Análisis
Portal RTX, análisis técnico sobre GeForce RTX 3090 Ti y GeForce RTX 4090
NVIDIA aprovechó la presentación de Ada Lovelace y de las GeForce RTX 40 para darnos una gran sorpresa, Portal RTX, la puesta al día de uno de los mejores clásicos de Valve, y sin duda uno de los títulos más importantes de la historia de los videojuegos. Se ha hecho de rogar, pero hace unos días por fin pudimos empezar a disfrutar de esta edición especial, y la verdad es que la experiencia me ha gustado mucho.
El trazado de rayos que utiliza Portal RTX es, sin duda, uno de los más avanzados que he visto en un videojuego, con permiso de Quake II RTX, y el grado de inmersión de realismo que consigue es verdaderamente único, tanto que ha superado mis expectativas. Estaba claro que iba a lucir muy bien, pero el resultado final es espectacular, y a nivel técnico este juego es un deleite para los amantes de la tecnología que confirma, además, que el PC sigue estando muy por encima de las consolas.
Sé lo que estáis pensando, que todo esto está muy bien, pero que seguro que es un juego tan exigente que solo funciona bien con una tarjeta gráfica tope de gama. Pues en absoluto, ya que con una «modesta» GeForce RTX 3060 podemos disfrutar de una buena experiencia en resolución 1080p, con una GeForce RTX 3080 Ti podemos jugar con fluidez en 1440p y la GeForce RTX 3090 Ti es capaz de moverlo en 4K. Tened en cuenta que en todos los casos es necesario activar el DLSS 2, ya que esta tecnología es clave para mejorar el rendimiento y reducir el impacto del trazado de rayos.
Portal RTX es compatible con la tecnología DLSS 3 y con la generación de fotogramas. Esto, unido a la mayor potencia de las GeForce RTX 4080 y GeForce RTX 4090, hace que al final la nueva generación de tarjetas gráficas de NVIDIA acabe ofreciendo un rendimiento muy superior, pero no os preocupés, como ya os he dicho este se puede disfrutar sin problemas con las GeForce serie 30, y también con las GeForce RTX 20, ya que al final son compatibles con DLSS 2.
Portal RTX bajo el microscopio: así funciona el trazado de rayos
El clásico de Valve utiliza el conocido motor Source Engine y presenta, por tanto, una geometría mucho más sencilla que la de cualquier juego de la generación actual. No obstante, presenta una complejidad mayor que Quake II RTX, y hace un uso completo del trazado de rayos, lo que significa que tanto la iluminación como las sombras, los reflejos, las refracciones y todas las interacciones de la luz se generan a través de dicha tecnología.
Es muy importante dejar esto claro porque Portal RTX no recurre a un enfoque híbrido como hemos visto en otros juegos, donde se pueden combinar por ejemplo reflejos generados con trazado de rayos con la técnica de espacio de pantalla, o en los que se unen también mapas de luz («lightmaps») con iluminación global por trazado de rayos. Las aproximaciones híbridas son menos exigentes en materia de hardware y pueden lograr un buen resultado, pero al final no llega al nivel de un trazado de rayos puro.
El trazado de rayos es una técnica de renderizado que permite reproducir, de forma altamente realista, el comportamiento de la luz tanto de forma directa como indirecta. Sin embargo, debemos tener claro que no solo afecta a la iluminación de la escena, también se puede aplicar a las sombras, a los reflejos, a las refracciones y a la caústica, y cuando se aplica de forma plena, como es el caso de Portal RTX, el resultado es fantástico y permite superar los límites que impone el rasterizado tradicional, donde los mapas de luces y el mapeado de sombras.
Portal RTX utiliza un trazado de rayos más avanzado que el que hemos visto en títulos anteriores como Quake II RTX y Minecraft RTX, y esto se deja notar tanto a nivel de calidad gráfica como en los requisitos del juego. Sí, es exigente, pero como ya he dicho es algo normal, porque este juego ha llevado el trazado de rayos a otro nivel. Así es como NVIDIA ha subido el listón en Portal RTX:
- Implementando un trazado de rayos completo, aplicado a iluminación directa e indirecta, sombras, reflejos, refracciones y cáustica.
