El trazado de rayos no es una tecnología nueva. No me voy a remontar a la fecha histórica del nacimiento de esta tecnología porque, francamente, no tiene interés en un artículo como este. Me voy a ir a la fecha en la que se produjo el primer intento de adaptar un juego de acción en primera persona para hacerlo funcionar con esta tecnología.

Dicha fecha 2004, cuando Daniel Pohl en la Universidad de Erlangen-Núremberg y la Universidad del Sarre, utilizó Quake III Arena y el trazado de rayos para su tesis universitaria. Este proyecto fue espectacular, porque:

• Daniel escribió desde cero un motor gráfico combinado con la librería de trazado de rayos OpenRT para emular la API gráfica necesaria para que esta tecnología funcionase.
• Uno de sus objetivos principales fue implementar un sistema de iluminación global con trazado de rayos que permitiría, además de una iluminación altamente realista, unas sombras muy precisas.
• También introdujo reflejos generados por trazado de rayos, algo que, en la documentación del proyecto, se describió como «bastante sencillo», porque cuando un rayo incide sobre una superficie reflectante se proyecta un nuevo rayo en la dirección reflejada, dependiendo del ángulo de incidencia y de la normal de la superficie impactada.
• La aceleración del trazado de rayos en Quake III Arena en 2004 no se hacía mediante GPU, sino a través de CPUs, recurriendo concretamente a extensiones vectoriales SIMD para lograr un alto grado de paralelización para la época. ¿Por qué CPU y no GPU? Pues porque en aquella época la tecnología gráfica disponible era muy diferente, de hecho aún no habían nacido los shaders unificados, y todavía no existía el hardware gráfico con núcleos especializados en cálculo de colisiones e intersecciones de rayos.

El resultado fue una versión de Quake III Arena con trazado de rayos que, con un PC de la época, podía funcionar en resolución de 512 x 512 píxeles a 20 FPS. Sí, 20 fotogramas por segundo está muy por debajo de lo deseable, pero entra dentro de lo que en aquel entonces estábamos acostumbrados a ver en el mundo de los videojuegos.

Durante el desarrollo de este proyecto ya se dijo que el trazado de rayos iba a tener un gran impacto a futuro en el mundo de los videojuegos, y la verdad es que esta predicción fue un acierto absoluto, de eso no hay ninguna duda.

Ese primer experimento demostró el potencial, y también el alto grado de exigencia, del trazado de rayos aplicado a juegos. Intel volvió a jugar con esta tecnología con la demo de Enemy Territory: Quake Wars, desarrollada por el grupo de investigación de trazado de rayos del gigante del chip.

En este juego, que geométricamente era mucho más exigente y avanzado que Quake III Arena, la implementación del trazado de rayos bastante modesta, pero suficiente para marcar una gran diferencia. Con todo, su nivel de exigencia era tan alto que resultaba inviable a nivel de consumo general, ya que con una configuración CPU de 16 núcleos funcionaba a una resolución de 1.280 x 720 píxeles y se movía a entre 14 y 29 FPS. Para tener entre 20 y 35 FPS era necesario contar con un total de 24 núcleos CPU.

Estamos hablando de 24 núcleos en una época en la que el estándar eran los procesadores de doble núcleo de Intel y de AMD, y en la que tener una CPU de cuatro núcleos era toda una rareza. En este caso se utilizó también OpenRT para crear dicha demo.

Qué es el razado de rayos y cómo funciona

Es un método de renderizado que permite generar de forma realista el comportamiento de la luz al interactuar con diferentes elementos dentro de una escena construida mediante geometría. Cuando se ejecuta un juego, lo primero que se hace es calcular el posicionamiento y la lógica básica de la escena para dar forma a una malla de geometría texturizada base.

Sobre esa base se aplica el trazado de rayos, que puede implementarse de dos maneras diferentes: pura o mixta. La forma pura emplea única y exclusivamente el trazado de rayos como método de renderizado, y la forma mixta lo combina con técnicas clásicas de rasterizado, como los reflejos de espacio de pantalla. Cyberpunk 2077 es un ejemplo de método mixto, y Quake II RTX es un ejemplo de método puro.

El trazado de rayos parte de la cámara desde la que vemos una determinada escena, pero su funcionamiento es muy distinto al de la rasterización.  Desde esa cámara se van lanzando rayos dirigidos a los píxeles que forman la escena, y a partir de ahí se va determinando el comportamiento de cada uno de esos rayos en relación con las fuentes de luz que se encuentran presentes en esa escena.

Esto introduce una importante, y enorme, carga de trabajo, porque es necesario calcular las tasas de impacto o fallo de cada rayo, es decir, si un rayo impacta o no en un píxel, y también las intersecciones y de los rebotes que se generan con esos rayos. La carga de trabajo final dependerá de:

• El número de rayos lanzados.
• El número de rebotes calculados.
• La cantidad de píxeles.

Por ejemplo, Cyberpunk 2077 con trazado de rayos en demencial, genera 10 rayos por píxel, y recurre en mayor medida a ese enfoque híbrido con rasterizado que os dije anteriormente. Vamos a verlo con más detalle:

• La iluminación global y difusa generada con trazado de rayos se reducen a un rebote, y las fuentes de luz son limitadas.
• Los reflejos se generan de manera híbrida, combinando reflejos de espacio de pantalla y trazado de rayos para reducir el impacto en el rendimiento.
• La resolución de los reflejos generados con trazado de rayos es inferior a la nativa que estemos utilizando (por ejemplo, si renderizamos 1080p los reflejos con trazado de rayos tendrán una resolución inferior). Esto reduce el impacto a nivel de rendimiento.
• La física de la iluminación por trazado de rayos está fuertemente limitada, por lo que es necesario recurrir a la oclusión ambiental para conseguir un buen resultado en muchas escenas.
• En algunas escenas no se generan las sombras que deberían estar presentes porque no todas las fuentes de luz se generan mediante trazado de rayos.

Trazado de trayectorias: llega el trazado de rayos completo

Algunos creen que trazado de rayos y trazado de trayectorias son dos conceptos diferentes, pero en realidad son dos caras de la misma moneda, tanto que también podemos denominarlo como trazado de rayos completo. Esta es una versión más intensiva, compleja y pesada que se caracteriza por trabajar con:

• Una mayor cantidad de rayos.
• Una mayor cantidad de rebotes.

El trazado de trayectorias puede utilizar ecuaciones integrales durante sus diferentes ciclos de trabajo para resolver diferentes situaciones, utilizar muestras de forma óptima y descartar los rayos que no sean necesarios para producir una imagen final de alta calidad, lo que puede ayudar a mejorar el rendimiento.

Al tener más rayos y más rebotes con el trazado de trayectorias podemos conseguir una iluminación, sombras y reflejos más realistas. Para entenderlo mejor voy a continuar con el ejemplo que os puse anteriormente, Cyberpunk 2077, pero en su versión con trazado de trayectorias.

