Trazado de rayos y DLSS en 2021: ¿Se ha cumplido las promesas?

En agosto de 2018 NVIDIA presentaba la arquitectura Turing. Con ella, la compañía que dirige Jen-Hsun Huang apostaba por el trazado de rayos y por la inteligencia artificial, y aseguraba haber dado uno de los mayores saltos generacionales desde que introdujeron, allá por 1999, la GeForce 256, la primera tarjeta gráfica con soporte por hardware de T&L, siglas de «transformación e iluminación», una tecnología que marcó un punto de inflexión y que marcó el nacimiento del concepto de GPU, al menos bajo la perspectiva de NVIDIA.

Para entender mejor lo que proponía NVIDIA, y la magnitud del salto que dimos en aquel momento, es necesario comprender qué es exactamente el trazado de rayos, qué representa en términos de carga de trabajo y por qué se ha mantenido, durante años, como algo inalcanzable en el mundo de los videojuegos. El pasado mes de febrero ya dedicamos un completo artículo al trazado de rayos, también conocido como ray tracing en inglés, así que no voy a profundizar en esta cuestión. Si necesitáis información, solo tenéis que hacer clic en el enlace que os he dejado en este párrafo.

La carga de trabajo que supone el trazado de rayos generado en tiempo real es tan enorme que ninguna tarjeta gráfica anterior a la serie RTX, ni siquiera la potente GTX 1080 Ti, es capaz de utilizar dicha tecnología en resolución 1080p de forma eficiente. Aplicada a juegos con una carga geométrica compleja, que combinan trazado de rayos y rasterización, el rendimiento se hunde a niveles inaceptables. En juegos que utilizan un trazado de rayos más complejo a costa de simplificar la geometría, como Quake 2 RTX, la pérdida de rendimiento es tan elevada que la única forma de lograr una fluidez mínimamente aceptable con una GTX 1080 ti es reducir la resolución.

Trazado de rayos: Hardware especializado e inteligencia artificial para compensar

Unidad SM, núcleos RT y núcleos tensor.

Para acelerar esa enorme carga de trabajo que supone el trazado de rayos generado en tiempo real, NVIDIA era consciente de que necesitaba recurrir a hardware especializado que pudiera realizar, de forma independiente, las operaciones clave relacionadas con el renderizado híbrido a través de rasterización y trazado de rayos.

Turing, utilizada en las RTX serie 20, mantenía el concepto tradicional de GPU, con sus motores de sombreado, de geometría y de texturizado, pero añadió los núcleos RTX, especializados en tareas tan complejas como el cálculo de intersecciones, las colisiones y los aciertos de los rayos que se generan en una determinada escena. Al liberar a la GPU de esa carga de trabajo, el rendimiento mejora hasta tal punto que, en juegos como Battlefield V, uno de los primeros en utilizar trazado de rayos aplicado a reflejos, la RTX 2080 Ti es capaz de triplicar el rendimiento de la GTX 1080 Ti.

Quake 2 RTX. Los detalles que logra el trazado de rayos son exquisitos.

La mejora de rendimiento al trabajar con trazado de rayos que consiguió NVIDIA con Turing, abrió el camino a dicha tecnología en el mercado de consumo general, pero al mismo tiempo confirmó que tenía por delante un recorrido muy complicado. Incluso con hardware especializado, y recurriendo a un renderizado híbrido, la caída de rendimiento era tan grande, y la mejora gráfica tan pequeña en sus primeras implementaciones, que muchos usuarios se sintieron decepcionados.

Los de verde tenían claro que no bastaba con el hardware especializado, y encontraron un importante comodín en la inteligencia artificial. Gracias al aprendizaje profundo, NVIDIA logró dar forma a un algoritmo que es capaz de realizar un proceso de reconstrucción inteligente de la imagen. Así, partiendo de un conjunto de imágenes con solo el 50% de los píxeles de la imagen objetivo, es capaz de combinarlas para crear una nueva imagen con una calidad igual, o incluso ligeramente superior, a la que obtendríamos si se renderizase de forma nativa a la resolución objetivo.

Esa tecnología se conoce como DLSS, y se apoya en otro bloque de hardware especializado, los núcleos tensor. Al reducir la cantidad de píxeles en pantalla, NVIDIA consiguió aligerar en gran medida la carga de trabajo que representaba el trazado de rayos, pero por desgracia el DLSS no estuvo a la altura de lo esperado en sus primeras implementaciones. De nuevo, Battlefield V es uno de los mejores ejemplos, ya que aunque es cierto que el DLSS mejoraba mucho el rendimiento, también es verdad que generaba un efecto borroso nada agradable.

Outriders con DLSS 2.0.