- NVIDIA RTX Direct Illumination (RTXDI): un nuevo sistema de iluminación que permite utilizar una cantidad incontable 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 mejorar 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.
- Materiales y rendering basados en físicas (PBR): esto es fundamental para que los efectos de iluminación, los reflejos y las sombras ofrezcan un realismo pleno. Se han utilizado 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.
Para terminar de pulir el aspecto gráfico de Portal RTX en NVIDIA también han mejorado el modelado de los diferentes objetos y elementos del juego, lo que significa que no se han limitado a aplicar el trazado de rayos sobre la base del juego original.
Optimizando que es gerundio
La implementación de un trazado de rayos de tanta calidad ha tenido un impacto enorme en el rendimiento, y en los requisitos de Portal RTX. Para compensar la gran pérdida de rendimiento que se produce al activar esta tecnología NVIDIA ha implementado el DLSS, y lo ha hecho de manera amplia, lo que significa que aquellos que tengan una GeForce RTX 20 o una GeForce RTX 30 podrán utilizar el DLSS 2, y aquellos que cuenten con una GeForce RTX 40 tendrán a su disposición el DLSS 3 y la generación de fotogramas.
El DLSS realiza una reconstrucción inteligente de la imagen partiendo de una menor cantidad de píxeles, y combina diferentes imágenes para crear el fotograma perfecto. El resultado final es una imagen de gran calidad, y gracias a esa menor resolución base que se utiliza en el proceso de renderización es posible mejorar el rendimiento de forma drástica. Por ejemplo, una GeForce RTX 3080 logra 7 FPS de media en Portal RTX con resolución 4K y configurado en modo calidad. Es injugable, pero si activamos el DLSS podemos llegar a 30 FPS.
Si contamos con una GeForce RTX 40 podemos disfrutar del DLSS 3, que se apoya en los núcleos tensor de cuarta generación y en el nuevo Optical Flow Accelerator para generar un fotograma adicional por cada dos fotogramas renderizados de forma tradicional. Esta tecnología se conoce como generación de fotogramas, y funciona tan bien que puede llegar a triplicar el rendimiento. La latencia no será un problema, puesto que NVIDIA ha implementado también su tecnología Reflex.
Portal RTX es un juego que, como cabía esperar, tiene una dependencia absoluta de la GPU. En mis pruebas pude confirmar que el consumo de CPU es mínimo, y que el consumo de GPU se mantiene siempre entre el 99% y el 100%, incluso cuando se utiliza el juego en resoluciones bajas. Esto es perfectamente comprensible, al fin y al cabo el trazado de rayos se resuelve por completo en la GPU. Los núcleos RT se encargan de sacar adelante toda la carga de trabajo derivada del sistema de colisiones, de las intersecciones transversales BVH, las intersecciones rayo-triángulo y a las intersecciones delimitadoras de cuadro.
Esto no quiere decir que la CPU importe, todo lo contrario ya que es esta la que «alimenta» a la GPU, y la que tiene que calcular cosas tan importantes como el estado de cada uno de los elementos que forman una escena, y también la estructura espacial básica de la misma, pero al final es la GPU la que sufre en mayor medida el «golpe» que representa el trazado de rayos.
Los núcleos RT pueden funcionar de forma asíncrona, es decir, no tienen que esperar a los shaders, lo que les permite realizar su trabajo de forma totalmente independiente. Esto mejora notablemente el rendimiento, y no debemos olvidarnos de que las GeForce RTX 40 incorporan además una serie de optimizaciones que marcan una diferencia sustancial, entre las que podemos destacar:
- Displaced Micro-Meshes: que utiliza mallas de micro triángulos para mejorar la eficiencia a la hora de trabajar con trazado de rayos. Esto facilita la compresión de geometría, incluso den las escenas más complejas, y las interacciones de los rayos con esta.
- Opacity Micro-Mask: reduce la carga de trabajo de los sombreadores gracias a una determinación más precisa de la opacidad de los objetos y de la densidad de los mismos. Esto evita el trabajo redundante y las cargas excesivas de trabajo.
Rendimiento de Portal RTX
Ahora que ya tenemos clara la base técnica de Portal RTX es el momento de entrar a ver su rendimiento. Hemos utilizado nuestro banco de pruebas, que está equipado con una configuración de gama alta para evitar cualquier posible cuello de botella. Sobre esa configuración hemos montado diferentes tarjetas gráficas para comparar el rendimiento sin discrepancias.
