O que é ray tracing e como essa tecnologia na GPU deixa os jogos mais realistas
Entenda como funciona a tecnologia ray tracing, que usa traçados de raios de luz para criar imagens em 3D mais realistas nos jogos e animações
Ray tracing é uma tecnologia de renderização gráfica que usa traçados de raios para criar efeitos de luz mais realistas. A técnica está presente em GPUs modernas e melhora o aspecto visual de jogos e animações.
Placas de vídeo potentes podem executar com eficiência os cálculos matemáticos usados no ray tracing. Antes, a tecnologia era restrita a efeitos visuais no cinema e outras aplicações que não exigiam renderização em tempo real. Entenda, a seguir, o funcionamento do ray tracing e como ele é aplicado em games.
Índice
Como funciona o ray tracing na GPU?
O ray tracing usa o poder de processamento da GPU para simular o comportamento da luz em tempo real durante a renderização de uma imagem. O objetivo é tornar os reflexos, refrações e iluminações de gráficos 3D mais realistas.
O processo de ray tracing se inicia com o lançamento de raios de luz a partir de uma câmera virtual, que representa a visão do usuário, para um alvo tridimensional, que é iluminado por uma fonte de luz simulada.
Quando um raio de luz atinge o alvo, pode ser bloqueado por um objeto, gerando uma sombra; ou ser refletida em outros objetos próximos, como poças de água ou itens reflexivos. O raio de luz também pode passar por barreiras transparentes, como vidros de janelas ou gotas de chuva, o que causa a refração.
A tecnologia de ray tracing substitui técnicas mais simples de renderização de imagem, como a rasterização, que forma imagens bidimensionais pixel a pixel; e o mapeamento de texturas estáticas que imitam objetos tridimensionais em uma imagem 2D.
Quando o ray tracing foi inventado?
O ray tracing é usado em computação gráfica desde a década de 1970, principalmente em animações e efeitos visuais no cinema.
Produções como Exterminador do Futuro 2 (1991), Jurassic Park (1993) e Carros (2006) adotaram ray tracing para tornar as imagens mais realistas. Nessas aplicações, um computador potente executava as simulações durante a renderização dos vídeos, e o processamento gráfico só era concluído depois de horas ou dias.
Por que só algumas placas de vídeo têm ray tracing?
Os cálculos usados no ray tracing são muito complexos, por isso, os chips gráficos devem ter uma arquitetura otimizada para lidar com a simulação dos raios de luz em tempo real.
É tecnicamente possível processar ray tracing em GPUs mais simples, mas apenas em resoluções baixas ou com um tempo de processamento elevado, o que tornaria inviável seu uso em jogos.
Em geral, placas de vídeo que suportam ray tracing têm núcleos de GPU dedicados. As GPUs da Nvidia com microarquitetura Turing foram as primeiras de uso doméstico com RT Cores (Ray Tracing Cores). Os chips mantinham os núcleos CUDA para rasterização e processamento gráfico de uso geral (GPGPU).
Quais placas de vídeo suportam ray tracing?
A Nvidia suporta ray tracing nativo desde 2018 com a família GeForce RTX 20, baseada na arquitetura Turing, que incluiu núcleos próprios de ray tracing (RT Cores). Placas de vídeo anteriores, como a família GTX, executavam apenas ray tracing por emulação.
A AMD trouxe suporte ao ray tracing em tempo real na família Radeon RX 6000, lançada em 2020, nos modelos RX 6800, RX 6800 XT e RX 6900 XT. Posteriormente, a tecnologia foi lançada em GPUs mais simples, como a RX 6600.
Consoles mais novos também suportam ray tracing, como o PlayStation 5, o Xbox Series X e o Xbox Series S. Esses videogames usam a mesma arquitetura Big Navi da família AMD Radeon RX 6000.
Qual é a diferença entre ray tracing e ray casting?
Ray tracing e ray casting são atualmente sinônimos no contexto de computação gráfica e se referem ao método de renderização que gera imagens tridimensionais a partir de simulação de raios de luz.
O que é renderização de imagem?
Renderização de imagem é um processo da computação gráfica que transforma um conjunto de instruções em uma imagem 2D ou 3D. É a base de técnicas como o ray tracing, o shading e o anti-aliasing.
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