Muchos hablan de motores gráficos, pero no tanto sobre Path Tracing. Esta tecnología es la sucesora del Ray Tracing y puede hacer historia.
NVIDIA lo conoce, y le dedicó un post en 2022, ¿qué tramáis? Han estado dando el bombo con el Ray Tracing desde 2018, pero parece que el desafío de su uso ya ha sido superado por las RTX 4000. Así que, el siguiente paso es desarrollar una tecnología revolucionaria que dé un valor añadido, ¿el qué? El Path Tracing está en camino.
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Qué es el Path Tracing
El Path Tracing es una técnica usada en gráficos para producir una escena 3D con una iluminación global ultra precisa, ofreciendo una calidad de vídeo o imagen inverosímil. Su creador fue Jim Kajiya, y esta es la explicación súper resumida de lo que realmente es, pero vamos a contextualizarlo todo un poco.
Disclaimer: tanto el Ray Tracing, como el Path Tracing, son tecnologías que primero llegaron al cine. La idea de implementarlo en los videojuegos se basa en ofrecer una experiencia realista, el juego de luces y sombras es clave. De hecho, la primera película en tener Path Tracing fue Monster House, en 2006.
¿Sabéis lo qué es la rasterización? Se trata de la técnica que genera una imagen desde un punto de vista, y una GPU normal de hoy día es capaz de generar más de 100 mil millones de píxeles rasterizados por segundo (o eso dice NVIDIA). Hasta la llegada del Ray Tracing, teníamos la rasterización como técnica de renderización principal, por lo que NVIDIA decidió implementar el RT en los juegos.
Pues bien, el Ray Tracing fue la evolución de la rasterización porque lográbamos generar imágenes desde varios puntos de vista, y, no solo eso, desde direcciones distintas. A nivel de computación, se necesitaba muchísimo hardware para poder con ello, pero el desafío parece completado desde la llegada de DLSS 3.
No me quiero mucho en matemáticas, pero es que todo esto lleva muchas ecuaciones y estadística detrás. Aunque no os lo creáis, el Ray Tracing como idea ya se mostró en el año 1525 de la mano de Dürer: «cómo la luz ilumina el mundo que vemos a nuestro alrededor«. Pasado a la computación, fue Arthur Apple en 1969 quien decidió llevar el Ray Tracing a los gráficos, especialmente para jugar con las sombras.
Sin embargo, el aporte más interesante del siglo XX llegó con LucasFilm, la productora que estaba de franquicias como Star Wars o Indiana Jones. Querían incorporarlo en 1984 en las películas, Blur Motion, translucencia, etc. Y fue en 1986 donde aparece Jim Kajiya presentando «La Ecuación de Renderización«, el origen del Path Tracing tal y como lo conocemos.
Volvemos atrás en 1940, donde Kajiya empezó estudiando cómo el calor se extiende en el entorno (transferencia de calor radiativa), para así llegar a la famosa ecuación que describe cómo la luz atraviesa el aire y se dispersa. El problema de dicha ecuación es su resolución, ¿por qué?
Imaginaros una escena 3D en la que hay billones de polígonos, la complejidad es evidente y Kajiya lo contempló. Así que, optó por usar técnicas de estadística para resolver la ecuación, pero, ¿qué pasa si no podemos resolverla directamente? Hay que acudir a cada rayo individualmente.
El Ray Tracing fue la clave para resolver dicha ecuación a lo largo de una trayectoria en un rayo. Y así se conocen las famosas técnicas de los algoritmos Monte Carlo. A día de hoy, el desafío está en desarrollar algoritmos que mejoren estas técnicas de forma eficiente porque el hardware de computación que se necesita es bestial.
Juegos que integren Path Tracing
En pleno 2024, los juegos que han introducido Path Tracing son Cyberpunk 2077, Portal with RTX y Justice Online, principalmente. Eso sí, nada de un Path Tracing completo, sino que afirman que lo han introducido «parcialmente».