- Procesador Intel Core i9-13900K con 8 núcleos P y 16 núcleos E.
- Placa base GIGABYTE Z790 AERO G.
- Sistema de refrigeración líquida todo en uno Corsair iCUE H150i Elite LCD con tres ventiladores de 120 mm.
- 32 GB de memoria DDR5 Corsair Vengeance RGB a 6.000 MHz con latencias CL40.
- Unidad SSD WD Black SN850 de 2 TB con interfaz PCIe Gen4 x4, capaz de alcanzar velocidades de 7.000 MB/s y 5.300 MB/s en lectura y escritura secuencial.
- Fuente de alimentación Corsair HX1500i de 1.500 vatios con certificación 80 Plus Platinum.
- Windows 11 actualizado a la última versión disponible.
- Pasta térmica Corsair XTM70.
Uso de CPU (Core i9-13900K)
Como ya os había anticipado el consumo de CPU en Portal RTX es bastante bajo, aunque debemos tener en cuenta que lo hemos probado con un chip que tiene 8 núcleos de alto rendimiento y 16 núcleos de alta eficiencia. Si extrapolamos resultados a procesadores con un menor conteo de núcleos e hilos la conclusión es clara, con un chip de 6 núcleos y 12 hilos ya nos movemos en un nivel óptimo.
Consumo de memoria gráfica y uso de GPU
Lo que sí es elevado en este juego es el uso de GPU y el consumo de memoria gráfica. La primera se mantiene siempre entre un 99% y un 100%, y como podemos ver en la gráfica adjunta Portal RTX puede consumir hasta 18 GB de memoria gráfica configurado en 4K y con el ajuste «calidad alta». Activar el DLSS 3 no solo mejora el rendimiento, sino que puede reducir hasta en 8 GB el consumo de memoria gráfica. Esto se debe a que se renderizan menos píxeles por fotograma.
Vamos ahora a hablar del rendimiento. La GeForce RTX 3090 Ti fue la tarjeta gráfica más potente de la generación anterior, y como vemos no puede mover Portal RTX con fluidez en 1440p, ya que cae a medias de 21 FPS. Activar el DLSS en modo calidad alta nos lleva a 48 FPS, suficiente para jugar bien, y si ajustamos el DLSS al modo rendimiento alcanzamos medias de 80 FPS, cuatro veces más rendimiento. Impresionante, sin duda.
Resultados de rendimiento con y sin DLSS
La GeForce RTX 4090 es tan potente que puede mover Portal RTX en 4K sin DLSS manteniendo medias de 43 FPS. Es un logro increíble, pero lo mejor es que con el DLSS 3 podemos alcanzar los 79 FPS en modo calidad alta, y si utilizamos los modos rendimiento y ultra rendimiento la cifra sube a 115 y 178 FPS, respectivamente. Os recomiendo utilizar el modo rendimiento, ya que no necesitamos más fluidez para disfrutar de Portal RTX.
Comparando el rendimiento de la GeForce RTX 4090 con la GeForce RTX 3090 Ti en 4K, manteniendo el ajuste gráfico «calidad alta», vemos que la primera multiplica por cuatro el rendimiento de la segunda en modo nativo, y que llega casi a multiplicar por tres su rendimiento al activar el DLSS en modo automático. La diferencia es enorme, y confirma por qué os he dicho muchas veces que la GeForce RTX 4090 representa un importante salto generacional.
Portal RTX: calidad gráfica con y sin trazado de rayos
Para entender mejor la diferencia que marca el trazado de rayos a nivel de calidad gráfica nada mejor que hacer comparaciones directas utilizando la misma escena. Podéis ampliar cada una de las imágenes haciendo clic en ellas para verlas con más detalle, y abrirlas en otra pestaña si queréis verlas frente a frente con mayor detalle.
En la imagen superior podemos ver cómo luce Portal sin trazado de rayos. Los mapas de luces y sombras logran una acabado «resultón» y estético, pero totalmente alejado de la realidad. Esto queda claro en muchos detalles, como la excesiva iluminación que aparece en toda la escena, la presencia de sombras y zonas oscuras que no deberían estar, el brillo y los reflejos excesivos en superficies mate y el nulo efecto del cristal en los objetos y elementos de la escena.