La versión con trazado de trayectorias dobla la cantidad de rayos por píxel, pasando de 10 a 22, lo que hace que tengamos un total de 635 operaciones de rayos por píxel. ¿Qué mejoras gráficas fue posible conseguir con este cambio? Vamos a verlas al detalle para entender mejor las diferencias que marca esta tecnología:

• Se utiliza NVIDIA RTX Direct Illumination (RTXDI), que hace que cada fuente de luz del juego genere una iluminación precisa y realista, ya que esta afecta ahora de forma directa e indirecta a todos los elementos del juego, generando también sombras más realistas y escenas con un color más preciso.
• Tanto la iluminación como los reflejos producen ahora múltiples rebotes, lo que mejora la precisión, el realismo y la calidad de ambos efectos. Por ejemplo, la iluminación indirecta baña mejor la escena, llega a más elementos, y los reflejos se producen de forma más detallada.
• Todos los reflejos se renderizan a resolución completa, lo que significa que tienen una mayor nitidez y una calidad superior. El trazado de trayectorias sigue diferenciando entre tipos de superficies, lo que quiere decir que no se producirá el problema de los reflejos de tipo espejo en superficies mate, y que cada material producirá reflejos de una manera acorde a las particularidades del mismo.
• Mejoras en la física de la iluminación, de manera que ya no sea necesario recurrir a técnicas como la oclusión ambiental para generar sombras de contacto realistas donde concurran una gran cantidad de objetos de tamaños diferentes. Esto mejora sobre todo la calidad gráfica en interiores.

El trazado de trayectorias es la cima del trazado de rayos, pero aumenta muchísimo el impacto a nivel de rendimiento. Esto ha hecho necesario recurrir a diferentes técnicas de optimización a nivel de desarrollo, y también a diferentes tecnologías complementarias sobre las que hablaremos más adelante. También ha introducido un problema importante, el ruido, sobre el que también hablaremos en su momento.

NVIDIA Turing recupera el trazado de rayos y nace el hardware especializado

Ya tenemos claro qué son el trazado de rayos y el trazado de trayectorias, y el experimento de Intel con Enemy Territory: Quake Wars dejó claro que el trazado de rayos era una tecnología demasiado exigente para utilizarse en videojuegos, al menos con el hardware de la época, una realidad que hizo que acabara quedando en el olvido durante muchos años, al menos en lo que respecta a su aplicación en videojuegos.

Entonces, ¿cuándo volvió el trazado de rayos a la escena del gaming? Fue NVIDIA  la que en 2018 se atrevió a volver a apostar por el trazado de rayos, y lo hizo abordando dos grandes problemas:

• Resolver la carga de trabajo que supone el cálculo de una enorme cantidad de rayos moviéndose por una geometría compleja.
• Encontrar la manera de mejorar el rendimiento en juegos al activar este método de renderizado, recurriendo para ello a otras tecnologías que están vinculadas a la IA (inteligencia artificial).

La respuesta a la carga de trabajo se resolvió con los núcleos RT, dedicados a la aceleración de trazado de rayos, y la mejora de rendimiento se solventó con los núcleos tensor y NVIDIA DLSS, una tecnología de reescalado por IA que reducía la resolución de renderizado y reescalaba a la resolución objetivo, reduciendo con ello la carga gráfica real.

DLSS tuvo un debut complicado, porque la primera generación se tenía que entrenar de forma individualizada, y no conseguía una buena calidad de imagen. Pude comprobarlo de primera mano en juegos como Metro Exodus y Battlefield V, donde emborronaba por completo la imagen. Sin embargo, NVIDIA supo reaccionar, y no tardó en lanzar DLSS 2.0, una versión que corrigió todos los problemas de la anterior, y que sí lograba mantener una buena calidad de imagen.

Con Turing NVIDIA introdujo dos nuevos tipos de núcleos en la unidad SM, distribuidos de la siguiente manera:

• Un núcleo RT por cada unidad SM.
• Ocho núcleos tensor por cada unidad SM.

Los núcleos RT liberan a los shaders de la carga de trabajo más pesada que implica el trazado de rayos. Estos trabajan con una estructura BVH, siglas de «Bounding Volume Hierarchy» o Jerarquía de Volumen Delimitador, caracterizada como una especie de árbol de jerarquía que agrupa los objetos presentes en la escena 3D basado en cajas de contacto, y que facilita el cálculo de las intersecciones y colisiones de los rayos con la geometría.

Dicho árbol establece una especie de guion que permite identificar de manera más profunda cómo interaccionan entre sí los objetos, y es clave para conseguir un buen nivel de rendimiento gracias a la combinación de un sistema de cajas grandes con cajas pequeñas. De esta manera, si no se produce una colisión con la caja grande se produce un descarte completo y se considera como un fallo.

Siguiendo ese guion es posible acelerar el cálculo de las colisiones, fallos, rebotes e intersecciones de los rayos, un ciclo de trabajo que es la base del trazado de rayos, y que sería imposible sacar adelante en tarjetas gráficas sin núcleos RT.

Los núcleos tensor que utilizó Turing permitían acelerar cargas de trabajo relacionadas con la IA bajo FP16, INT8 e INT4. Estos han envejecido tan bien que son capaces de trabajar con DLSS 4.5, que incluye tecnologías como Super Resolution bajo el modelo de transformación de segunda generación y Reconstrucción de rayos.

Primera etapa del trazado de rayos: Battlefield V, Control y Quake II RTX

Esos tres juegos fueron los grandes abanderados de esta primera etapa del trazado de rayos en PC, porque en consolas esta tecnología era algo imposible, ya que PS4 y Xbox One no contaban con hardware dedicado.

Battlefield V fue el más modesto de los tres, ya que limitó la aplicación del trazado de rayos a los reflejos. Sin embargo, la diferencia que marcaba el trazado de rayos aplicado a reflejos era muy fácil de apreciar, como podemos ver en la imagen comparativa adjunta.

Gracias al trazado de rayos era posible generar reflejos más realistas diferenciando entre superficies, y se superaban las limitaciones de tecnologías clásicas dentro de la rasterización, como la imposibilidad de reflejar objetos no visibles directamente con los reflejos de espacio de pantalla.

¿Por qué Battlefield V optó por esta aplicación? Pues porque los reflejos por trazado de rayos exigen menos que la iluminación global, necesitan menos rayos y menos rebotes, y tiene un impacto menor a nivel de rendimiento. Era una aproximación más sencilla, y más segura.

Control fue otro de los juegos estrella dentro de la primera generación de títulos con trazado de rayos que aprovechaban el potencial de NVIDIA Turing. Este juego utilizó una implementación mucho más profunda del trazado de rayos, ya que aplicaba dicha tecnología a:

• Transparencias.
• Reflejos.
• Iluminación difusa indirecta.
• Sombras de contacto.
• Escombros.

Control fue, sin ningún tipo de duda, el primer juego que demostró que el trazado de rayos podía ofrecer realmente una experiencia transformadora en juegos, gracias a esa aplicación tan extensa del trazado de rayos. Su impacto en el rendimiento era grande, pero con una GeForce RTX 2060 podíamos jugarlo de forma fluida en 1080p, y con DLSS el rendimiento mejoraba muchísimo.

Aunque Control fue el gran protagonista de esa primera hornada de juegos, sería injusto olvidarnos de Metro Exodus. Este juego demostró el enorme potencial que tenía el trazado de rayos aplicado a la iluminación global, la mejora sustancial en interiores que esta podía conseguir con la oclusión ambiental por trazado de rayos.

