Las GeForce RTX 50 utilizan renderizado neural y Mega Geometría, qué son y por qué importan

La historia de las tarjetas gráficas ha estado profundamente ligada a la evolución de los shaders. NVIDIA ha sido una de las grandes impulsoras de los avances a nivel de shaders durante las últimas dos décadas, y con las GeForce RTX 50 ha vuelto a marcar un punto de inflexión gracias a la utilización de los shaders neuronales.

Estos nuevos shaders abren las puertas al renderizado neural, pero antes de profundizar sobre este tema y de descubrir qué es y por qué marca una diferencia tan grande es necesario descubrir cómo hemos llegado hasta aquí.

El primer gran cambio se produjo en 2001 uno con las GeForce 3, que introdujeron los shaders programables, una tecnología que hizo posible el desarrollo de juegos tan avanzados en su momento como DOOM III. En 2003 llegó DirectX 9, y con él aterrizó el lenguaje de shaders de alto nivel. Tuvimos que esperar a 2006 para ver el debut de los shaders unificados y la llegada de DirectX 10, que abrieron las puertas a los shaders de geometría.

En 2009 se lanzó DirectX 11 y llegaron los shaders de computación. Otro de los grandes avances lo vimos más recientemente con los shaders programables de bajo nivel, que debutaron en 2015 con DirectX 12. La última gran renovación se produjo en 2018 con DirectX 12 y el trazado de rayos, que también recurre a los shaders para completar la carga de trabajo que supone.

El renderizado neural llega a las GeForce RTX 50

Con las GeForce RTX 50 NVIDIA ha introducido los shaders neurales. Estos representan el siguiente paso en la evolución de los shaders, y suponen un cambio muy importante, porque permite ejecutar pequeñas redes neurales en los sombreadores para acceder a funciones avanzadas que hace unos años nos habría parecido imposibles:

• Texturas neurales.
• Materiales neurales.
• Volúmenes neurales.
• Campos de radiancia neurales.
• Caché de radiancia neural.
• Rostros neurales.

Para que todo esto funcione es necesario que los shaders neurales se apoyen en los núcleos tensor, algo que hasta ahora era imposible, porque no existía ninguna API gráfica que pudiera acceder a los núcleos tensor. Esto va a cambiar con la introducción de los Vectores Cooperativos en DirectX, que utiliza un nuevo lenguaje de sombreado conocido como Slang para que los desarrolladores puedan introducir técnicas de renderizado neural en sus flujos de trabajo de una manera sencilla y efectiva.

Esas técnicas de renderizado neural pueden sustituir partes de la carga de trabajo que se realiza normalmente en el pipeline gráfico tradicional, mejorando tanto el rendimiento como la calidad de imagen. NVIDIA puso muchos ejemplos durante la demostración que vimos en el CES, y la verdad es que los resultados eran espectaculares, porque no solo mejoraban la calidad gráfica de forma notable, sino que además reducían hasta el tres veces el consumo de memoria.

Con estas técnicas de renderizado neural es posible conseguir un acabado mucho más realista en texturas, materiales, volúmenes y en la radiancia de la iluminación, algo que pudimos ver también en varias escenas de Half-Life 2 RTX.

En este título destacó especialmente la caché de radiancia neural, una tecnología que traza uno o dos rayos y los almacena en una caché dedicada a la radiancia. Una vez hecho esto, es capaz de realizar un proceso de inferencia para conseguir una gran cantidad de rayos y rebotes con los que puede mejorar la calidad y la precisión de la iluminación indirecta en una escena determinada. Con esto mejora la calidad de la imagen, y también el rendimiento.

Los nuevos shaders que utiliza la arquitectura Blackwell se apoyan en una tecnología SER (Shader Execution Reordering) mejorada, y pueden trabajar de forma simultánea con operaciones FP32 e INT32. Los núcleos tensor son el doble de potentes, y son compatibles con INT4  FP4. Estos tipos de operaciones reducen el nivel de precisión, pero a cambio mejoran enormemente el nivel de rendimiento.

Nuevos núcleos RT con Mega Geometría

Las GeForce RTX 50 utilizan núcleos RT de cuarta generación. Estos no solo multiplican por 8 la capacidad de cálculo de intersecciones rayo-triángulo, sino que además incorporan avances importantes que podemos agrupar alrededor de dos grandes claves: optimización del trazado de rayos aplicado a cabellos y Mega Geometría.

Para mejorar el trazado de rayos aplicado al pelo NVIDIA ha introducido las «esferas barridas lineales», que se integran en zonas clave para el renderizado de cada cabello y permiten una representación geométrica más eficiente del pelo, reduciendo con ello el consumo de memoria sin comprometer la calidad gráfica.

La Mega Geometría es la respuesta de NVIDIA a la creciente carga geométrica en juegos, un avance que hace que cada vez sea más complicado aplicar trazado de rayos de alta calidad. Actualmente los juegos mueven miles de millones de polígonos, una cifra que supone un desafío, y a la que Blackwell ha dado respuesta con esta nueva tecnología, que permite utilizar mallas de polígonos en alta resolución, un enfoque que recuerda a Nanite, una de las grandes estrellas del Unreal Engine 5.

Al aplicar Mega Geometría se utiliza un proceso de agrupamiento y de compresión por hardware mucho más eficiente, lo que hace que ya no sea necesario recurrir a mallas proxy de baja resolución. De esta manera se mejora la calidad gráfica y el rendimiento incluso en juegos con una alta complejidad a nivel de geometría. Los núcleos RT de cuarta generación mantienen además el motor de intersección de cuadros y el motor de opacidad de micromapas.