Con trazado de rayos activo tenemos un escenario mucho más realista, una iluminación más acorde a la realidad de la escena donde la luz llega de forma indirecta a diferentes zonas, y tanto las sombras como los efectos de refracción rayan a un nivel sobresaliente. Las diferencias son muy claras, pero podéis fijaros por ejemplo en la iluminación indirecta del cartel «00» sobre las losetas marrones, y también en la refracción sobre la puerta y sobre la sombra de la cámara.
Las dos imágenes que vemos a continuación nos ayudan a ver mejor las diferencias que marca el trazado de rayos aplicado a la iluminación. En la versión sin trazado de rayos tenemos una lámpara con un efecto de luz excesiva y poco realista que encima no afecta a la escena como debería, mientras que en la segunda imagen tenemos una luz suave y tenue que casa a la perfección con la escena (es la misma que vimos en las dos imágenes anteriores).
Las dos escenas que vamos a ver a continuación son ideales para apreciar el trazado de rayos en todo su esplendor. En la primera vemos que la ausencia del trazado de rayos nos deja transparencias muy pobres, reflejos casi nulos y una iluminación poco realista que no baña la escena como debería. Al activar el trazado de rayos las superficies generan reflejos realistas en función del tipo de material del que están hechas, y la transparencia del cristal de la cápsula no solo mejora enormemente, sino que produce reflejos altamente realistas de todo lo que la rodea y produce un efecto de refracción sobre las líneas del fondo.
Mención especial merecen también las sombras, que mejoran sustancialmente por su adecuación a la iluminación directa e indirecta de la escena, tanto por su longitud como por su mayor o menor opacidad. Así, la sombra del váter es menos oscura que la de la radio, ya que sobre aquella incide una mayor cantidad de luz que reduce su oscuridad. También podemos ver que las líneas del cristal generan un efecto de refracción que afecta tanto a la pared como a los reflejos que se producen sobre el mismo.
En estas dos imágenes quiero centrarme en los reflejos, la refracción y la iluminación indirecta. Fijaos que gracias al trazado de rayos la vista que tenemos a través del cristal es mucho más realista, ya que este no solo refleja la luz de la izquierda sino que además produce el reflejo de elementos que no se ven en la escena, como la pantalla del ordenador que tendríamos detrás (el detalle naranja al lado del número 8).
Los efectos de refracción y las sombras también marcan una gran diferencia, y vemos que la luz de la pantalla incide de forma indirecta en el lateral de la pared, donde se ven las losetas de color marrón. La calidad de la escena es, gracias al trazado de rayos, sublime.
Sobre esa misma escena vamos a probar el comportamiento de los portátiles con y sin trazado de rayos. Las diferencias son tan grandes que hablan por sí mismas. Podemos apreciar que la refracción mejora enormemente el realismo de la escena, que las sombras se generan de una manera mucho más realista y acorde a la escena y que el portal de color naranja genera un efecto de iluminación indirecta sobre el suelo con una intensidad muy precisa, dándole un toque ligeramente amarillento.
Os pido disculpas porque las dos siguientes imágenes no están del todo centradas, pero para hacer las capturas era necesario reiniciar el juego y alternar entre una versión y otra, así que era más complicado de lo que parece. Con todo, nos sirven a la perfección para volver a ver cómo marca la diferencia el trazado de rayos. En la segunda vemos que la calidad y el realismo de los reflejos está a otro nivel, y que estos se producen como lo harían en la realidad..
Así, gracias al trazado de rayos vemos que el portal se refleja en el cristal de la derecha, y también tenemos unos efectos de refracción fantásticos. La iluminación indirecta vuelve a bañar la escena con gran acierto, y la escena del fondo presenta una calidad y un juego de luces y sombras que está directamente a otro nivel.
Tenemos muchas cosas interesantes que ver en las siguientes escenas, donde vemos la celda de cristal desde fuera. La iluminación general de la escena cambia totalmente con trazado de rayos y presenta un mayor realismo. Lo mismo ocurre con las sombras, que tienen una opacidad más adecuada a la realidad de la escena, y la refracción de las líneas del cristal producen un efecto único en la versión con trazado de rayos.
