Se você joga videogame regularmente, ou se você assistiu a algum filme de animação da Pixar ou da Disney nos últimos anos, você já viu o ray tracing em ação sem perceber.
O termo criou um burburinho significativo na indústria de jogos nos últimos dois anos ou mais, e é apresentado como o futuro dos gráficos em jogos. Então, o que é o rastreamento de raios, como funciona e por que é tão importante?
O que é Ray Tracing?
Ray tracing é um método de renderização de gráficos que usa algoritmos para calcular onde a luz e as sombras deveriam estar nos videogames.
É aqui que a ciência do ensino fundamental é útil: olhe para uma caneca. Quando você olha para a caneca, a luz é refletida da caneca diretamente em seus olhos e seu cérebro entende que o objeto sentado à sua frente é uma caneca. Agora, a partir da caneca, mova os olhos para encontrar a fonte de luz em seu quarto. Isso é traçado de raio.
Nos videogames 3D que temos agora, o algoritmo de traçado de raio começa com o ponto de vista do jogador e se propõe a 'traçar', identificar e mapear a luz, as cores e as sombras de vários objetos em uma tela.
Como resultado, os gráficos produzidos por meio do traçado de raio são mais suaves nas bordas e mais realistas.
Antes do Ray Tracing
Se você quiser saber como eram as imagens em movimento antes do traçado de raio, basta dar uma olhada nos videogames feitos no início dos anos 2000 e compará-los com os títulos de videogame AAA no mercado agora.
A computação gráfica tradicional usa um método chamado rasterização, em que o conceito e a plotagem de fontes de luz 3D são convertidos em uma superfície 2D. Polígonos 3D são convertidos em pixels 2D, e isso nem sempre funciona bem porque você está essencialmente forçando um objeto complexo com muitas superfícies em uma superfície plana.
Além disso, os computadores tradicionais não eram rápidos o suficiente para acompanhar a intensidade dos videogames. Embora muitas melhorias tenham sido feitas na rasterização, quando se trata de apresentar um jogo de tiro em primeira pessoa intenso, por exemplo, ele fica aquém do traçado de raio.
Como funciona o Ray Tracing
O rastreamento de raios parece simples e empolgante como conceito, mas não é uma técnica fácil. Então, como funciona o rastreamento de raios?
O rastreamento de raio executa um processo denominado “denoising”, onde seu algoritmo, começando pela câmera - seu ponto de vista - traça e aponta os tons mais importantes de luz e sombras. Usando o aprendizado de máquina, ele "preenche as lacunas" para formar uma imagem fotorrealística.
Portanto, quanto mais clara for a cena em um videogame, maior será a qualidade gráfica e, quanto maior for a qualidade, mais caro será. Isso nos leva à razão por trás da chegada tardia do ray tracing na indústria de videogames.
Por que o Ray Tracing foi evitado por tanto tempo?
Você deve saber que o traçado de raios também não é uma técnica nova. Hollywood já usa o rastreamento de raios muito antes de a tecnologia entrar na indústria de videogames. O filme de 2013 da Pixar, Universidade de Monstros, foi na verdade o primeiro filme de animação a usar a tecnologia de rastreamento de raios para toda a iluminação e sombreamento. Então, por que o rastreamento de raios chegou aos videogames tão tarde?
Primeiro, em termos de mecânica, o traçado de raios em si é computacionalmente exigente. Aplicar a tecnologia de rastreamento de raios em um filme de ação padrão de 90 minutos com 24 quadros por segundo já consome muito tempo. Os animadores podem passar dias ou semanas em apenas uma cena, então imagine como é muito mais intenso para o traçado de raios ser feito em um videogame padrão que roda a 60 quadros por segundo. Era simplesmente impraticável.
Em seguida, como mencionado acima, o rastreamento de raios é caro. Além do fato de ser demorado, o orçamento caro é o motivo pelo qual sempre foram as mega produtoras de filmes de Hollywood que podiam pagar o rastreamento de raios. A Universidade dos Monstros da Pixar custou US $ 200 milhões, assim como Toy Story 4, lançado em 2019.
Já as placas gráficas modernas com suporte para rastreamento de raios em tempo real variam de US $ 400 a US $ 3.000.
Quando o Ray Tracing é usado
O rastreamento de raio é usado em quase todos os lugares em um videogame, mas principalmente em cutscenes. Você já percebeu por que seu personagem parece mais realista e sofisticado durante as cutscenes de videogame? Esse é o rastreamento de raios em ação. 2019 hit AAA title Control é o melhor exemplo de rastreamento de raios bem-sucedido em um videogame.
Fora dos videogames, o rastreamento de raios também é usado em muitas indústrias. Na arquitetura, o traçado de raio é incorporado em aplicativos de software para a modelagem 3D de um edifício. Isso torna a imaginação de um arquiteto de um projeto de construção mais realista do que os esboços de conceito desenhados à mão, e a luz de modelagem é mais precisa. Em engenharia, o traçado de raio também é usado para uma finalidade semelhante.
Desenvolvedores de jogos e Ray Tracing
Depois de adquirir a empresa de rastreamento de raios RayScale em 2008, a Nvidia se tornou a primeira na indústria a lançar comercialmente o rastreamento de raios. Em 2018, ela apresentou suas placas de vídeo da série GeForce RTX aos consumidores. Desde então, desenvolvedores de jogos de renome se juntaram ao jogo de rastreamento de raios, um por um.
Em 2019, a Epic Games e a Utility Technologies anunciaram que seus mecanismos de hardware exclusivos agora oferecem suporte nativo para rastreamento de raios. Em 2018, a Microsoft integrou o rastreamento de raios ao DirectX 12, seu principal software de programação de jogos e multimídia para o Xbox One. No início de 2020, o titã da tecnologia revelou o DirectX 12 Ultimate, uma atualização para o DirectX 12.
Se você quiser saber mais sobre o traçado de raio, dê uma olhada nossa comparação dos mais recentes produtos GeForce RTX da Nvidia. Se você é um usuário Linux, verifique como o GPUs diferentes da Nvidia e AMD se acumulam no Linux.
A gigante de chips gráficos Nvidia parece destinada a dominar o mercado de GPU com sua nova linha de placas GFX Série 30 que superam a AMD.
O Ray Tracing moldará o futuro dos jogos
Em essência, o que o ray tracing promete é uma experiência visual de alta qualidade para o máximo prazer. O rastreamento de raios em videogames ainda está em seus estágios iniciais, mas sua entrada no mercado marca um futuro promissor para a indústria de bilhões de dólares.
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Atualmente baseado em Melbourne, Austrália, Jie Yee tem experiência em escrever sobre o mercado imobiliário australiano e o cenário de tecnologia do sudeste asiático, bem como a realização de pesquisas de inteligência de negócios em toda a região da Ásia-Pacífico região.
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