Jugar a Metro Exodus con trazado de rayos era también una experiencia superior, porque esta tecnología realmente transformaba el juego. Más adelante llegaría la versión «Enhanced», que mejoró el uso del trazado de rayos, contaba con DLSS 2.0 y requería una tarjeta gráfica con núcleos RT para funcionar, es decir, utilizaba trazado de rayos de forma nativa.

Con todo, la verdad es que desde el punto de vista técnico Quake II RTX fue el más avanzado de esta primera generación de juegos con trazado de rayos para las GeForce RTX 20.

El clásico de id Software recibió una profunda revisión con esta versión RTX lanzada en 2019 e incorporó trazado de rayos completo, es decir, trazado de trayectorias, algo que fue posible gracias a la menor complejidad a nivel de geometría de dicho juego, y a diferentes optimizaciones y ajustes para limitar el número de rebotes.

El nivel que alcanzó Quake II RTX fue tan espectacular que a día de hoy se mantiene como uno de los juegos que mejor utiliza el trazado de trayectorias. En este título tenemos iluminación unificada mediante trazado de trayectorias bajo un único algoritmo que se ocupa del comportamiento de la luz directa, indirecta y ambiental.

También nos encontramos con sombras dinámicas y reflejos por trazado de rayos para conseguir un acabado técnico espectacular. Sin embargo, este juego puso de relieve uno de los grandes problemas que surgen al trabajar con trazado de rayos, y sobre todo con trazado de trayectorias, el ruido en la imagen. Para resolver el problema NVIDIA utilizó un reductor de ruido que fue el precursor de lo que luego se convertiría en Ray Reconstruction (Reconstrucción de Rayos).

¿Valía la pena el trazado de rayos de esta primera generación? ¿Realmente eran tan importantes los núcleos RT?

Son dos preguntas muy importantes. Debemos tener claro que el debut de nuevas tecnologías que realmente tienen el potencial de introducir cambios importantes suele ser complicado, y el trazado de rayos fue un claro ejemplo de ello. Al tratarse de una tecnología tan exigente que requería de hardware totalmente nuevo para funcionar bien, y que incluso con hardware dedicado seguía afectando muchísimo al rendimiento, su primera etapa fue complicada, y criticada.

Dentro de esa primera etapa vimos juegos en los que el trazado de rayos no suponía una gran diferencia, como Battlefield V, que lo aplicaba a reflejos, o Shadow of the Tomb Raider, que solo lo utilizaba en las sombras. Sin embargo, también vimos juegos en los que esta tecnología ya dejaba claro que tenía mucho potencial, como Control y Quake II RTX. Lo mejor estaba todavía por llegar, de eso no hay ninguna duda.

En cuanto al rendimiento, sí, los núcleos RT marcaban una diferencia enorme, y pudimos confirmar con nuestros propios análisis que sin esos núcleos el trazado de rayos en juegos no era posible. Para resolver cualquier duda os dejo resultados de unas pruebas que hice en su momento con Quake II RTX para que veáis la diferencia que suponía en este juego contar con núcleos RT.

Recuerdo perfectamente que las GeForce RTX 20 recibieron muchas críticas porque el salto de potencia en rasterización no fue el esperado, pero lo compensaron con la aceleración de trazado de rayos y con sus núcleos tensor. La GeForce RTX 2060 era capaz de casi cuadruplicar el rendimiento de la GeForce GTX 1080 Ti en Quake II RTX, y dicha generación está envejeciendo muy bien precisamente gracias a esos dos tipos de núcleos.

¿Fue un engaño el trazado de rayos de primera generación?

Los números y las comparativas no mienten: no, no fue un engaño, pero sí que fue el debut de una tecnología muy compleja y muy complicada, con todo lo que ello supone. La acogida por parte de los desarrolladores fue lenta, vimos pocos juegos en esa primera hornada, y el impacto a nivel de rendimiento era muy grande, todo esto es cierto, pero también es cierto que:

• Quedó demostrado que el trazado de rayos, bien utilizado, podía mejorar muchísimo la calidad gráfica de los juegos.
• Era una tecnología bastante escalable, tanto que bien optimizada podía funcionar incluso en una modesta GeForce RTX 2060 de 6 GB.
• Se podía compensar con tecnologías de reescalado por IA para mejorar el rendimiento y su viabilidad en gama media.
• Podía convertir juegos obsoletos en auténticas maravillas a nivel gráfico. Quake II RTX fue abrió el melón, y lo hizo a lo grande.

Los veteranos del mundillo quizá hayáis tenido un déjà vu, y es lógico, porque los inicios del trazado de rayos fueron muy parecidos a los del T&L (transformación e iluminación) por GPU, un avance fundamental que fue muy criticado por su gran impacto a nivel de rendimiento, y que permitió el nacimiento de la primera GPU «real» bajo el punto de vista moderno.

Ampere: la consagración del trazado de rayos y de la IA aplicada a gaming

Con esta arquitectura llegamos a lo que podemos considerar como la segunda etapa del trazado de rayos. Esta arquitectura trajo cambios muy importantes que hicieron posible un enorme salto en potencia bruta bajo rasterización, y también en trazado de rayos e IA:

• Dobló el número de shaders por unidad SM, pasando de 64 a 128, de los cuales la mitad pueden trabajar de forma concurrente con operaciones FP32 e INT32.
• Integró núcleos RT de segunda generación y núcleos tensor de tercera generación.
• Mantuvo el conteo de un núcleo RT por unidad SM, pero redujo el conteo de núcleos tensor a 4 por unidad SM.

Los nuevos núcleos RT de segunda generación doblaron la potencia de cálculo de intersecciones rayo-triángulo, una de las cargas de trabajo más importantes en trazado de rayos. Esto hico posible que la GeForce RTX 3080 Ti fuese capaz de ofrecer una potencia de 67 RT-FLOPs, superando en un 55,8% a la GeForce RTX 2080 Ti, que llegaba a los 43 RT-FLOPs.

Pero esto no es todo, Ampere no fue solo potencia bruta. Los núcleos RT de segunda generación no solo se ocupan del cálculo de las intersecciones transversales BVH, y las intersecciones rayo-triángulo, sino que además:

• Se ocupan de los cálculos necesarios para determinar las intersecciones delimitadoras de cuadro y el sistema de colisiones.
• Calculan la interpolación de cada triángulo en el tiempo para aplicar desenfoque de movimiento con un alto grado de precisión.
• Pueden trabajar de forma asíncrona, lo que significa que el programador de tareas puede ordenar la realización de diferentes cargas de trabajo de forma simultánea, sin colas y sin esperas, y por tanto sin retrasos.

Con Turing, renderizar un fotograma de Wolfenstein the Youngblood con trazado de rayos requería 51 milisegundos, cifra que bajaba a 20 milisegundos utilizando shaders y núcleos RT, y pasaba a 12 milisegundos utilizando shaders, núcleos RT (acelerar trazado de rayos) y núcleos tensor (DLSS Super Resolution activado).

Con Ampere, esa misma tarea de renderizar un fotograma en Wolfenstein The Youngblood con trazado de rayos requiere:

• 37 milisegundos solo con los shaders.
• 11 milisegundos con shaders y núcleos RT.
• 6,7 milisegundos con shaders, núcleos RT y núcleos tensor (DLSS Super Resolution activado).

