O que é traçado de raios?

Se há uma coisa que as empresas de jogos querem que você fique animado hoje em dia, é o traçado de raios. A Nvidia trocou o GTX pelo RTX apenas para destacar sua importância, a AMD e a Intel adicionaram ray tracing às suas placas gráficas e está disponível até no Playstation e Xbox mais recentes. Se você perguntar a eles, o traçado de raios é o futuro e você definitivamente deveria comprar a melhor GPU possível a menos que você queira perder.

Por outro lado, já ouvimos essa música e dança antes. A Sega exagerou no "processamento de explosão", que não foi usado em um único título Sega Genesis, e o Xbox exagerou no sensor de movimento Kinect antes de descartá-lo. Houve incontáveis ​​modismos tecnológicos nos últimos anos, e o traçado de raios é diferente? Aqui está o que você precisa saber sobre o traçado de raios e se é outro truque barato ou o futuro dos gráficos de jogos.

Ray tracing: uma forma de criar uma iluminação mais realista

Simplificando, o traçado de raios é uma maneira de renderizar com precisão a iluminação em 3D e é considerado o melhor método para criar efeitos de iluminação realistas, como sombras e reflexos. Você pode pensar "e daí?" ao comparar o rastreamento de raios com 4K, VR ou AI, especialmente quando uma boa iluminação já pode ser obtida com técnicas tradicionais de renderização 3D, como rasterização. Ainda assim, o traçado de raios é um meio de trazer ainda mais realismo aos gráficos 3D e, nesse sentido, está na mesma linha de algo como 4K.

A explicação simples para o traçado de raios é que ele calcula a iluminação realista fazendo-o da mesma forma que nossos olhos funcionam, mas ao contrário. Para os humanos, as ondas de luz do sol ou das lâmpadas atingem nossos olhos diretamente ou refletem em outros objetos até atingirem nossos olhos, e então o cérebro processa toda essa informação. Para rastreamento de raios, a câmera envia raios e, quando atingem algo, viajam para qualquer fonte de luz relevante. Se o raio atingir outro objeto ao ir para a fonte de luz, isso criará uma sombra.

O rastreamento de raios entrou na consciência coletiva da comunidade de jogos em 2018, quando a Nvidia anunciou pela primeira vez sua série RTX 20, que foram as primeiras GPUs de jogos a oferecer suporte ao recurso. No entanto, a Nvidia não inventou o ray tracing ou mesmo a capacidade de uma placa gráfica para realizá-lo. O rastreamento de raios existe há décadas; filmes como casa monstro e carros foram renderizados com ray tracing. O que a Nvidia conseguiu foi criar um hardware tão bom em ray tracing que poderia não apenas renderizá-lo muito mais rápido do que nunca, mas poderia fazê-lo em tempo real, uma conquista que a Nvidia chamou de "Santo Graal da gráficos."

O que esperar do ray tracing em jogos

Embora o traçado de raios não seja usado apenas para jogos, é um recurso caro para as GPUs mais recentes, portanto, focarei principalmente em como o traçado de raios afeta a experiência de jogo. Como todos gostamos de jogar com uma taxa de quadros de pelo menos 30 FPS, o traçado de raios nunca existiu antes da série RTX 20, e alguns dos primeiros jogos a obter suporte para traçado de raios foram jogos como Shadow of the Tomb Raider e Campo de batalha V em 2018. Nem todos os jogos implementam todos os recursos possíveis de traçado de raios, alguns apresentando apenas sombras traçadas por raios ou iluminação global, por exemplo.

Até o momento, as únicas GPUs de desktop com ray tracing acelerado por hardware são as séries RTX 20, 30 e 40 da Nvidia, as séries RX 6000 e 7000 da AMD e as séries Arc Alchemist da Intel. Embora a qualidade de imagem entre todos esses fornecedores seja igual, o desempenho não é. Embora o RTX 4080 e o RX 7900 XTX tenham o mesmo desempenho em cenas rasterizadas sem ray tracing, o 4080 geralmente é mais rápido quando ativado. As placas da AMD geralmente são mais fracas para rastreamento de raios do que as da Nvidia ou da Intel. Além disso, o rastreamento de raios se beneficia de um hardware mais robusto, de modo que os cartões de ponta podem obter uma taxa de quadros mais alta do que os de baixo custo. Existem alguns chipsets de smartphones que também o suportam, com Braçode próxima geração de GPUs Immortalis melhorando nele também.

A única coisa que realmente impede que o traçado de raios se torne uma pedra angular do videogame é, em última análise, sua falta de suporte.

Um problema significativo para o rastreamento de raios é que é um método muito, muito mais lento para renderizar, mesmo com aceleração de hardware. Nos títulos mais recentes, o nível mais alto de rastreamento de raios reduzirá facilmente sua taxa de quadros pela metade. E aqui está o kicker: apenas jogos parcialmente cenas de traçado de raios. É assim que o ray tracing é lento e intensivo. Nvidia empurra DLSS como a tecnologia que torna o traçado de raios reproduzível em taxas de quadros mais palatáveis ​​do que 30 FPS, mas não há como evitar o fato de que o traçado de raios é um assassino de desempenho.

O outro problema é que não há muitos jogos que o suportem. De acordo com PCGamingWiki, existem 170 jogos com ray tracing, mas a lista que ele fornece mostra apenas cerca de 90. Alguns desses jogos são títulos como Minecraft e terremoto II, que são definitivamente ótimos jogos, mas não exatamente ricos em fidelidade gráfica em comparação com os títulos AAA modernos. Ray tracing já é meio difícil de implementar em jogos, e quando você considera apenas DX12 e Vulkan suporte ray tracing em primeiro lugar, torna-se fácil ver como temos apenas alguns jogos suportados, certo agora.

O traçado de raios é um truque ou um recurso genuinamente útil?

Desde que a série RTX 20 da Nvidia foi lançada, as pessoas têm discutido sobre a utilidade do traçado de raios. Por um lado, é inegavelmente o método mais realista para renderizar luz e é uma ótima maneira de usar um equipamento de ponta com uma GPU de ponta e CPU. Mas, por outro lado, é um matador de taxa de quadros e existem apenas 20 jogos de ray tracing lançados todos os anos, pelo menos agora.

A única coisa que realmente impede que o traçado de raios se torne uma pedra angular do videogame é, em última análise, sua falta de suporte, que tem sido um problema crônico há anos. Quando a Nvidia anunciou pela primeira vez suas primeiras GPUs RTX e software RTX em 2018, também prometeu que o ray tracing chegaria a 21 títulos existentes e futuros. Desses 21, só chegou a 9 desses títulos de uma forma ou de outra. Ray tracing nem está em coração atômico, que a Nvidia promoveu fortemente a partir de 2018.

No momento, mesmo se você tiver uma GPU compatível com ray tracing acelerado por hardware, o desempenho pode não ser bom o suficiente para justificar sua ativação. Isso não quer dizer que a tecnologia não tenha futuro, mas aqui e agora, o traçado de raios é um recurso de nicho, algo entre um truque e a próxima grande novidade. Sabemos que isso pode fazer com que as cenas 3D pareçam ótimas, a julgar pelos filmes mais recentes, mas isso requer que o traçado de raios esteja em mais jogos, e ter placas gráficas mais rápidas também seria bom.