Una CPU también puede trabajar con trazado de rayos, pero le queda grande

Ya hemos visto que el trazado de rayos es tan exigente que es capaz de poner de rodillas incluso a la GPU más potente que existe a día de hoy, ¿pero qué pasaría si intentásemos ejecutar esta tecnología utilizando una CPU, sería posible hacerla funcionar? La respuesta es que sí, pero el resultado no es nada bueno, porque el nivel de rendimiento que podemos conseguir es inaceptable.

Konstantin Seurer, un desarrollador de Mesa 3D, ha conseguido implementar funciones específicas dentro de la API Vulkan para dar soporte a un trazado de rayos acelerado por CPU a través de Lavapipe. Entre las funciones implementadas se encuentran VK_KHR_acceleration_structure, VK_KHR_deferred_host_operations y VK_KHR_ray_query. El resultado es que podemos ejecutar Quake II RTX con trazado de rayos vía CPU, pero el rendimiento es terrible, ya que como podemos ver en la imagen no pasa de 1 fotograma por segundo.

El trazado de rayos es una tecnología que requiere de un alto grado de paralelizado, ya que es necesario calcular una gran cantidad de operaciones generadas no solo por el primer efecto de cada rayo, sino también por sus sucesivas interacciones (rebotes, colisiones y fallos). Esto hace que no sea eficiente ejecutar trazado de rayos a nivel de CPU, aunque curiosamente Intel lo intentó en su momento con Enemy Territory: Quake Wars, y el resultado sí que fue sorprendente.

La demo de Enemy Territory: Quake Wars con trazado de rayos fue desarrollada por el grupo de investigación de trazado de rayos de Intel, y como podemos ver en el vídeo adjunto aplicaba a dicho juego un trazado de rayos bastante modesto, aunque resultón. Funcionaba a una resolución de 1.280 x 720 píxeles, y se movía a entre 14 y 29 FPS con una configuración CPU de 16 núcleos y a entre 20 y 35 FPS con una configuración de 24 núcleos (cuatro sockets en aquella época).

Muy interesante, pero este no fue el primero, antes de este vimos también una versión de Quake III con trazado de rayos que funcionaba a 512 x 512 píxeles y 20 FPS con el hardware de la época. Sí, el rendimiento tampoco era bueno, pero la mejora gráfica que ofrecía era notable. La historia del trazado de rayos aplicado a juegos es más rica de lo que muchos creen, y no, no se  limita a los títulos que empezaron a llegar a partir de 2018 tras el anuncio de las GeForce RTX 20.

El trazado de rayos bajo CPU que utilizaba Enemy Territory: Quake Wars estaba optimizado bajo una API específica de Intel, y se diseñó para funcionar únicamente con dichos procesadores. Como he dicho anteriormente, ese trazado de rayos era muy básico tanto por número de rayos como por rebotes, y no es comparable con el que se utiliza actualmente. A nivel de hardware también hemos conseguido un avance enorme gracias a los núcleos especializados en trazado de rayos, y a la ayuda inestimable de la IA aplicada a juegos.