Esta sencilla comparativa nos permite entender lo grande que fue el salto que dio Ampere en rendimiento, sobre todo en trazado de rayos y en IA, frente a Turing, ya que prácticamente dobló el rendimiento en la comparativa con shaders y núcleos RT, y también en la comparativa con todos los tipos de núcleos activos.

Con esta generación NVIDIA siguió mejorando su tecnología DLSS Super Resolution, y esta no solo se consagró como el reescalado por IA más avanzado de su clase, sino que además demostró ser el aliado perfecto para poder mejorar el rendimiento en juegos sin grandes sacrificios en calidad de imagen, y compensar con ello el impacto del trazado de rayos.

Segunda etapa del trazado de rayos: Cyberpunk 2077, Dying Light 2 y Fortnite

Esta etapa se extendió hasta finales de 2022, antes del lanzamiento de Ada Lovelace, y tenemos que destacar varias cosas. Por un lado, la tasa de implementación del trazado de rayos en juegos creció notablemente, y se amplió a una gran cantidad de géneros, incluyendo juegos de acción en primera y tercera persona, títulos de deportes y de conducción, plataformas e incluso en juegos de lucha, como The King of Fighters XV.

Si comparamos la cantidad de juegos con trazado de rayos que llegaron entre finales de 2018 y principios de 2020, antes del lanzamiento de Ampere, y los que llegaron entre el tercer trimestre de 2020 y finales de 2022 la diferencia es enorme, ya que estamos hablando de decenas de títulos, entre los cuales se encontraban además algunos de los juegos más importantes de cada año.

Lanzamientos más importantes en 2020

• Cyberpunk 2077: utilizaba trazado de rayos aplicado a iluminación, reflejos, sombras y oclusión ambiental. Fue el gran abanderado de esa segunda etapa del trazado de rayos.
• Call of Duty Black Ops Cold War: aplicaba el trazado de rayos a reflejos y sombras.
• Fortnite: recibió una actualización que implementó trazado de rayos a iluminación, reflejos, sombras y oclusión ambiental. Fue también uno de los grandes exponentes de esta tecnología.

Lanzamientos más importantes en 2021

• Metro Exodus Enhanced Edition: fue una edición mejorada que utilizaba de forma nativa el trazado de rayos, y lo aplicaba a sombras, iluminación, reflejos y oclusión ambiental. Fue el mejor exponente de esta tecnología en 2021 por ese uso nativo de la misma.
• Far Cry 6: utilizaba trazado de rayos aplicado a las sombras y a los reflejos.

Lanzamientos más importantes en 2022 antes de la llegada de Ada Lovelace

• Dying Light 2: hacía un uso exquisito del trazado de rayos, aplicándolo a la iluminación, las sombras, la oclusión ambiental, los reflejos y la luz de la linterna. Fue el gran abanderado de ese año antes de la llegada de Ada Lovelace.
• Ghostwire Tokyo: este juego hacía también un uso excelente del trazado de rayos, aplicándolo a los reflejos y a las sombras, aunque lamentablemente no lo aplica a la iluminación.

Con el trazado de rayos de segunda generación la calidad gráfica mejoró muchísimo, y la utilización de esta tecnología subió de nivel, literalmente. El grado de inmersión y de realismo que conseguíamos en juegos como Cyberpunk 2077, Dying Light 2 Ghostwire Tokyo activando el trazado de rayos era tan grande que realmente transformaba la experiencia de juego, y de una manera que no habíamos visto en los juegos de la generación anterior.

Consideramos que Cyberpunk 2077 fue la estrella de esta segunda generación porque llegó en 2020 y puso el sector patas arriba con un trazado de rayos que desencajó mandíbulas, pero la verdad es que, siendo justos, ese reconocimiento debería ir para Metro Exodus Enhanced Edition porque fue el primer juego en utilizar trazado de rayos de forma nativa, y en requerir una tarjeta gráfica con aceleración de trazado de rayos para funcionar correctamente.

Esta versión tenía una calidad gráfica espectacular, y hacía un uso del trazado de rayos tan bueno que todavía hoy sigue luciendo de maravilla. La diferencia entre jugar a la versión original y disfrutar de esta edición mejorada era grande, y si añadimos el valor que tenía su soporte de DLSS 2.0 la diferencia era todavía mayor.

Comparativa y rendimiento del trazado de rayos de segunda generación: ¿mató a las GeForce RTX 20?

La evolución que marcó el trazado de rayos en esta segunda etapa fue muy grande, muy clara y muy favorable a nivel de realismo y calidad gráfica. Por ejemplo, Dying Light 2 parecía un juego de una generación superior al activar el trazado de rayos, y en las imágenes comparativas que os dejo, y que podéis ampliar haciendo clic en ellas, se aprecia perfectamente.

Como os dije, Dying Light 2 hizo una implementación amplia del trazado de rayos, aplicándolo a iluminación, sombras, oclusión ambiental, reflejos y luz de la linterna, lo que permitía que esta tecnología siempre marcase una diferencia notable, ya fuese en exteriores o en interiores. El trazado de rayos hizo, además, que este juego envejeciera mucho mejor a nivel técnico.

Cyberpunk 2077 fue otro de los grandes referentes del trazado de rayos, y al igual que Dying Light 2 utilizaba esa tecnología para mejorar la iluminación, las sombras, la oclusión ambiental y los reflejos. Activar el trazado de rayos era la clave para que este juego pareciera de verdad ese gran salto técnico que nos habría prometido CD Projekt RED, y como podéis ver en las imágenes adjuntas la diferencia que marcaba era enorme.

No quiero olvidarme de Ghostwire Tokyo, porque es un juego que también hizo un uso magistral del trazado de rayos y que, por desgracia, ha acabado pasando un poco desapercibido. Mirad las dos imágenes adjuntas, y fijaos en cómo cambian los reflejos y las sombras al activar el trazado de rayos en este juego. Es impresionante, y mejora mucho el realismo en esa secuencia lluviosa, donde el suelo se convierte en un gran «espejo», pero con diferentes niveles de reflectancia que el trazado de rayos sabe distinguir a la perfección.

El uso de un trazado de rayos más avanzado en juegos que a su vez eran más exigentes afectó al rendimiento, un problema que se pudo contrarrestar con DLSS 2.0, ¿pero pudieron aguantar el tipo las GeForce RTX 20 o quedaron obsoletas como dicen algunos medios? Vamos a verlo con datos reales de rendimiento.

Cyberpunk 2077 fue, junto con Metro Exodus Enhanced Edition y Dying Light 2, uno de los juegos con trazado de rayos más exigente de esta segunda etapa. Para poder activar el trazado de rayos en modo ultra en 1080p y mantener la calidad en ultra necesitábamos una GeForce RTX 2070 para conseguir 30 FPS estables en nativo, aunque podíamos llegar a 40 FPS con esta utilizando DLSS en modo calidad.

