El trazado de rayos^{(Ray tracing)} es una forma avanzada de gráficos por computadora que simula la forma en que funciona la luz en la vida real. Puede crear gráficos de computadora que parecen realmente fotorrealistas.

En el pasado, el trazado de rayos^{(ray tracing)} se limitaba a proyectos masivos de gráficos por computadora, como las películas CG de Hollywood^{(Hollywood CG)} . Ahora se encuentra en los juegos de PC^{(PC gaming)} y, pronto, en las consolas de juegos de próxima generación.

Para comprender por qué esto tiene a tanta gente emocionada, debemos comparar los gráficos con trazado de rayos con el método de representación de gráficos convencional que se ha utilizado hasta ahora: la rasterización.

Rasterización vs Ray Tracing^{(Rasterization vs Ray Tracing)}

¡Los gráficos de computadora modernos en tiempo real se ven increíbles! Es difícil imaginar que tenga algo que ver con los gráficos 3D básicos de hace veinte o treinta años. La verdad es que una consola como la Playstation 1 y la actual Playstation 4 usan el mismo método básico para renderizar gráficos 3D y luego ponerlos en tu pantalla 2D.

Esto se conoce como rasterización^{(rasterization)} . Un "ráster" es una imagen que se muestra como una cuadrícula de píxeles, que es exactamente lo que muestra su pantalla. La rasterización^{(Rasterization)} es el proceso de convertir una escena 3D en una imagen 2D en una pantalla. 

Esto debe hacerse, porque la escena 3D es, bueno, 3D. Tiene profundidad, por lo que los objetos virtuales pueden moverse entre sí y mirarse desde cualquier punto de vista. En el proceso de rasterización, la computadora tiene que descubrir cómo se vería esa escena si su pantalla fuera básicamente una ventana a ese mundo 3D.

En la vida real, una escena tiene textura e iluminación^{(texture and lighting)} , así como forma, profundidad y tamaño^{(depth and size)} . Dado que simular la luz tradicionalmente ha requerido más potencia informática^{(computer power)} de la que cualquier computadora doméstica^{(home computer)} es capaz de hacer, los programadores han creado trucos y atajos para crear algo que se parece a la luz, el color y la textura^{(color and texture)} reales utilizando este proceso de rasterización.

El trazado de rayos^{(Ray tracing)} es, en cierto modo, mucho más simple. En lugar de intentar usar una larga lista de trucos para crear la ilusión de un vuelo real, simula luz real. Ahora, cuando la computadora tiene que descubrir cómo se vería la escena vista a través de la "ventana" de su pantalla, simplemente ejecuta la simulación de trazado de rayos y todo funciona.

En el mundo real, los rayos de luz que ingresan a su ojo rebotan en todo lo que está mirando antes de llegar a sus retinas. El trazado de rayos^(Ray) logra el mismo resultado de una manera más eficiente. Lo hace disparando "rayos" de luz simulados desde la "cámara" y dejándolos rebotar alrededor de la escena virtual, recogiendo información de color y brillo^{(color and brightness information)} en el camino. Su pantalla representa el ojo virtual, por lo que ve un mundo virtual verdaderamente realista.

Al utilizar el trazado de rayos^{(ray tracing)} , una sola técnica crea objetos, reflejos, sombras y otros elementos de una escena que parecen reales. Ese realismo ocurre naturalmente como resultado de la simulación, ¡no se necesitan trucos ni atajos!

Dónde experimentar el trazado de rayos^{(Where To Experience Ray Tracing)}

Si desea ver el trazado de rayos en acción, todo lo que tiene que hacer es ver cualquier película moderna que use gráficos generados por computadora. Si ves una película generada^{(CG film)} por computadora como Toy Story 4 , todo lo que ves es producto del trazado de rayos^{(ray tracing)} . 

Si desea explorar un mundo interactivo con trazado de rayos, actualmente solo hay un juego en la ciudad. La serie RTX de GPU Nvidia^{(RTX series of Nvidia GPUs)} , junto con videojuegos y aplicaciones compatibles con esta tecnología. Puede ejecutar algunas aplicaciones de trazado de rayos con hardware que no sea RTX^{(RTX hardware)} , pero no obtendrá un buen rendimiento. Asegúrese de consultar nuestro artículo sobre los mejores juegos que muestran hardware RTX^{(RTX hardware)} .

El problema es que el hardware RTX^{(RTX hardware)} sigue siendo bastante caro. Sin embargo, la próxima generación de consolas de videojuegos tiene una forma de soporte de trazado de rayos. Lo que significa que el mundo de los juegos convencional puede ayudar a convertir el trazado de rayos en la próxima tecnología de juegos importante. Aún así, si el trazado de rayos es tan difícil de hacer en tiempo real, ¿cómo lo manejan estas nuevas GPU^{(GPUs manage)} ?