Dicho esto, se dice que el primer juego en integrar Path Tracing fue el Quake II RTX, siendo el gran cambio respecto al juego original.
¿Y juegos futuros qué implementen Path Tracing? Muy posiblemente, veremos un Half-Life 2 RTX con Path Tracing. Así lo presentaron en el CES 2024 como un proyecto de RTX Remix.
La clave puede ser la inteligencia artificial
Hasta ahora, la IA sí que existía, pero no se había introducido plenamente la IA generativa como es el Deep Learning. Se han visto los beneficios de introducir un software de reescalado «inteligente» como es DLSS y su evolución DLSS 3, potenciado por unos núcleos específicos llamados Tensor Cores.
No solo hablemos de técnicas de reescalado, hablemos también de Unreal Engine 5 y de otros proyectos de motores gráficos que tienen la IA de forma importante en su desarrollo. Sé que todavía les queda desarrollo y que lo único ilusionante ha sido alguna demo que han ofrecido, pero el nivel gráfico está ahí.
Yo era uno de los detractores de la IA y decía que había mucho marketing detrás, pero lo cierto es que me han convencido con los hechos.
Path Tracing vs Ray Tracing
En la base, las ecuaciones para diseñar el comportamiento de una luz en una escena son las mismas, así como la estructura de datos y el uso de Tensor Cores. Sin embargo, el Path Tracing se centra en que no sigue muchos rayos en una escena, sino que su algoritmo traza la trayectoria más probable.
Con el Ray Tracing tradicional calculamos una ruta exacta donde rebota cada rayo, para rastrearlos en determinadas fuentes de luces. En cambio, en el Path Tracing se generan muchísimos rayos en cada píxel, rebotando de forma random en muchísimas direcciones; dicho suceso se repite conforme un rayo impacta en un objeto.
¿Por qué el Path Tracing consume tantos recursos? Porque seguir los rayos y realizar todos esos cálculos suponen una carga de trabajo enorme para la GPU. Digamos que el Ray Tracing es un medio camino entre la rasterización original y el Path Tracing.
Implementar esta tecnología por completo causa una bajada de FPS brutal, y hay mods «no oficiales» por Internet en juegos antiguos en los que, con una RTX 4080, se baja de 800 FPS a 50 FPS tranquilamente tras activar Path Tracing.
No obstante, en términos de eficiencia, el Ray Tracing es más viable y se puede jugar a un rendimiento decente, ¡más aún con DLSS!
Cómo se implementa el Path Tracing en un juego
Las herramientas que existen para implementar Path Tracing en un videojuego son principalmente de AutoDesk: Arnold, 3ds Max y Maya. Todo ello sin olvidar el SDK de NVIDIA RTX Path Tracing, que es esencial para los desarrolladores.
¿Cuándo podemos ver juegos con Path Tracing al 100%?
Responder esta pregunta es especular, pero yo creo que veremos un comienzo de Path Tracing en juegos a partir de 2026. Tengamos en cuenta que lanzan GPUs cada 2 años y que este 2024 vamos a ver las próximas NVIDIA RTX 50 y AMD Radeon RX 8000.
Lo que sí debéis tener claro, es que vendrá de la mano de NVIDIA, tal y como ocurrió con el Path Tracing. No sabemos si vendría con DLSS 5 por aquel momento, ya que el Green Team lanzará su nueva versión con Blackwell, la arquitectura que vendrá con las RTX 50.
Ahora bien, ¿qué dice la comunidad de Reddit? Siempre me gusta navegar por foros leyendo las opiniones de las demás porque siempre se puede aprender. Pues bien, las opiniones más comunes son:
- La veremos dentro de 10 años o nunca «full», solo parcial.
- Con las próximas RTX 6000.
- Depende de la tecnología de GPU y cómo avance.
- En caso de renderizados híbridos, denoisers e implementación de Machine Learning… puede que llegue a la PS6 y Xbox de próxima generación.
Esperamos que os haya sido de ayuda esta información. Si tenéis alguna duda, comentad abajo y os responderemos en breve.
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