Con una GeForce RTX 2060 el trazado de rayos en modo ultra era viable en 1080p, pero utilizando DLSS en modo equilibrado para mantener 30 FPS estables, ya que con el modo calidad nos quedábamos un poco por debajo de esa cifra. Podemos ver, por los datos de rendimiento adjuntos, que las GeForce RTX 20 aguantaron el tirón de los juegos con trazado de rayos de esta segunda etapa, y que no quedaron obsoletas.

Vamos con otro ejemplo, Metro Exodus Enhanced Edition. Este juego funcionaba incluso mejor que Cyberpunk 2077. Conseguir 60 FPS en 1080p con calidad ultra y trazado de rayos en ultra en nativo con una GeForce RTX 2060 dice mucho de lo bien optimizado que estuvo este juego. Es lógico, porque al final fue una versión mejorada del Metro Exodus con trazado de rayos nativo, y los desarrolladores hicieron un trabajo excelente.

Por si todavía te quedaban dudas, con todo lo que hemos visto hasta ahora puedes comprobar con hechos y datos reales que el trazado de rayos no fue una estafa. Realmente cambió el apartado técnico de los juegos, mejoró la calidad gráfica elevándola a un nivel de realismo que habría sido imposible de sin esta tecnología, permitió diferenciar mejor los juegos de PC de los de consola y vivió una importante evolución en esta segunda etapa.

Las GeForce RTX 20 fueron capaces de mover sin problema los juegos de esa segunda etapa con trazado de rayos, no sufrieron una obsolescencia programada ni quedaron obsoletas en poco tiempo como todavía se empeñan en hacernos creer ciertos medios. De hecho, a día de hoy, estas tarjetas gráficas todavía están muy vivas, gracias a lo avanzadas que fueron en su momento.

Tercera etapa del trazado de rayos: el trazado de trayectorias lo revoluciona todo

Esta etapa dio comienzo con la llegada de Ada Lovelace, una arquitectura de NVIDIA que fue realmente transformadora por todos los cambios que introdujo, y que os expliqué en su momento en el análisis de la GeForce RTX 4090. Os invito a echarle un vistazo si queréis profundizar en este tema, ya que es muy interesante, y definió las bases de la computación actual por GPU en juegos.

Con Ada Lovelace NVIDIA introdujo los núcleos RT de tercera generación. Estos hicieron posible un aumento de potencia bruta enorme, tanto que la GeForce RTX 4090 alcanzó los 191 RT-TFLOPs, superando los 78 RT-TFLOPs de la GeForce RTX 3090 Ti, una tarjeta gráfica esta última que fue una bestia espectacular, y que todavía hoy rinde de maravilla.

Además de ese aumento de potencia bruta, los nuevos núcleos RT incorporaron dos tecnologías importantes aceleradas a nivel de hardware que, bien utilizadas, marcan una diferencia enorme en juegos con trazado de rayos:

• Displaced Micro-Meshes: esta tecnología utiliza mallas de micro triángulos para mejorar la eficiencia a la hora de trabajar con trazado de rayos, facilitando enormemente la compresión de geometría especialmente compleja y las interacciones con esta.
•  Opacity Micro-Mask: es una tecnología reduce la carga de trabajo de los sombreadores al permitir una determinación más precisa de la opacidad de los objetos, así como de la densidad de los mismos, evitando cargas innecesarias y redundantes.

A todo lo anterior debemos sumar, además, la introducción de SER, siglas de «Shader Execution Reordering» (SER), un nuevo avance a nivel de shaders que reordena los hilos de trabajo en bloques o grupos perfectamente ordenados para que puedan ser despachados de una manera más rápida y eficiente. Gracias a esta tecnología el rendimiento en rasterizado mejora hasta en un 25%, y el rendimiento en trazado de rayos se incrementa en un 200%.

Esas mejoras hicieron posible la adopción del trazado de trayectorias en juegos con una geometría compleja, es decir, con una geometría propia de los juegos de la generación actual. Este fue el gran salto que vimos en esa tercera etapa del trazado de rayos aplicado a juegos.

El trazado de trayectorias no era algo nuevo, ya lo habíamos visto en Quake II RTX y en Minecraft RTX, pero su aplicación a juegos con una geometría avanzada no había sido realmente posible hasta esta tercera etapa porque no contábamos con hardware lo bastante potente, y porque tampoco teníamos los avances necesarios en IA aplicada a gaming.

Portal RTX fue el gran abanderado de esta tercera generación y del trazado de trayectorias, un juego espectacular que mejoró por completo el original con el uso de nuevos materiales y de un trazado de rayos completo que era capaz de poner de rodillas a cualquier tarjeta gráfica de su generación, incluyendo las todopoderosas GeForce RTX 3090 Ti y GeForce RTX 4090. Estas fueron sus claves a nivel técnico:

• Trazado de rayos completo: también conocido como trazado de trayectorias, aplicado a iluminación directa e indirecta, sombras, reflejos, refracciones y cáustica.
• NVIDIA RTX Direct Illumination (RTXDI): un sistema de iluminación que permite utilizar una cantidad muy elevada de fuentes de iluminación directa, sin importar su tamaño, que generan luces y sombras en cada escena.
• NVIDIA Reservoir Spatio Temporal Importance Resampling Global Illumination (ReSTIRGI): una técnica que mejora la iluminación indirecta y que permite aumentar el realismo de la escena, creando una iluminación menos intensa que se produce como consecuencia de la incidencia de las fuentes de luz presentes en dicha escena. Esto tiene un papel muy importante a la hora de generar correctamente y de forma realista la iluminación de cada escena, porque se asegura de que la luz llega con la intensidad adecuada a cada rincón de la geometría.
• Materiales y rendering basados en físicas (PBR): esto es fundamental para que los efectos de iluminación, los reflejos y las sombras ofrezcan un realismo total. Se utilizan materiales que simulan lo que veríamos en la vida real, de manera que la luz no incide igual en una superficie metálica que en una superficie mate, y lo mismo ocurre con los reflejos y las sombras.
• NVIDIA Real Time Denoisers (NRD): NVIDIA también ha mejorado la reducción de ruido en tiempo real, lo que se traduce en una mayor calidad de imagen y en un rendimiento superior. La reducción de ruido es fundamental para conseguir unas imágenes limpias y perfectamente definidas.

Con Portal RTX, y con las GeForce RTX 40, llegó una novedad importante en la IA aplicada a gaming, la generación de fotogramas, que genera un fotograma adicional por IA por cada fotograma renderizado. Esta tecnología ha sido fundamental para contrarrestar la enorme pérdida de rendimiento que se produce al utilizar trazado de trayectorias. Originalmente se ejecutaba en el acelerador de flujo óptico de las GeForce RTX 40, y solo era compatible con esa generación de GPUs.

La GeForce RTX 4090 era capaz de mover Portal RTX en 4K con el ajuste gráfico calidad a 43 FPS, pero con DLSS 3 en modo rendimiento y generación de fotogramas la media de rendimiento subía a 115 FPS, es decir, más del doble de rendimiento. Con la generación de fotogramas aumenta la latencia, pero esto no fue un problema, porque esta tecnología no era una simple interpolación: está acelerada por hardware, mejorada por IA y además se apoyaba en NVIDIA Reflex.