¿Cómo se logra el trazado de rayos en tiempo real?^{(How Is Real Time Ray Tracing Achieved?)}

Cualquier computadora puede renderizar una escena 3D utilizando el trazado de rayos. Las personas que trabajan con paquetes de renderizado 3D lo han estado haciendo durante años. Cualquier CPU moderna puede realizar los cálculos reales necesarios para rastrear el camino de la luz alrededor de la escena.

Sin embargo, las CPU y GPU^{(CPUs and GPUs)} modernas no pueden procesar esos números lo suficientemente rápido como para generar una imagen en tiempo real. Por ejemplo, las granjas informáticas masivas utilizadas para hacer películas como Monsters Inc o Toy Story^{(Inc or Toy Story)} tardan horas en renderizar un solo fotograma del producto final. 

Los videojuegos modernos, por el contrario, necesitan generar al menos treinta fotogramas de imágenes por segundo para ser considerados jugables, con el estándar de oro actualmente establecido en torno a los 60 fotogramas por segundo.

Entonces, ¿cómo pueden las GPU como la serie Nvidia RTX^{(Nvidia RTX series)} usar el método de trazado de rayos a velocidades de cuadro reproducibles? La respuesta es que no usan el trazado de rayos^{(t use ray)} para todo. Al menos no en los títulos modernos.

El truco está en combinar los gráficos tradicionales con el trazado de rayos selectivo. Las tarjetas RTX tienen hardware de trazado de rayos dedicado que se encuentra junto a una GPU más tradicional . De esta forma, el trazado de rayos se puede utilizar para compensar algunas de las deficiencias del hardware de gráficos tradicional.

Hay videojuegos ^{(video game)}a^(are) los que puedes jugar con una tarjeta RTX^{(RTX card)} que tienen trazado de rayos completo. El mejor ejemplo es Quake II RTX . Este es un videojuego^{(video game)} de décadas de antigüedad que es lo suficientemente simple como para que sea posible el trazado de rayos en tiempo real. Sin embargo, cuando se trata de aplicar el trazado de rayos puro a los videojuegos^{(video game)} actuales , aún pasarán años antes de que dicho hardware se convierta en la corriente principal.

¿Es el trazado de rayos el futuro?^{(Is Ray Tracing the Future?)}

La respuesta corta es sí, el trazado de rayos^{(ray tracing)} es el futuro. La respuesta más larga es que a medida que el hardware que hace posible el trazado de rayos^{(ray tracing)} en tiempo real se vuelva más barato, probablemente lo veremos reemplazar el renderizado tradicional poco a poco. Si los gráficos con trazado de rayos se convierten en una parte normal de la nueva generación de consolas, no habrá vuelta atrás.

Los desarrolladores pueden incluir de forma segura funciones de trazado de rayos en sus títulos, ya que todas las plataformas populares lo admitirán. Dado que los gráficos con trazado de rayos son superiores, las estrellas realmente se están alineando para la llegada del trazado de rayos en hardware asequible. Lo que significa que el verdadero fotorrealismo finalmente puede estar aquí. 

La otra señal importante de que el trazado de rayos se convertirá en un método de renderizado^{(rendering method)} convencional es cómo ahora se incluye en las herramientas comunes que los desarrolladores usan para crear videojuegos y otras aplicaciones 3D. En otras palabras, ya no es necesario que los desarrolladores inventen sus propias soluciones de trazado de rayos.

Los motores gráficos populares como Unreal Engine 4 o Frostbite ahora incluyen soporte para el trazado de rayos acelerado por hardware RTX . Por lo que es mucho más probable que los desarrolladores lo incluyan como una opción para sus títulos.

¿Debería comprar Ray Tracing ahora?^{(Should You Buy Into Ray Tracing Now?)}

Al momento de escribir, todavía estamos en la primera generación de hardware de trazado de rayos. Si bien los precios han bajado, el rendimiento sigue siendo bastante mediocre. Si eres un entusiasta pionero, entonces hay mucho que te gusta del trazado de rayos en la PC.

Si no está dispuesto a gastar cientos o miles de dólares como uno de los primeros en adoptar, es mejor invertir en la próxima generación de consolas convencionales que prometen contar con la tecnología, o esperar al sucesor de las tarjetas de la serie RTX 20.

OTT Explains: What Is Ray Tracing?

Ray trаcing is an advanced form of computer graphics that simulates the way light works in real life. It can create computer graphics that look truly рhotorealistic.

In the past, ray tracing was limited to massive computer graphics projects, such as Hollywood CG films. Now it’s found in PC gaming and soon, next generation gaming consoles.

To understand why this has so many people excited, we need to compare ray-traced graphics to the mainstream graphics rendering method that’s been used until now: rasterization.

Rasterization vs Ray Tracing

Modern real-time computer graphics look amazing! It’s hard to imagine that it has anything to do with the basic 3D graphics from twenty or thirty years ago. The truth is that a console like the Playstation 1 and the current Playstation 4 use the same basic method of rendering 3D graphics and then putting it on your 2D screen.

