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¿Qué es Ray Tracing?


Recientemente, una demostración de Epic, los fabricantes del motor de juegos Unreal, despertó sus ojos por sus efectos de iluminación fotorrealistas. La técnica es un gran paso adelante para el trazado de rayos. ¿Pero qué significa eso?

Lo que Ray Tracing hace

En pocas palabras, el trazado de rayos es un método que usa un motor de gráficos para calcular cómo las fuentes de luz virtuales afectan los elementos dentro de su entorno. El programa literalmente traza los rayos de luz, usando cálculos desarrollados por físicos que estudian la forma en que se comporta la luz real.

Motores gráficos como Unreal o Unity usan trazado de rayos para generar iluminación realista efectos-sombras, reflejos y oclusiones-sin necesidad de representarlos como sus propios objetos individuales. Aunque es bastante intenso desde el punto de vista del procesamiento, usarlo para representar solo lo que la cámara (es decir, el reproductor) necesita ver en un momento dado significa que puede ser más eficiente que otros métodos más antiguos de simulación de luz realista en entornos virtuales. Los efectos de iluminación específicos se representan en un solo plano bidimensional en la perspectiva del espectador, no constantemente en todo el entorno.

Todo esto se logra con algunas matemáticas estupendamente complejas, tanto en términos de determinar realmente cómo se comporta la luz virtual y cuánto de estos efectos son visibles para el espectador o jugador en un momento dado. Los desarrolladores pueden usar versiones menos complejas de las mismas técnicas para tener en cuenta el hardware menos potente o un juego más rápido y fluido.

El trazado de rayos es un enfoque general de los gráficos en lugar de una técnica específica, aunque ha sido refinado y mejorado constantemente. Se puede usar en gráficos renderizados previamente, como los efectos especiales que se ven en las películas de Hollywood o en motores en tiempo real, como los gráficos que ves en el medio del juego durante un juego de PC.

¿Qué hay de nuevo en Ray Tracing?

La demo que ha recibido recientemente el seguimiento de rayos en las noticias es la que se muestra en el siguiente video, un breve esbozo de Star Wars que involucra a algunos soldados de asalto con un mal momento. Se exhibió en la Game Developer's Conference la semana pasada. Ha sido creado por Epic Games (fabricantes del omnipresente Unreal Engine) en sociedad con NVIDIA y Microsoft para mostrar nuevas técnicas de trazado de rayos.

Fuera de contexto, es solo un video tonto. Pero lo importante es que se renderiza en tiempo real, como un videojuego, no de antemano como una película de Pixar. El video a continuación muestra al presentador haciendo zoom en la cámara a través de la escena con controles en tiempo real, algo que no es posible con gráficos procesados ​​previamente.

Teóricamente, si tu PC para juegos es lo suficientemente potente, puede generar gráficos como ese en cualquier juego usando el nuevos efectos de iluminación de trazado de rayos en la próxima versión de la demostración de Unreal.

La tecnología realmente brilla (¿entendido?) porque esta demo específica incluye muchas superficies reflectantes y con espejos con geometría irregular. Mira la forma en que se refleja el ambiente en los paneles curvos de la armadura cromada del Capitán Phasma. Igual de importante, observe cómo se refleja más difusa y opacamente en la armadura blanca de los soldados de asalto normales. Este es un nivel de iluminación realista que no está disponible en los juegos de hoy.

¿Hará que mis juegos luzcan fabulosos?

Bueno, sí, en circunstancias muy específicas. Este nivel avanzado de trazado de rayos hará que sea más fácil para los videojuegos generar efectos de iluminación más impresionantes, pero en realidad no hace que la estructura poligonal de los gráficos sea más detallada. No aumenta la resolución de las texturas ni mejora la fluidez de las animaciones. En resumen, hará que la iluminación se vea realista, y eso es todo.

La demostración anterior es particularmente dramática porque los desarrolladores eligieron personajes y entornos en los que casi todas las superficies brillan o reflejan la luz. Si utilizas la misma tecnología para representar, por ejemplo, al protagonista de la serie The Witcher montando a caballo por el campo, no verás ninguna superficie mayormente reflectante excepto su espada y quizás algo de agua. Fundamentalmente, las técnicas de trazado de rayos no harán mucho para mejorar la representación de su piel, el pelaje del caballo, el cuero de su ropa, etc.

Los titulares que provenían de esta demostración que afirmaban que daría lugar a "gráficos de películas de gran éxito" eran un poco hipérboles, eso podría ser cierto si estás jugando un nivel en una sala de espejos, pero eso es todo.

Cuando ¿Veré estas cosas en mis juegos?

La demostración de GDC fue un ejemplo de una técnica patentada de rastreo de rayos llamada RTX, que ahora está desarrollando NVIDIA. Está programado para debutar en la próxima serie de tarjetas gráficas GeForce de gama alta, actualmente rumorea que debutará más adelante este año con los números de modelo 20XX. Al igual que otras tecnologías gráficas patentadas, como PhysX de NVIDIA, probablemente no estará disponible para jugadores que usen tarjetas gráficas de otros fabricantes.

Dicho esto, RTX también está utilizando una nueva característica del sistema DirectX API específicamente para trazado de rayos. (llamado raytracing por Microsoft). Por lo tanto, aunque las demostraciones anteriores son una colaboración entre Epic y NVIDIA, no hay nada que impida que los fabricantes de la competencia, como AMD e Intel, creen sistemas similares con resultados similares.

Para decirlo simplemente, verá juegos de PC de alta gama comenzar a utilice estas técnicas hacia finales de 2018 y comienzos de 2019. Los jugadores que inviertan en nuevas tarjetas gráficas en ese momento serán los que más se beneficiarán, pero si ya tiene un sistema de juegos de alta gama, es posible que pueda usar algunos de estos efectos en juegos compatibles con DirectX en su hardware actual.

Debido a los largos tiempos de desarrollo y los objetivos de hardware estático, los reproductores de consolas no verán estos gráficos avanzados hasta que se publique la próxima ronda de consolas de videojuegos en varios años.

Crédito de la imagen: NVIDIA, Epic / YouTube, Guru3D / YouTube


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