Portal RTX fue un juego profundamente optimizado para las GeForce RTX 30, y como consecuencia de ello las GeForce RTX 20 empezaron a acusar el paso del tiempo en este título. También se hizo patente que el trazado de trayectorias tenía un alto consumo de memoria gráfica en este juego, y esto afectó mucho a la GeForce RTX 2060, que al contar con 6 GB de VRAM se quedó pequeña para este título.

La GeForce RTX 2080 Ti aguantó mucho mejor el tipo en este juego gracias a su potencia y a sus 11 GB de memoria gráfica, ya que era capaz de mover PORTAL RTX en 1080p con calidad ultra a 17 FPS en nativo, y a 36 FPS con DLSS en modo rendimiento. Era la única tarjeta gráfica de la serie RTX 20 que realmente podía defenderse de forma razonable con este juego sin tener que reducir mucho el modo de calidad.

Cyberpunk 2077 y Alan Wake 2: trazado de trayectorias en geometría moderna con generación de fotogramas y reducción de ruido

Aunque Portal RTX fue un espectáculo está claro que no es lo mismo aplicar trazado de trayectorias a un juego cuya base técnica data de 2007 que utilizar esta tecnología en un juego actual. Los dos primeros juegos actuales que adoptaron el trazado de trayectorias fueron Cyberpunk 2077 y Alan Wake 2, dos títulos que se gracias a dicha tecnología siguen siendo auténticos referentes técnicos, y extremadamente exigentes.

Sobre Cyberpunk 2077 con trazado de trayectorias ya os he hablado al principio del artículo. Con trazado de rayos en demencial el juego trabajaba con diez rayos por píxel, y con trazado de trayectorias pasó a mover 22 rayos por píxel, lo que se traduce en una carga de trabajo de 635 operaciones de trazado de rayos por píxel.

Para implementar el trazado de trayectorias en Cyberpunk 2077 fue necesario cambiar por completo el pipeline de iluminación. En el juego original, con trazado de rayos, teníamos una división en cuatro bloques en la cola de renderizado que incluía, como vemos en la imagen, la iluminación directa, la iluminación global difusa, los reflejos y la oclusión ambiental. Luego se reducía el ruido y se integraba la iluminación, todo ello con un proceso híbrido de rasterizado y trazado de rayos.

Con trazado de trayectorias el pipeline de iluminación cambió por completo. Como podemos ver en la imagen adjunta este se unificó en dos bloques: iluminación directa e indirecta, ambas con trazado de rayos, y se mantuvo la reducción de ruido y la integración de la iluminación como etapas finales. Esto tuvo un enorme impacto a nivel de optimización en la cola de renderizado, y fue lo que hizo posible llevar el trazado de trayectorias a Cyberpunk 2077.

El impacto a nivel de rendimiento fue enorme, eso es cierto, tanto que una GeForce RTX 3090 Ti no era capaz de conseguir 60 FPS estables en Cyberpunk 2077 con trazado de trayectorias en 1440p utilizando DLSS en modo equilibrado. También aumentó el consumo de memoria gráfica, aunque las tarjetas gráficas de 8 GB seguían siendo viables en 1080p, y las de 12 GB no tenían problema en 1440p, y tampoco en 4K.

Utilizar el trazado de trayectorias en Cyberpunk 2077 mejoraba mucho la calidad gráfica, pero introducía un problema importante: el ruido en la imagen. ¿Por qué aparece el ruido? Es muy sencillo, cuando aplicamos trazado de trayectorias lanzamos una gran cantidad de rayos, pero la cantidad de rebotes que podemos generar sin que el rendimiento se hunda es limitada.

Es imposible lanzar muchos rayos por píxel y aplicar múltiples rebotes, porque esto tendría un impacto tan enorme en el rendimiento que sería imposible de mover con el hardware actual. En consecuencia, cuando finaliza el proceso de lanzado y rebote de rayos, como no hemos generado todos los rebotes que serían deseables, tenemos una imagen sucia en la que faltan píxeles, y en la que además se acumulan lo que conocemos como píxeles buenos, que son los que permiten crear una imagen limpia, y los malos, que son aquellos que tienen una calidad insuficiente.

Esa suciedad de la imagen es lo que se conoce como ruido, y lo que se elimina utilizando un «reductor de ruido», tecnología que ya se implementó en Quake II RTX, como os dije anteriormente. Esta herramienta se ha venido utilizando partiendo de bases personalizadas y afinadas manualmente para adaptarlos mejor a las particularidades de cada juego, pero en última instancia todas presentan las mismas carencias porque recurren a técnicas que no son capaces de alcanzar un nivel totalmente óptimo, además presentan un nivel de complejidad muy elevado.

NVIDIA resolvió este problema con la reconstrucción de rayos, un reductor de ruido inteligente que se implementó en DLSS 3.5, y que además de reducir el ruido mejora el rendimiento cuando se utiliza con trazado de trayectorias. La diferencia que marca es enorme, y se ha convertido en un valor tan importante que NVIDIA ya ha anunciado una versión de nueva generación basada en el modelo de transformación.

Con trazado de trayectorias y reconstrucción de rayos la calidad gráfica mejoraba mucho en Cyberpunk 2077. Os dejo una serie de imágenes para que podáis comparar fácilmente. En cada imagen encontraréis una comparativa directa explicada y señalando las zonas específicas donde la calidad mejora gracias a la reconstrucción de rayos. Podéis ampliar todas las imágenes haciendo clic en ellas. La primera imagen de cada serie es la que tiene activado DLSS 3.5, ambas tienen trazado de trayectorias activado.

Otro juego que de los más importantes que llegó en esta tercera etapa del trazado de rayos, caracterizada por el auge del trazado de trayectorias, fue Alan Wake 2. Este título utiliza un motor gráfico muy avanzado que aprovecha los shaders mallados, lo que permite utilizar una geometría muy detallada y muy compleja, algo que, como habréis podido imaginar, dispara el consumo de recursos y las exigencias a nivel de hardware.

El trazado de trayectorias tiene un impacto grandísimo en la calidad de imagen de Alan Wake 2, tanto que define la ambientación y afecta a la experiencia de juego, pero es cierto que, para poder jugarlo de forma óptima, requiere una tarjeta gráfica potente, y que el ecosistema DLSS 3.5 fue fundamental para conseguir un buen nivel de rendimiento en este título.

Os dejo también una galería para que podáis comparar cómo marca la diferencia el trazado de trayectorias. Cada imagen está analizada y señala los puntos clave que muestran la diferencia en calidad de imagen del trazado de trayectorias. Tened en cuenta que esas imágenes fueron extraídas de la versión original de Alan Wake 2. Podéis ampliarlas haciendo clic en ellas. La primera imagen de cada fila es la que tiene activado el trazado de trayectorias.

También llegó en esta etapa otro juego importante con trazado de trayectorias, Black Myth Wukong, aunque en las opciones gráficas lo define como trazado de rayos completo. Este título hizo un uso muy bueno de esta tecnología, y al estar construido bajo el Unreal Engine 5 el nivel de calidad gráfica que ofrece es espectacular.

Fijaos en la imagen adjunta, con trazado de trayectorias activado en la mitad de la derecha. Gracias al trazado de trayectorias tenemos un salto espectacular en calidad de la iluminación, las sombras, los reflejos y hasta la transparencia del agua. La diferencia entre activar o desactivar esta tecnología en este juego es también enorme, tanto que con ella activada da la sensación de estar jugando con una calidad gráfica una generación por encima.