This is known as rasterization. A “raster” is an image shown as a grid of pixels, which is exactly what your screen displays. Rasterization is the process of converting a 3D scene into a 2D image on a screen. 

This needs to be done, because the 3D scene is, well, 3D. It has depth, so the virtual objects can move past each other and be looked at from any point of view. In the process of rasterization, the computer has to figure out what that scene would look like if your screen was basically a window into that 3D world.

In real life, a scene has texture and lighting, as well as shape, depth and size. Since simulating light has traditionally taken more computer power than any home computer is capable of, programmers have created tricks and shortcuts to create something that looks close to real light, color and texture using this process of rasterization.

Ray tracing is, in one way, much simpler. Instead of trying to use a long list of tricks to create the illusion of real ight, it simulates real light instead. Now when the computer has to figure out what the scene would look like seen through the “window” of your screen, it just runs the ray tracing simulation and it all works out.

In the real world, the rays of light entering your eye have bounced off everything else you are looking at before reaching your retinas. Ray tracing achieves the same result in a more efficient way. It does this by shooting simulated “rays” of light from the “camera” and letting it bounce around the virtual scene, picking up color and brightness information on the way. Your screen represents the virtual eye, so you see a truly realistic virtual world.

By using ray tracing, a single technique creates objects, reflections, shadows and other elements of a scene that look real. That realism happens naturally as a result of the simulation, no tricks or shortcuts needed!

Where To Experience Ray Tracing

If you want to see ray tracing in action, all you have to do is watch any modern movie that uses computer-generated graphics. If you watch a CG film such as Toy Story 4, everything you’re seeing is a product of ray tracing. 

If you want to explore an interactive ray-traced world, there’s currently only one game in town. The RTX series of Nvidia GPUs, along with video games and apps that support this technology. You can run some ray-tracing applications with non-RTX hardware, but you won’t get good performance. Be sure to check out our article on the best games that show off RTX hardware.

The problem is that RTX hardware is still quite expensive. However, the upcoming generation of video game consoles have a form of ray-tracing support. Which means that the mainstream gaming world may help turn ray-tracing into the next major gaming technology. Still, if ray-tracing is so difficult to do in real time, how do these new GPUs manage it?

How Is Real Time Ray Tracing Achieved?

Any computer can render a 3D scene using ray tracing. People who work with 3D rendering packages have been doing it for years. Any modern CPU can perform the actual calculations needed to trace the path of light around the scene.

However, modern CPUs and GPUs can’t crunch those numbers quickly enough to generate an image in real time. For example, the massive computer farms used to make films such as Monsters Inc or Toy Story take hours to render a single frame of the final product. 

Modern video games, by contrast, need to generate at least thirty frames of images every second to be considered playable, with the gold standard currently set around the 60 frames per second mark.

So how can GPUs such as the Nvidia RTX series manage to use the ray-tracing method at playable frame rates? The answer is that they don’t use ray tracing for everything. At least not in modern titles.

The trick is to combine traditional graphics with selective ray-tracing. The RTX cards have dedicated ray-tracing hardware that sits along a more traditional GPU. In this way, ray-tracing can be used to compensate for some of the shortcomings of traditional graphics hardware.

There are video games you can play with an RTX card that are fully ray-traced. The best example is Quake II RTX. This is a decades-old video game that is simple enough that full real-time ray-tracing is possible. When it comes to applying pure ray-tracing to current video games however, it will still be years before such hardware becomes mainstream.

Is Ray Tracing the Future?

The short answer is yes, ray tracing is the future. The longer answer is that as hardware that makes real-time ray tracing possible becomes cheaper, we’ll probably see it replace traditional rendering bit by bit. If ray-traced graphics become a normal part of the new console generation, there will be no going back.

Developers can safely include ray-tracing features in their titles, because all popular platforms will support it. Since ray-traced graphics are superior, the stars really are aligning for the arrival of ray-tracing on affordable hardware. Which means that true photorealism may finally be here. 

The other major sign that ray-tracing will become a mainstream rendering method is how it’s now being included in the common tools that developers use to make video games and other 3D applications. In other words, it’s no longer necessary for developers to invent their own ray-tracing solutions.

Popular graphics engines such as Unreal Engine 4 or Frostbite now include support for RTX hardware-accelerated ray-tracing. Making it much more likely that developers will include it as an option for their titles.

Should You Buy Into Ray Tracing Now?

At the time of writing, we are still at the first-generation of ray-tracing hardware. While prices have come down, performance is still pretty mediocre. If you’re a hardcore, early adopter then there’s plenty to like about ray-tracing on PC.

If you aren’t willing to spend hundreds or thousands of dollars as an early adopter, it’s better to invest in the next generation of mainstream consoles which promise to feature the technology, or wait for the successor to the RTX 20-series cards.

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