Sobre Forza y su Ray Tracing en Xbox y PC

Esta entrada no es más que un aclaratorio ante la polémica de mi post en HardZone sobre el Forza Motor Sport de Xbox Series y su «falta» de Ray Tracing.

Dos tipos de Ray Tracing

Una de las cosas que personalmente más me molestan es como los departamentos de marketing con tal de vender tarjetas gráficas, por un lado, y consolas de nueva generación por otro, han conseguido que el significante Ray Tracing se encuentre completamente desvirtuado y es aquí donde empieza el problema.

• Ray Tracing es un algoritmo que sirve para generar una imagen en 3D generada por ordenador desde el primer hasta el último píxel.
• Ray Tracing también hace referencia a una serie de técnicas de postprocesado en el que se utiliza el algoritmo sobre una escena ya procesada pòr rasterización para calcular los efectos de iluminación indirecta. Es decir, aquellos que se producen cuando una fuente de luz incide sobre otra.

Debido a que a la hora de renderizar una escena solo con iluminación indirecta, la rasterización varias órdenes de magnitud más rápida que con el Ray Tracing, todo el hardware gráfico se adaptó a este algoritmo. Sin embargo, con el paso del tiempo se ha hecho necesaria mayor precisión en la iluminación y se ha llegado al punto en que es necesario que la iluminación indirecta se pueda generar en tiempo real.

¿La solución a la que se ha llegado? Al llamado Ray Tracing híbrido donde se combina rasterización y un poco de Ray Tracing para solucionar ciertos efectos visuales como ahora:

• Reflejos sobre los objetos.
• Sombras.
• Iluminación Global.
• Oclusión ambiental.

Y un largo número de efectos relacionados con la iluminación indirecta donde se consigue una mayor precisión visual. Por desgracia se necesita hardware especial para ejecutar estos algoritmos en forma de unidades de intersección (RT Cores o Ray Accelerator Units) y una gran potencia de cálculo y aunque parecen muy bonitos sobre el papel, esconden un oscuro secreto.

El truco del Ray Tracing híbrido

Si miramos tanto el pipeline de Vulkan para el Ray Tracing como su homónimo para DirectX 12 Ultimate veremos que es posible tunear el trazado de rayos a niveles ridículos.

En un sistema de Ray Tracing real, el rayo rebotaría n veces por los diferentes objetos de la escena, modificando levemente su valor de color en cada uno de ellos hasta salir de pantalla o en algunos casos encontrarse con un cociente de refracción muy bajo y que el objeto genere una fuente de luz muy pequeña. Obviamente, esto requiere mucha potencia y es inviable a tiempo real incluso en centro de datos equipados con decenas de las tarjetas gráficas más potentes del mercado trabajando en paralelo.

Pensad en el sistema de Ray Tracing real como un jugoso y sano zumo de naranja.

En cambio, el Ray Tracing híbrido es un refresco de naranja, el cual anunciarán que contiene un porcentaje de zumo, pero todos sabemos que no lo es. Y aquí es importante tener en cuenta el pipeline, el cual es el siguiente:

La trampa aquí es que por cada resultado en la intersección tenemos que especificar explícitamente no solo el tipo de programa shader con el que el rayo modificará el objeto con el que impacto, sino que además puedes escoger si se genera dicho shader. Es decir, puedes hacer lo que se llama cherry picking y seleccionar a dedo que efectos se hacen y cuáles no en cada escena, a que objetos afectan e incluso desactivarlo en ciertas partes de un nivel si le interesa al desarrollador.

Así pues, puedes decir a nivel de marketing que tu juego tiene Ray Tracing, aplicarlo en una pequeña parte de un nivel donde hace que no se pierda el rendimiento. Técnicamente, no vas a mentir si tu juego usa Ray Tracing, de la misma manera que Coca-Cola no miente cuando te dice que la Fanta lleva zumo de naranja.

El Ray Tracing en Forza Motor Sport para Xbox Series

Retomando el tema, hace unos días publique una noticia en HardZone cuyo titular fue el siguiente:

Hasta el momento estamos esperando un correo electrónico por parte de Microsoft con la corrección. Sin embargo, no han dudado en poner en el FAQ del juego la información correspondiente. ¿Me han llegado órdenes de corregir el artículo? En absoluto, pero es que Xbox no se ha puesto en contacto con nosotros y tan pronto como muestren la versión de Xbox funcionando con Ray Tracing y no la de PC, entonces haremos la corrección correspondiente a la información.

El Ray Tracing no es lo suficientemente bueno

Debido a que la iluminación indirecta no estaba al alcance de los sistemas de videojuegos, los artistas han acabado generando, a través de iluminación precocinada y sus conocimientos, entornos que funcionando solo por rasterización y trucos muy bien hechos acaban dando mejores resultados que una escena donde toda la iluminación indirecta se genera por Ray Tracing híbrido.

Y cuando decimos mejor, nos referimos a que para conseguir la misma definición gráfica acaba siendo necesaria mucha más potencia visual. El problema es que para dar el salto al Ray Tracing híbrido al completo se necesitan cambios más profundos en el hardware y la API utilizada. Hay muchas tecnologías en las NVIDIA RTX 40 y las RX 7000 que van a ser ineditas en consolas durante años, que van en ese sentido y que Forza Motor Sport en PC va a aprovechar.

Es decir, la versión para ordenador, cuando esté completa para 2023, debido a que es el juego con el que Microsoft esta desarrollando su futuro DirectX no se reducirá a cuatro efectos de reflejos en momentos concretos en la carrocería del coche. Tal será la diferencia que muchos se preguntarán si realmente la versión de Xbox tiene Ray Tracing o no. Aunque claro, hasta aquí puedo contar.