El trazado de trayectorias avanzado mató a las GeForce RTX 20

Esto es algo que no podemos negar, porque los datos de rendimiento no mienten. Esta tecnología aumentó muchísimo la carga gráfica, tanto que de hecho incluso las GeForce RTX 30 se empezaron a quedar cortas en Alan Wake 2, Cyberpunk 2077 y Black Myth Wukong con trazado de trayectorias activado. Para compensar la pérdida de rendimiento era necesario recurrir a DLSS 3.5, pero la generación de fotogramas estaba limitada a las GeForce RTX 40, y esto marcó una diferencia importante.

El salto a motores gráficos más complejos y de nueva generación sobre los que se aplicaba el trazado de rayos, como el Unreal Engine 5, también pasó factura a las GeForce RTX 20, que ya no eran capaces de mover el trazado de rayos en calidades altas manteniendo un buen nivel de fluidez, ni siquiera con DLSS activado, lo que hacía necesario reducir al calidad de este a niveles medios o bajos para conseguir una buena fluidez.

Por ejemplo, la GeForce RTX 2080 Ti era capaz de mover Black Myth Wukong en 1440p con calidad alta y trazado de rayos en bajo a 50 FPS, pero utilizando DLSS en modo rendimiento. Lo que os he comentado, el trazado de rayos completo era viable en la serie RTX 20, pero con calidad baja en esta tercera etapa.

Las GeForce RTX 30 han envejecido mucho mejor en este sentido, y superaron esta tercera etapa mucho mejor gracias a su mayor potencia bruta y a su arquitectura, que está mejor preparada para el trazado de rayos. Esta serie ha envejecido tan bien que la GeForce RTX 3060 es una tarjeta gráfica que todavía hoy permite jugar con garantías incluso a juegos que utilizan trazado de rayos de forma nativa.

Cuarta etapa: la estandarización del trazado de rayo, de lujo a requisito

Esta es la etapa en la que nos encontramos actualmente, la que mejor se corresponde con la generación actual, y es en la que realmente podemos decir que el trazado de rayos se ha convertido en un estándar. ¿Por qué? Pues muy sencillo, porque:

• Porque ya existen más de 400 juegos compatibles con trazado de rayos.
• Cada vez más juegos utilizan el trazado de rayos de forma nativa.
• Las optimizaciones y el uso de IA aplicada a gaming han hecho posible que esta tecnología se aplique incluso a juegos extremadamente exigentes.

Podríamos debatir que el trazado de rayos no se va a convertir en un estándar hasta que todos o casi todos los juegos que lleguen al mercado implementen esta tecnología de forma obligatoria. Es una manera de verlo, pero creo que es un enfoque muy cerrado y corto de miras, porque esta tecnología ya ha demostrado todo lo que tenía que demostrar, porque se ha vuelto tan asequible que incluso puede funcionar en las consolas actuales, cuando se optimiza adecuadamente, y porque además va a ser la gran apuesta de la próxima generación de consolas.

Algunos de los mejores juegos de esta cuarta etapa, como Indiana Jones y el Gran Círculo, DOOM The Dark Ages, y Gears of War: E-Day, implementan el trazado de forma nativa, lo que significa que requieren una tarjeta gráfica con aceleración de trazado de rayos para poder funcionar. Otros no lo requieren, pero se transforman completamente cuando activamos esta tecnología, y suben de nivel con el trazado de trayectorias. Uno de los mejores ejemplos lo tenemos en Resident Evil Requiem.

NVIDIA Blackwell: núcleos RT de cuarta generación y más IA para domar el trazado de trayectorias

En esta cuarta etapa del trazado de rayos el nivel de exigencia ha aumentado mucho, tanto a nivel de potencia como de consumo de memoria gráfica. NVIDIA ha respondido al desafío con los núcleos RT de cuarta generación, que multiplican por ocho la capacidad de cálculo de intersecciones rayo-triángulo comparadas con las GeForce RTX 20, y que además vienen con avances muy importantes:

• Motor de cálculo de intersecciones de bloques de triángulos.
• Motor de descompresión de bloques de triángulos.
• Motor de cálculo de esferas de barrido lineal para la geometría más fina, como el cabello.

Estos avances permiten trabajar con geometría mallada, y van a ser clave para conseguir un buen rendimiento con trazado de rayos en algunos de los juegos más importantes que están por venir, como The Witcher IV, que se optimizará utilizando la Mega Geometría de NVIDIA.

Con esta generación tenemos también un importante aumento de la potencia bruta y con SER («Shader Execution Reordering») de segunda generación, que agrupa diferentes cargas de trabajo desordenadas normalmente en hilos perfectamente ordenados para que estos sean despachados por el bloque de hardware que corresponda de manera uniforme, mejorando mucho el rendimiento en trazado de rayos.

La potencia y la optimización importa, pero NVIDIA es consciente de que esto no basta para poder trabajar con trazado de rayos y trazado de trayectorias avanzado en juegos actuales. Por eso con las GeForce RTX 50, basadas en Blackwell, NVIDIA reforzó su apuesta por la IA aplicada a gaming, y lo hizo a través de varios frentes:

Renderizado neural

Juega un papel muy importante de cara a la optimización de juegos, ya que nos permite utilizar tecnologías como las texturas neurales, que reducen el consumo de memoria gráfica hasta en tres veces, y la compresión neural de texturas, que puede reducir el consumo de VRAM hasta en siete veces. DLSS 5 es el gran exponente ahora mismo de esta tecnología.

DLSS 4.5 y multigeneración dinámica de fotogramas

NVIDIA pasó del motor CNN al modelo de transformación para mejorar la calidad de su ecosistema DLSS. Ese motor trabaja con el doble de parámetros en su versión de primera generación y requiere cuatro veces más capacidad de computación, mientras que el modelo de transformación de segunda generación de DLSS 4.5 requiere cinco veces más capacidad de computación.

Con el  modelo de transformación de segunda generación mejora drásticamente la calidad del reescalado por IA, que ahora presenta una estabilidad mayor, menos ghosting y unos bordes más suaves. DLSS 4.5 también incluye la multigeneración dinámica de fotogramas, que permite generar hasta 5 fotogramas independientes en la GPU por cada fotograma renderizado de forma tradicional, y pronto llegará la reconstrucción de rayos de segunda generación.

DOOM The Dark Ages, Resident Evil Requiem y Half-Life 2 RTX: liberando el verdadero potencial del trazado de rayos

Estos han sido, en mi opinión, los juegos estrella de lo que llevamos de esta cuarta etapa del trazado de rayos, que dio comienzo con la llegada de las GeForce RTX 50. Es curioso ver como es NVIDIA la que marca el ritmo al que avanza esta tecnología, tanto a nivel de hardware como de software, ya que ha sido ella la que ha hecho posible cosas como esas maravillas que vimos en Resident Evil Requiem y Pragmata con trazado de trayectorias, puesto que colaboró activamente con Capcom en el desarrollo.