La tecnología avanza, y el trazado de rayos no es la excepción

Cuando se llevaron a cabo las primeras integraciones del trazado de rayos en juegos tuve sensaciones enfrentadas. En Metro Exodus, por ejemplo, esta tecnología se aplicaba a la iluminación global y conseguía, en muchos casos, un resultado fantástico. Sin embargo, en otros juegos como Shadow of the Tomb Raider, que utilizaba sombras generadas por trazado de rayos, y Battlefield V, que aplicaba dicha tecnología a los reflejos, el resultado no era tan espectacular, y debido al impacto que tenía en el rendimiento, y a la pobre calidad del DLSS, era mejor desactivarlo.

Quake 2 RTX fue el auténtico abanderado del trazado de rayos, un juego que, a pesar de su baja carga geométrica y de su simplicidad, fue capaz de demostrar el potencial que tiene esta tecnología, y todo lo que puede dar de sí cuando sea posible implementarla de una manera más compleja, es decir, aplicada tanto a sombras como a reflejos, refracciones e iluminación. Parecía imposible, y la lentitud con la que evolucionó el trazado de rayos generó un fuerte malestar que acabó en conclusiones precipitadas.

Algunos pensaron que NVIDIA se había precipitado, y que era demasiado pronto para apostar de esta manera por el trazado de rayos. Sin embargo, el desarrollo del DLSS 2.0, que logró cumplir, por fin, con ese objetivo de ofrecer una calidad de imagen igual o superior a la nativa partiendo de una base de tan solo el 50% de los píxeles de la resolución nativa, y el creciente apoyo de los desarrolladores al trazado de rayos nos ha llevado a una situación en la que, casi tres años después, podemos confirmar que por fin se han empezado a cumplir las promesas que vimos en 2018.

El hecho de que PS5 y Xbox Series S-Series S, y también AMD con sus Radeon RX 6000, hayan abrazado el trazado de rayos no ha sido casualidad. Es cierto que todavía queda mucho por recorrer, y que el trazado de rayos sigue sin poder aplicarse en su máximo esplendor a juegos complejos, pero los avances que hemos conseguido han sido significativos, y confirman un futuro brillante en el que tanto dicha tecnología, como las técnicas de reconstrucción inteligente de la imagen, marcarán claramente el camino a seguir.

Rendimiento sin y con DLSS 2.0 activado.

¿Entonces se han cumplido las promesas? Por lo que respecta al DLSS, sin duda. La llegada de la versión 2.0 marcó un importante punto de inflexión, no solo en términos de calidad de imagen, como ya hemos indicado, sino también porque permite ajustar la resolución base en función de lo que necesitemos priorizar, calidad o rendimiento, porque es capaz de triplicar el rendimiento, y porque ahora, además, es mucho más fácil de integrar, ya que:

• La implementación de DLSS 2.0 ya no depende de cada juego en concreto, sino que parte de una base general que se puede aplicar a todos los títulos.
• Su compatibilidad y soporte se ha ampliado hasta tal punto que ya se encuentra disponible incluso como plugin en el Unreal Marketplace.

¿Y qué hay del trazado de rayos? La verdad es que todavía no ha vivido ese momento de «explosión» y de auténtica revolución que hemos visto en el caso del DLSS 2.0, pero la excelente implementación de esta tecnología que hizo CD Projekt RED en Cyberpunk 2077 ha marcado un punto de inflexión muy grande, y se ha convertido, junto con Control, Quake 2 RTX, Metro Exodus, Fortnite RTX y Minecraft RTX, en uno de los grandes exponentes del verdadero potencial que tiene el trazado de rayos.

En este caso, tengo claro que las promesas se están empezando a cumplir. Cyberpunk 2077 tiene un aspecto increíble con el trazado de rayos activo en todas sus vertientes (sombras, iluminación y reflejos), y este año tendrá lugar el lanzamiento de Metro Exodus Enhanced Edition, una puesta al día del original que contará con trazado de rayos ampliado. Dicha tecnología ya no se limitará a mejorar la iluminación global, ahora se extenderá a las sombras y a los reflejos. Para compensar la pérdida de rendimiento, este juego soportará DLSS 2.0.

Creo que no hay mejor forma de comprobar hasta qué punto se han cumplido las promesas que hizo NVIDIA que ver lo bien que están envejeciendo, contra todo pronóstico, las RTX serie 20. La RTX 2060, por ejemplo, que fue el modelo más económico que llegó con dicha generación, se mantiene como una solución capaz de mover juegos sin problemas en 1440p, y gracias al DLSS 2.0 es capaz de mover juegos en 4K y calidad máxima con total fluidez.

Trazado de rayos en Metro Exodus.

Por contra, las RX serie 5000 de AMD no están corriendo la misma suerte. Es verdad que en su momento ofrecieron un valor muy bueno en relación precio-prestaciones, y que han recibido un soporte excelente a nivel de drivers, pero carecen de hardware dedicado a acelerar trazado de rayos y, según las últimas informaciones, podrían quedarse sin soporte de AMD FidelityFX Super Resolution, el rival directo de DLSS 2.0. Si esto último se confirma, su vida útil se vería seriamente perjudicada, y acabarían envejeciendo peor que las RTX 20.