El trazado de rayos (path tracing) es una técnica de renderizado que simula con gran precisión el comportamiento de la luz en un entorno tridimensional, permitiendo generar imágenes de calidad fotorrealista. Tradicionalmente, esta técnica ha sido utilizada en la industria del cine y la visualización debido a su altísimo costo computacional, lo que dificulta su aplicación en tiempo real, especialmente en entornos tan demandantes como los videojuegos. Intel, con su compromiso constante hacia la innovación en gráficos y computación visual, ha logrado importantes avances para llevar el trazado de rayos a un nivel nunca antes visto: el renderizado en tiempo real de una escena animada con un billón de triángulos a 30 cuadros por segundo en resolución 1440p, utilizando su GPU Intel Arc B580. Este logro representa no solo un avance tecnológico, sino un preludio del futuro en gráficos interactivos con calidad cinematográfica. Uno de los principales desafíos al implementar el trazado de rayos en tiempo real es la enorme carga de procesamiento que requiere, especialmente en escenas con una geometría extremadamente compleja.
Un billón de triángulos ilustran una cantidad de detalle que supera por mucho los estándares actuales de la industria, incluso en los juegos AAA más demandantes. La escena denominada "Jungle Ruins" (Ruinas en la Jungla) creada para esta investigación, no solo es masiva en cantidad de datos, sino que incorpora animaciones dinámicas, diversidad en la vegetación y un entorno abierto que emula las características de un juego de mundo abierto a escala realista. Intel ha abordado esta carga mediante una combinación de avances técnicos en hardware y software. En el nivel de hardware, la arquitectura de la GPU Intel Arc B580 está optimizada para acelerar el ray tracing, proporcionando unidades especializadas para cálculos de intersección de rayos y manejo eficiente de estructuras de datos necesarias para organizar y acelerar la búsqueda de colisiones en la escena. Sin embargo, la verdadera innovación radica en las técnicas de software que permiten manejar y actualizar dinámicamente la geometría animada durante la ejecución, evitando los cuellos de botella asociados con la actualización de estructuras de aceleración a nivel global.
Para gestionar esta complejidad, Intel implementó una estrategia de particionado de la estructura de aceleración que divide la escena en fragmentos manejables, o AS fragments, los cuales pueden actualizarse de forma independiente. Esto permite que la animación de millones de instancias de mallas, como las hojas y ramas de la vegetación, se procese sin tener que reconstruir constantemente toda la estructura, ahorrando tiempo de computación y permitiendo que los rayos puedan trazarse rápidamente para cada cuadro. Por otra parte, para combatir el principal problema asociado al uso de solo un rayo por píxel (1spp - un sample por pixel) y un rayo por rebote, que es la generación de ruido visual significativo, Intel ha desarrollado modelos avanzados de denoising (eliminación de ruido) y supersampling basados en redes neuronales convolucionales spatiotemporales. Estas técnicas analizan la imagen con ruido y la reconstruyen generando una imagen final de alta calidad, preservando detalles y evitando los artefactos visuales habituales en las técnicas tradicionales. La evaluación de la calidad visual es fundamental cuando se aplican estas técnicas para asegurarse de que la experiencia final cumpla con los estándares perceptuales de los usuarios finales.
Para ello, Intel ha creado un innovador métrico de calidad de video que utiliza un espacio de características perceptuales basado en una red 3D-CNN, calibrado con datos subjetivos obtenidos de estudios con usuarios. Esto permite medir diferencias sutiles en la calidad visual que otras métricas convencionales no capturan, especialmente en el dominio de animaciones y escenas con iluminación compleja. La creación del contenido utilizado en este proyecto, la escena “Jungle Ruins”, representa un avance en la generación procedural de contenido para entornos altamente detallados y dinámicos. A partir de técnicas avanzadas de generación procedural, combinadas con estrategias de particionado y ordenación espacial, el equipo de Intel pudo mantener manejable la enorme cantidad de datos sin comprometer la calidad visual o el realismo de la escena. Esto es crucial para el desarrollo de futuros juegos y aplicaciones que requieran mundos abiertos con una fidelidad gráfica extrema.
La perspectiva que abre el trazado de rayos en tiempo real con un billón de triángulos es extraordinaria. Esta tecnología permite a los creadores de contenido visualizar y experimentar ambientes con iluminación natural y efectos secundarios como sombras suaves, reflejos rebotados y caústicas directamente en tiempo real, sin depender de renders offline que pueden tardar horas o días en producir una sola imagen. Además, este avance también tiene implicaciones en realidad virtual, realidad aumentada y simulaciones científicas, donde la precisión y realismo en la iluminación son esenciales. A nivel industrial, el uso de estas tecnologías puede reducir significativamente los costos de producción al simplificar las etapas de diseño y revisión artística. Al contar con una representación fotorrealista en tiempo real, los equipos creativos pueden tomar decisiones informadas al instante, evitando el re-renderizado constante y acelerando así los ciclos de desarrollo.
Intel, a través de su laboratorio Visual Compute y Graphics, ha demostrado que la combinación de investigación avanzada en gráficos con ingeniería de software y hardware es clave para superar barreras que tiempo atrás parecían insalvables. El trazado de rayos en tiempo real con un billón de triángulos es sin duda un hito que marca el comienzo de una nueva era para la industria gráfica. Los resultados obtenidos en la plataforma Intel Arc B580 indican que el futuro de los gráficos en tiempo real estará dominado por técnicas que integran inteligencia artificial, optimización computacional y una profunda comprensión de la percepción visual humana. En conclusión, el avance presentado por Intel muestra que la ambición de alcanzar gráficos interactivos de calidad cinematográfica es ya una realidad tangible. El trazado de rayos en tiempo real, incluso en su aplicación a escenas extremadamente complejas y dinámicas, está cada vez más cerca de ser accesible para la industria del entretenimiento, la simulación y otras áreas que demandan experiencias visuales profundamente inmersivas y realistas.
Con la evolución continua de hardware y algoritmos, es posible que en un futuro no muy lejano, juegos y aplicaciones con billones de triángulos y efectos de iluminación natural sean estándar en el mercado. Este desarrollo representa un paso fundamental hacia esa visión, consolidando a Intel como un actor clave en la transformación tecnológica del renderizado gráfico.