DOOM The Dark Ages es todo un referente de cómo utilizar a la perfección el trazado de rayos, porque implementa esta tecnología de forma nativa y mantiene un excelente grado de optimización, tanto que el juego funciona incluso en una GeForce RTX 2060 en resolución 1080p y calidad baja con DLSS 4 en modo calidad a 60 FPS estables.

Este juego escala a la perfección conforme aumentamos la potencia de la tarjeta gráfica, soporta las últimas tecnologías del sector, y tiene trazado de trayectorias opcional. Esta tecnología mejora todavía más la calidad de la iluminación de los reflejos, y demuestra por qué NVIDIA y los desarrolladores están apostando cada vez más por ella. En las imágenes adjuntas podéis ver cómo cambia la ambientación y la calidad gráfica de DOOM The Dark Ages el trazado de trayectorias. Podéis ampliarlas haciendo clic en ellas.

La primera imagen utiliza trazado de rayos, la segunda trazado de trayectorias. Fijaros, por ejemplo, que en el punto tres vemos que no solo se producen reflejos realistas ausentes en el modo con trazado de rayos, sino que además la iluminación indirecta de las chispas de los soldadores también se representa como es debido. Esta tecnología también elimina sombras que no deben estar presentes, algo que se aprecia en el punto 6.

Como en el ejemplo anterior, tenemos trazado de rayos en la primera imagen y trazado de trayectorias en la segunda imagen. Con trazado de trayectorias se mejora el realismo de la iluminación global tanto directa como indirecta. Esta presenta un mayor alcance, y la iluminación indirecta es más realista e incide de una manera mucho más acorde a la escena. Fijaos por ejemplo en los puntos 4 y 6, y también en los puntos 3 y 8, y en cómo llega la luz a las armas del Slayer.

Resident Evil Requiem no utiliza trazado de rayos de forma nativa, pero la diferencia que marca esta tecnología es enorme, y cuando activamos el trazado de trayectorias la diferencia llega a un nivel tal que parece que estamos ante un juego desarrollado para una generación diferente. Solo tenéis que echar un vistazo a las imágenes del juego sin trazado de trayectorias y con trazado de trayectorias, la diferencia es impresionante.

El trazado de trayectorias está activado en las imágenes de la izquierda, y desactivado en las de la derecha. Fijaos en cómo mejoran la iluminación directa e indirecta, la calidad de los reflejos y las sombras. Con esta tecnología activada la luz llega al cabello de Grace, y también a diferentes zonas de la geometría del escenario. Los reflejos de producen de manera nítida y altamente realista, pero diferenciando entre superficies reflectantes y rugosas, y las sombras están a otro nivel.

En esta etapa la calidad del trazado de rayos, y del trazado de trayectorias, ha alcanzado un nivel espectacular, pero esto ha tenido un gran impacto a nivel de rendimiento, tanto que incluso una GeForce RTX 5090 solo logra 28 FPS de media en Resident Evil Requiem con calidad máxima y trazado de trayectorias en 4K. Injugable, ¿verdad? Pues sí, pero ahí es donde entra en juego el ecosistema DLSS. Al activar DLSS 4 Super Resolution en modo rendimiento y multigeneración de fotogramas en x4 pasamos a 244 FPS, una tasa que nos permite aprovechar incluso monitores 4K de 240 Hz.

No quiero terminar sin hablar de Half-Life 2 RTX, un proyecto que todavía está en desarrollo, pero que ya pude probar en la demo que liberó NVIDIA, y que francamente lo tiene todo para convertirse en uno de los títulos más espectaculares de esta cuarta etapa del trazado de rayos. Este mod aplica trazado de trayectorias al juego original de Valve, mejora los materiales, las texturas y el modelado, y trabaja con un máximo de cuatro rebotes a nivel de iluminación.

Estas son las claves técnicas más importantes que adopta Half-Life 2 RTX:

• RTXDI (iluminación directa por trazado de rayos): puede generar millones de luces dinámicas en el juego, y hace que cualquier elemento del mismo puede emitir una iluminación altamente realista, libre y que interactúe de forma dinámica con la geometría.
• Caché Neural de Radiancia: traza uno o dos rayos y los almacena en una caché dedicada a la radiancia. Con esa información almacenada puede realizar un proceso de inferencia mediante IA para generar una cantidad de rayos y rebotes casi infinita, lo que permite mejorar la calidad y la precisión de la iluminación indirecta.
• NVIDIA RTX Volumetrics: utiliza el algoritmo Reservoir Spatio-Temporal Importance Resampling (ReSTIR) para calcular volúmenes y hacer un seguimiento preciso de cómo la luz interactúa con el aire, la niebla, el humo y la atmósfera general del juego. Todo esto permite generar sombras volumétricas más precisas, efectos de humo y niebla mucho más realistas, una luz difusa de mayor calidad y una atmósfera más inmersiva.
• NVIDIA RTX Skin: simula cómo la luz penetra en la piel, cómo interactúa con sus capas y cómo sale de ella desde puntos diferentes. Gracias a esta tecnología se puede recrear ese aspecto suave, brillante y ligeramente translúcido de la piel real cuando le da la luz.
• NVIDIA RTX Subsurface Scattering: puede mejorar el realismo de la interacción de la luz con la piel, y también con materiales semitransparentes, como la cera, el jade y el mármol. Los objetos fabricados con estos materiales ya no se mostrarán totalmente opacos y oscuros, sino que serán capaces de reflejar una iluminación realista si se ven afectados por una fuente de luz.

A nivel de rendimiento este juego va a ser tremendamente exigente, tanto que, como vemos en la gráfica adjunta, incluso la GeForce RTX 5090 es incapaz de llegar a los 30 FPS en 4K nativo co calidad máxima, lo que hace que resulte imprescindible activar DLSS 4 y multigeneración de fotogramas. Las GeForce RTX 40 podrán aguantar el tipo gracias a su potencia y a su soporte de generación de fotogramas, pero mucho me temo que Half-Life 2 RTX será el juego empiece a «jubilar» a las GeForce RTX 30.

Es importante que tengáis en cuenta, antes de terminar, que la evolución del trazado de rayos no solo se ha visto influenciada por las mejoras que ha recibido esta, y por el salto al trazado de trayectorias. También ha jugado un papel determinante el cambio de generación, que ha hecho que pasemos de motores gráficos pensados para la geometría que podían mover PS4 y Xbox One a motores gráficos diseñados para una geometría acorde a las posibilidades de PS5 y Xbox Series S-X.

Os pongo un ejemplo, Metro Exodus Enhanced Edition mantenía la geometría base del original, así que era un juego diseñado para PS4 y Xbox One. Por el contrario, Alan Wake 2 es un juego diseñado para la generación actual que, además, utiliza shaders mallados. La calidad gráfica que ofrecen ambos juega en ligas distintas, y el trazado de rayos que utiliza Alan Wake 2 es mucho más complejo, por esa razón es mucho más exigente.

No es solo que el trazado de rayos haya mejorado y se haya vuelto más avanzado y exigente, sino que además los juegos también han mejorado a nivel de geometría y en otros aspectos técnicos. Por tanto, en esta cuarta etapa estamos aplicando un trazado de rayos de mayor calidad sobre motores gráficos más avanzados. Esto explica, de una manera muy sencilla, por qué una GeForce RTX 2080 Ti ya no da la talla.