O rastreamento de raios é uma forma avançada de computação gráfica que simula a maneira como a luz funciona na vida real. Ele pode criar gráficos de computador que parecem realmente realistas.
No passado, o traçado de raios era limitado a projetos maciços de gráficos de computador, como filmes de Hollywood em CG. Agora ele é encontrado em jogos para PC e, em breve, na próxima geração de consoles de jogos.
Para entender por que tantas pessoas estão empolgadas, precisamos comparar os gráficos rastreados por raios com o método de processamento de gráficos convencional usado até agora : rasterização.
Rasterização versus rastreamento de raios
Gráficos modernos de computador em tempo real são incríveis! É difícil imaginar que isso tenha algo a ver com os gráficos 3D básicos de vinte ou trinta anos atrás. A verdade é que um console como o Playstation 1 e o Playstation 4 atual usam o mesmo método básico para renderizar gráficos 3D e colocá-los na tela 2D.
Isso é conhecido como rasterização. Uma “varredura” é uma imagem mostrada como uma grade de pixels, exatamente o que sua tela exibe. Rasterizaçãoé o processo de converter uma cena 3D em uma imagem 2D em uma tela.
Isso precisa ser feito, porque a cena 3D é, bem, 3D. Tem profundidade, para que os objetos virtuais possam se mover e serem vistos de qualquer ponto de vista. No processo de rasterização, o computador precisa descobrir como seria essa cena se sua tela fosse basicamente uma janela para o mundo 3D.
Na vida real, uma cena tem textura e iluminação, bem como forma, profundidade e tamanho. Como a simulação de luz tradicionalmente consome mais energia do que qualquer computador doméstico é capaz, os programadores criaram truques e atalhos para criar algo que se parece com luz, cor e textura reais usando esse processo de rasterização.
Ray o rastreamento é, de certa forma, muito mais simples. Em vez de tentar usar uma longa lista de truques para criar a ilusão do real, ele simula a luz real. Agora, quando o computador precisa descobrir como seria a cena vista através da "janela" da tela, ele executa a simulação do traçado de raios e tudo funciona.
No mundo real, o os raios de luz que entram nos seus olhos refletem tudo o que você está olhando antes de alcançar suas retinas. O traçado de raios atinge o mesmo resultado de maneira mais eficiente. Isso é feito disparando “raios” de luz simulados da “câmera” e deixando-a ricochetear na cena virtual, captando informações de cor e brilho no caminho. Sua tela representa o olho virtual, para que você veja um mundo virtual verdadeiramente realista.
Usando o traçado de raios, uma única técnica cria objetos, reflexos, sombras e outros elementos de uma cena que parecem reais. Esse realismo acontece naturalmente como resultado da simulação, sem truques ou atalhos necessários!
Onde experimentar o traçado de raios
Se você quiser ver o traçado de raios em ação, tudo o que você precisa fazer é assistir a qualquer filme moderno que use gráficos gerados por computador. Se você assiste a um filme em CG como Toy Story 4, tudo o que vê é um produto do traçado de raios.
Se você quiser explorar um mundo interativo rastreado por raios, atualmente há apenas um jogo na cidade. Os Série RTX de GPUs Nvidia, juntamente com os jogos e aplicativos de vídeo que suportam essa tecnologia. Você pode executar alguns aplicativos de rastreamento de raio com hardware não RTX, mas não obtém um bom desempenho. Não deixe de conferir nosso artigo no melhores jogos que mostram hardware RTX.
O problema é que o hardware RTX ainda é bastante caro. No entanto, a próxima geração de consoles de videogame tem uma forma de suporte ao rastreamento de raios. O que significa que o mundo dos jogos tradicionais pode ajudar a transformar o traçado de raios na próxima grande tecnologia de jogos. Ainda assim, se o rastreamento de raios é tão difícil de fazer em tempo real, como essas novas GPUs o gerenciam?
Como o rastreamento de raios em tempo real é alcançado?
Qualquer computador pode renderizar uma cena 3D usando o traçado de raios. As pessoas que trabalham com pacotes de renderização em 3D fazem isso há anos. Qualquer CPU moderna pode executar os cálculos reais necessários para rastrear o caminho da luz ao redor da cena.
No entanto, as modernas CPUs e GPUs não conseguem processar esses números com rapidez suficiente para gerar uma imagem em tempo real. Por exemplo, as enormes fazendas de computadores usadas para fazer filmes como Monsters Inc ou Toy Story levam horas para renderizar um único quadro do produto final.
Os videogames modernos, por outro lado, precisam gerar pelo menos trinta quadros de imagens a cada segundo para serem considerados reproduzíveis, com o padrão-ouro atualmente definido em torno dos 60 quadros por segundo.
Então, como GPUs, como a série Nvidia RTX, conseguem usar o método de rastreamento de raios a taxas de quadros reproduzíveis? A resposta é que eles não usam o traçado de raios para tudo. Pelo menos não em títulos modernos.
O truque é combinar gráficos tradicionais com rastreamento de raio seletivo. As placas RTX possuem hardware de rastreamento de raios dedicado que fica ao longo de uma GPU mais tradicional. Dessa maneira, o traçado de raios pode ser usado para compensar algumas das deficiências do hardware gráfico tradicional.
Existemvideogames que você pode jogar com uma placa RTX totalmente traçado por raios. O melhor exemplo é Quake II RTX. Este é um videogame de décadas que é simples o suficiente para permitir o rastreamento de raios em tempo real. No entanto, quando se trata de aplicar traçado de raios puro aos videogames atuais, ainda levará anos até que esse hardware se torne mainstream.
Ray Tracing é o futuro?
A resposta curta é sim, ray tracing é o futuro. A resposta mais longa é que, à medida que o hardware que possibilita o rastreamento de raios em tempo real se tornar mais barato, provavelmente o substituiremos pouco a pouco pela renderização tradicional. Se os gráficos rastreados por raios se tornarem uma parte normal da nova geração de console, não haverá retorno.
Os desenvolvedores podem incluir com segurança recursos de rastreamento de raios em seus títulos, porque todas as plataformas populares o suportam. Como os gráficos rastreados por raios são superiores, as estrelas estão realmente se alinhando para a chegada do rastreamento em equipamentos acessíveis. O que significa que o verdadeiro fotorrealismo pode finalmente estar aqui.
O outro sinal importante de que o traçado de raio se tornará um método de renderização convencional é como agora está sendo incluído nas ferramentas comuns que os desenvolvedores usam para criar videogames e outros aplicativos 3D. Em outras palavras, não é mais necessário que os desenvolvedores inventem suas próprias soluções de rastreamento de raios.
Os mecanismos gráficos populares, como o Unreal Engine 4 ou o Frostbite, agora incluem suporte para rastreamento de raios acelerado por hardware RTX. Tornando muito mais provável que os desenvolvedores o incluam como uma opção para seus títulos.
Você deve comprar o Ray Tracing Now?
No momento de escrevendo, ainda estamos na primeira geração do hardware de rastreamento de raios. Enquanto os preços caíram, o desempenho ainda é bastante medíocre. Se você é um iniciante incondicional, há muito o que gostar sobre o rastreamento de raios no PC.
Se você não estiver disposto a gastar centenas ou milhares de dólares como um dos primeiros a adotar, é melhor investir na próxima geração de consoles convencionais que prometem apresentar a tecnologia ou aguardar o sucessor da empresa. Placas RTX da série 20.