3060 RTX, 1,5 veces el rendimiento de la Playstation 5, entonces la tarjeta más gráfica más simple de la nueva generación ya es más potente que una consola de nueva generación”.

Si a esto, se suma el hecho de que las tarjetas gráficas son lanzadas con mucha más regularidad que una nueva consola, es que el rendimiento en PC, queda por sobre el de la nueva generación sin mucho cuestionamiento, a lo que Alexandre agrega que es en PC “donde se introducen nuevas tecnologías, esto pasó con realidad virtual, ahora con ray tracing, entonces tarda un par de años en que el resto de la industria lo adopte”.

Uno de los elementos que da una ventaja al momento de hablar de rendimiento a los computadores por sobre las consolas es el DLSS o Deep Learning Super Samplin, el cual se encuentra presente en la familia RTX de tarjetas gráficas de Nvidia, y que utilizando núcleos de Inteligencia artificial, permiten reducir el costo en rendimiento que significa trabajar con tecnologías como el trazado de rayos.

Según comenta Alexandre, “el proceso de ray tracing demanda muchísimo del sistema”, por lo cual el “objetivo principal del DLSS, es hacer un equilibrio de rendimiento cuando ocupas ray tracing. La idea básica es que puedes renderizar tu imagen a una resolución más baja y con eso ganar rendimiento”, para esto explica, utilizando la inteligencia artificial se hace una reconstrucción de la imagen para la resolución deseada.

“Esta reconstrucción, es que ya tuvimos una versión inicial, y esta versión cambió totalmente la idea, utiliza no sólo el frame anterior, toma muchos frames y construye una función matemática para el color de cada píxel, entonces basado en una docena de frames puede predecir cuál será el color de los píxeles que faltan”, nos explica sobre el funcionamiento de esta tecnología.

Un ejemplo del uso práctico de esta tecnología nos menciona es el caso de Cyberpunk 2077, el cual cuenta con ray tracing, y que actualmente ninguna tarjeta del mercado logra hacerlo funcionar a 4k 60 fps sin utilizar DLSS, ni la 3090, que es la tope de gama de Nvidia. “Es un juego que absolutamente necesita DLSS para lograr 60 fps en 4k, Cuando activas el ray tracing te bajan aun mas los fps, pero con una 3080, puedes jugar a 4k, ultra, con ray tracing y con 60 fps porque tienes el DLSS, es como un superpoder para tu tarjeta gráfica”.

Desde Nvidia, llevan alrededor de 10 años trabajando en RTX, lo que involucra tanto el ray tracing como la inteligencia artificial que permite el DLSS, y según mencionan, estimaban que necesitarían un salto de 200 veces el poder para hacer viable su uso en los juegos.

Es aquí cuando entran los núcleos RT (RT Cores), y la inteligencia artificial, ya que según nos explican. “A dónde hemos llegado con la serie 20, no es 200 teraflops, de hecho una RTX 2080 tiene 10 teraflops, pero además de esto tiene sus RT cores, que son aproximadamente 10 veces más rápidos y ahí llegamos como a 100 y el otro salto lo hacemos con DLSS, es más o menos la lógica de cuanta capacidad de procesado necesitamos para utilizar el ray tracing de forma óptima en los juegos”.

Pero a qué se refiere cuando nos hablar de utilizar el ray tracing de forma óptima en los juegos, según nos apunta, esto es “utilizar sombras, reflejos, oclusión ambiental y la iluminación global, tenemos cuatro efectos de ray tracing en un sólo juego, mientras que en juegos anteriores teníamos sólo uno o dos o tres”.

Al respecto nos comenta que existen juegos como Minecraft RTX que utilizan Path Tracing, “la forma más completa de ray tracing que hay, o sea estos otros juegos, hasta el mismo Cyberpunk tienen un engine tradicional y luego cambian uno, dos, tres o cuatro efectos por una versión basada en ray tracing, pero el juego sigue utilizando rasterizado para la mayor parte de las cosas, mientras que en Minecraft RTX y Quake 2 RTX, cada pixel que aparece es el resultado del trazado de rayos, por eso decimos que es la forma más completa de ray tracing que hay”.

Como es de esperar, esto requiere de un gran poder de procesado, y según nos comenta Alexandre, “aun con la potencia real de la 3090 no es suficiente, por eso necesitamos la inteligencia artificial que nos da como un boost, muy por encima de las prestaciones tradicionales del hardware, de hecho estamos hablando de un salto para obtener el doble de fps, pues necesitaríamos dos o tres veces la cantidad de teraflops, para eso”.

Es así como cierra apuntando que “lo que nos permitió el DLSS fue un salto en el tiempo de 10 años, entonces hemos podido traer estos efectos que estarían en 10 años en el futuro para el día de hoy”.

A pesar de los beneficios que tienen estas tecnologías, tanto ray tracing como DLSS, aún no son muchos los juegos que las involucran, aunque cada vez son más los que se van sumando. Es así como desde Nvidia mencionan que sus investigadores predijeron que para el 2023 existirán juegos triple A RTX Only, es decir que sólo podrán funcionar con ray tracing activado, y que en caso de no contar con una tarjeta con esta tecnología no podrás hacerlos funcionar.

“Si recuerdas el primer juego que requirió una aceleradora 3D, una tarjeta gráfica con una aceleración para 3D fue Quake 3 Arena. En su época miraron el mercado y dijeron podemos hacer un juego que corre en un software para todos o podemos hacer un juego mejor pero que requiere una tarjeta gráfica, y creyeron que el mercado ya estaba listo para que este juego sólo se pudiera jugar con una tarjeta gráfica. Uno de nuestros ingenieros hizo la predicción que en 2023 esto ocurrirá con ray tracing”.