Los materiales de los escenarios han recibido algunos cambios, como podemos ver en la imagen adjunta, pero lo más interesante es que estos reflejan como deben tanto las sombras como los efectos de iluminación. En la versión sin trazado de rayos la sombra de nuestro personaje no se refleja, y la iluminación crea una escena totalmente plana.
No podía faltar una escena con el clásico cubo. De nuevo podemos ver que, sin trazado de rayos, nos encontramos con una iluminación nada realista, sombras que inundan de forma exagerada el escenario y una ausencia casi total de iluminación indirecta y de reflejos. Al activar el trazado de rayos las superficies transparentes, como el botón, adquieren un nivel transparencia perfecto, desaparecen las sombras que no tenían sentido alguno y vemos una iluminación mejor resuelta que baña de forma indirecta varias ubicaciones. Fijaos por ejemplo en el tono ligeramente rojizo de la zona donde está guardado el cubo.
Pasamos a la siguiente zona y de nuevo nos encontramos con diferencias muy grandes. El trazado de rayos genera sombras altamente realistas que se proyectan de forma más intensa en función de la incidencia de la iluminación directa e indirecta, y los reflejos y las refracciones se ejecutan con una maestría total. También podemos ver como la iluminación indirecta afecta a las losetas de la parte derecha.
Fijaos bien en la siguiente escena. El trazado de rayos genera una iluminación directa e indirecta de alta calidad, podemos verlo en la forma en la que la luz roja del botón llega tanto al cubo como a la pared e incluso a los laterales del cristal, y también en el impacto que la iluminación azul del cubo tiene sobre su propia superficie. El botón adquiere también una transparencia altamente realista, y las sombras de la escena tienen la opacidad y la incidencia adecuada.
En esta última escena podemos ver de una manera general todas las diferencias que marca el trazado de rayos en Portal RTX, tanto en lo que respecta a la iluminación como a los reflejos, las refracciones y la sombras. Mención especial merece la zona de la derecha, donde podemos ver que el portal azul se refleja, que la iluminación indirecta y las sombras están a otro nivel y que la refracción genera un efecto único que dota a esa sección de un gran realismo.
Calidad de imagen con y sin DLSS
Pasamos ahora a ver cómo luce Portal RTX con y sin DLSS. Voy a repetir el enfoque anterior, ya que creo que es la mejor manera de que podáis apreciar de forma directa las diferencias entre el modo nativo y dicha tecnología de NVIDIA. Podéis ampliar también las imágenes haciendo clic en ellas, y abrirlas en una nueva pestaña.
Examinando más de cerca esas imágenes podemos ver que activar el DLSS en modo calidad mejora notablemente la calidad de imagen. El proceso de reconstrucción y reescalado logra un resultado tan bueno que mejora la calidad de imagen incluso frente a la resolución nativa, y consigue no solo un suavizado de bordes superior, sino que además mantiene un mayor nivel de detalle incluso en los elementos más pequeños y complicados.
Pasamos ahora a ver otra escena distinta que, aunque no lo parezca a simple vista, también resulta bastante compleja. Os dejo tres capturas de pantalla que podréis ampliar haciendo clic en ellas. También podéis descargarlas o abrirlas en nuevas pestañas para verlas y compararlas con mayor facilidad.
En esta otra comparativa se confirma lo que ya habíamos visto en la anterior, y es que el DLSS suaviza mejor los bordes y en líneas generales ofrece una mayor calidad de imagen. En la primera comparativa parece que emborrona los detalles más pequeños y que el resultado final no es tan bueno, pero si os fijáis en la segunda imagen veréis que el DLSS sigue estando por encima de la resolución nativa, y que la diferencia a su favor es abrumadora.
La conclusión que podemos sacar es muy clara, el DLSS no solo mejora el rendimiento de forma drástica en Portal RTX, sino que además hace lo propio con la calidad de imagen y consigue un resultado estupendo incluso en modo calidad. La generación de fotogramas no produce ningún problema de latencia, y tampoco he apreciado fallos graves de ghosting. Como podéis ver en la última imagen, la latencia se mantuvo en 26 ms con DLSS3 en modo ultra rendimiento.
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