Ray Tracing: tudo o que você precisa saber sobre essa tecnologia

Se você curte games e é curioso para saber como eles funcionam, certamente já ouviu falar de Ray Tracing. Essa tecnologia se trata de uma técnica de iluminação que traz um visual realista para ambientes virtuais. Uma placa gráfica de qualidade pode utilizar o Ray Tracing para fazer o usuário se sentir como se estivesse dentro do game. O Ray tracing tenta exibir a luz da mesma forma que no mundo real.

Compreender a forma que o Ray Tracing funciona ajuda sua plataforma de games (seja ela o PC ou um console específico) a rodar os games no nível máximo de qualidade. Neste artigo iremos conhecer um pouco mais a fundo o que é e como essa técnica é utilizada no mundo da computação gráfica e dos jogos eletrônicos.

Luz virtual

Computação gráfica pode parecer um assunto complicado de explicar mas, acredite, o Ray Tracing é mais simples do que parece. Como mencionamos anteriormente, a tecnologia tenta simular a forma como a luz funciona no mundo real. Ao invés de criar luz de forma pré-programada para cenas nos games, o Ray Tracing traça o caminho da luz simulada. Ou melhor, milhões de luzes simuladas, ou fótons. É como se, em uma pintura, o artista desenhasse cada raio de luz da cena ou paisagem para criar o efeito de simulação mais próximo da realidade.

A luz rebate em objetos conforme ela se move e interage com suas propriedades. Por exemplo, se ela reflete de uma superfície verde brilhante, a sua cor pode mudar. Essa é essencialmente a forma como a luz funciona na vida real. Uma partícula de luz parte de um ponto de de origem e viaja ao longo do caminho até que ela interage com um objeto, quando seu trajeto é determinado pelas propriedades do objeto. Por exemplo, um objeto denso e preto pode absorver a luz ou um espelho pode refleti-la totalmente.

A similaridade do Ray tracing com a vida real faz com que essa seja uma técnica de renderização 3D extremamente realista, fazendo com que mesmo games com pouco nível de detalhes como Minecraft tenham um visual quase fotorrealista em certas condições. Porém, existe apenas um problema: o comportamento da luz é difícil de simular. Mesmo os consoles da nova geração como o Xbox Series X e o PlayStation 5 irão ter seus hardwares postos ao limite para garantir o máximo de desempenho com a tecnologia do Ray Tracing.

Recriar a forma que a luz realmente funciona no mundo é complicado e consome muitos recursos, precisando de um grande poder computacional. A maior parte dos games que utilizam Ray Tracing usam uma combinação de técnicas de iluminação tradicionais (chamadas de rasterização), e reservam o uso do Ray Tracing verdadeiro apenas para superfícies específicas como poças e metais. Um ótimo exemplo disso é Battlefield V. É possível ver o reflexo das tropas na água, de terrenos em aviões, e até mesmo o reflexo de explosões na pintura de um carro. A grande maioria dos motores gráficos 3D modernos podem exibir reflexões de qualidades, mas não no nível de detalhe visto em Battlefield V.

A luz simulada pelo Ray Tracing pode criar sombras muito mais realistas em cenas escuras ou muito iluminadas. Por essa razão, conseguir esse mesmo resultado sem o uso da tecnologia é algo extraordinariamente difícil. Os desenvolvedores apenas conseguem “fingir” através do uso controlado e cuidado de fonte de luzes previamente criadas. Isso toma muito tempo e demanda muito esforço e, mesmo assim, o resultado nem sempre é satisfatório.

Alguns games fazem uso completo do Ray Tracing na sua iluminação global, aplicando a técnica em toda a cena. Porém, essa é a abordagem mais cara em termos computacionais e precisa de uma placa de vídeo moderna e poderosa para executar da forma apropriada. Um game que faz isso é Metro Exodus, mesmo que seja de forma imperfeita. No game podemos ver como a luz reage com as armas, superfícies e até mesmo com os galhos das árvores, em uma simulação que se aproxima da realidade.

Por causa disso, utilizar a técnica de Ray Tracing parcialmente em sombras ou superfícies reflexivas é uma alternativa tão popular. A nova tecnologia da DLSS (Deep Learning Super Sampling, “Super amostragem por aprendizado profundo”, em inglês) da NVIDIA tenta preencher os “buracos” que existem nos games que utilizam poucos raios de luz para iluminação, criando uma cena quase inteiramente feita por Ray Tracing. A técnica utiliza amostragem de raios de luz (e a forma como eles se comportam em superfícies) e, através de um pouco de matemática, gera novos raios e reflexos em tempo real sem custo extra para a placa gráfica.

O hardware por trás do Ray Tracing

Para lidar com essas implementações, a geração de placas gráficas RTX da NVIDIA introduziu um hardware criado especificamente para o Ray tracing. A nova arquitetura da placa gráfica usa os RT Cores da empresa para lidar com a técnica em tempo real. Esses novos núcleos possuem um poder de processamento muito maior que o visto na geração anterior, a GTX.

Esses núcleos não são estritamente necessários para a aplicação do Ray Tracing, uma vez que os efeitos da técnica podem ser executados nas placas gráficas da série GTX 10 e 16, embora sejam muito menos capazes do que as placas RTX de primeira linha com núcleos RT. Um dos grandes focos da linha de placas RTX da NVIDIA é justamente no aprimoramento da técnica de Ray Tracing, com um desempenho muito superior à série GTX anterior.

Por não serem otimizadas para este fim, até as mais poderosas placas gráficas GTX, como a 1080 Ti, lutam com jogos com Ray Tracing com resolução acima de 1080p. Já a RTX 2080 Ti, a placa gráfica mais poderosa do mundo, com 68 núcleos RT, é capaz de rodar Battlefield V a 80fps em Full HD. Se o jogador pretender elevar a resolução para 4K, entretanto, a taxa de quadros será reduzida. Por essa razão, as placas RTX precisam executar os games com taxas de framerates mais baixas para garantir um desempenho satisfatório com o uso do Ray Tracing.

Mas não se preocupe, pois existe uma “luz” no fim desse túnel de problemas. O método de Ray Tracing da NVIDIA não é a única opção disponível para simular iluminação em ambientes virtuais. Há também os efeitos de pós-processamento “path tracing” que oferecem visuais comparáveis sem ter o mesmo custo computacional. Porém, estes últimos ainda precisam de alguns ajustes para serem utilizados em larga escala pelas placas gráficas.

No entanto, se você curte visuais incríveis e que se aproximam cada vez mais da realidade, você ainda desejará uma placa gráfica poderosa para fazer Ray Tracing, não importa a implementação. A boa notícia? Quanto mais popular essa técnica se torna e quanto mais desenvolvedores criam formas de aperfeiçoá-la, mais ampla é a variedade de hardware com preços mais acessíveis ao consumidor.

Coloque o poder do ray tracing no seu PC com as placas NVIDIA RTX

A NVIDIA tem no mercado uma linha de GPUs que suportam a tecnologia RTX, para trazer mais realismo aos seus jogos. A primeira opção que recomendamos é a GALAX GeForce RTX 2060 Super, uma placa com ótimo valor para quem está começando no mundo do ray tracing. Com 8 GB de memória GDDR6, este modelo requer um computador com Windows 10, pelo menos 8 GB de memória RAM e 1,5 GB de armazenamento, uma placa-mãe com slot PCIe x16, duas baias livres no gabinete e uma fonte que tenha ao menos 550 W de potência, com conector de alimentação complementar de 8 pinos. Você encontra a GALAX GeForce RTX 2060 Super a partir de R$ 3.817 na Amazon.

Outra recomendação é a Gigabyte GeForce RTX 2070 Super Windforce OC, cujo processador é 26% mais rápido que a RTX 2060, com os mesmos 8GB de memória GDDR6. Um diferencial dessa placa é o sistema Windforce, que se constitui de 3 ventiladores girando em sentidos opostos, intercalados. Assim, o fluxo de ar quente é espalhado para os dois lados da placa, melhorando a dissipação do calor dentro do gabinete.

Para utilizar essa GPU, você precisa de um PC com Windows 10, mínimo de 8 GB de RAM e 1,5 GB de armazenamento livre, placa-mãe com slot PCIe x16 disponível, duas baias livres no gabinete e fonte com pelo menos 650W, com um conector de alimentação complementar de 8 pinos e outro de 6 pinos. A Gigabyte GeForce RTX 2070 Super Windforce OC pode ser encontrada a partir de R$ 4.702 na Amazon.

E se você procura o máximo de performance e realismo, recomendamos a GALAX GeForce RTX 2080 Super WTF, com 8GB DDR6 de memória RAM. Seu uso requer o sistema operacional Windows 10, mínimo de 8 GB de memória RAM e 1,5 GB de armazenamento, placa-mãe com slot PCIe x16, dois slots livres no gabinete e uma fonte com pelo menos 650W, com um conector de alimentação complementar de 8 pinos e outro de 6 pinos. A GALAX GeForce RTX 2080 Super WTF pode ser encontrada a partir de R$ 6.633 na Amazon.

E você, já está preparado para a beleza do ray tracing nos jogos? Qual título você mais quer ver funcionando com a tecnologia? Escreva nos nossos cometários!

Fonte: Trusted Reviews