Ray Tracing, más allá de reflejos bonitos en video juegos
El Ray Tracing ha estado muy de moda en los últimos años. Ha generado gran expectación entre consumidores y expertos debido a la apertura de su tecnologÃa RT. Esta tecnologÃa aunque no es nueva, si que resulta relevante en los próximos años.
Desde la década de los 60 se realizaron imágenes generadas por computadora con algoritmos para el trazado de rayos en escala de grises y fue hasta la década de los 80 en la que se introdujeron técnicas para reflexión y refracción de luz. Esos algoritmos resultaban complejos en esa generación. Luego en 1985 Robert Cook realiza optimizaciones al algoritmo de trazado de rayos. Para ello implementó técnicas de muestreo y el Método Montecarlo. Este último se usa en matemáticas, aproxima funciones complejas, no ofrece precisión, pero si buenas bases y porcentajes de confiabilidad para esbozar el resultado esperado.
¿Entonces cuál es la novedad en el RayTracing?
Lo novedoso se presenta cuando en 2013 Nvidia apuesta por el cálculo de trazado de rayos mediante sus tarjetas gráficas para otorgar mayor foto realismo en comparación con las técnicas que calculan fuentes de luz estática, con la cual se puede predecir las sombras, luminosidad y alteración del color en superficies, más sin embargo no ofrece el mejor efecto en luces dinámicas .

Diferencias entre Rasterizado y Ray Tracing
La imagen anterior evidencia la diferencia entre el método de rasterización y trazado de rayos. Con RT se aprecian más los detalles de contraste en la imagen, debido a las luces . El trazado de rayos computa pÃxel por pixel, entre la fuente de luz, los objetos, su distancia y el color irradiado. Una forma simple de expresar el método de rasterizado es verlo como un reflejo de sombras o colores, de forma lineal, según la geometrÃa de la figura afectada y por el contrario RT no calcula un segmento mayor de pixeles de manera lineal, sino que calcula pixel por pixel , la distancia de irradiación y la variación del color, con ello también se consiguen los efectos de sombras dinámicas, reflexión, refracción y luz difusa.
Para el año 2013 ya se estaba usando trazado de rayos por computadora en la pelÃcula Monsters Inc University. Esto agregó una dinámica de luces más realista y solo hablando de lo dinámico (el realismo no era el objetivo). En los años siguientes Nvidia mejoro la técnica y la tecnologÃa por Hardware para clientes corporativos. Y en 2019 con la primera lÃnea de gráficas RTX Nvidia implementó el trazado de rayos para el consumidor casual, enfocado a video juegos.
Lo interesante de esa primera generación de graficas bajo el prefijo RTX, es el hecho de poder calcular trazado de rayos en Tiempo Real (muy cercano al real). Aunque sus primeras implementaciones solo arrojaban mejoras en unos pocos reflejos o contadas luces dinámicas el futuro resulta prometedor para esta tecnologÃa.
¿Qué es lo prometedor en RT si solo incluye reflejos en los video juegos?
Lo interesante del RT para cálculo en Tiempo Real abarca algunos aspectos como; foto-realismo para el manejo de luces globales. Simulación de millones o billones de partÃculas. Menor coste por tiempo de renderizado de pelÃculas animadas y efectos especiales.
Este avance propone mayor complejidad de más elementos calculados en menor tiempo y se ha dado por la optimización de los algoritmos mediante métodos de predicción matemática y a la miniaturización del Hardware, con lo cual se pueden hacer procesadores menos complejos en arquitectura para la simulación de partÃculas y con mayor densidad de transistores para mayores operaciones por segundo.
¿Qué es lo siguiente para el Trazado de Rayos?
Lo siguientes es la construcción de Hardware más potente para el cálculo de escenas más complejas; además por inteligencia artificial se podrÃa reducir la cantidad de elementos a calcular, realizando re-escalado de imágenes o aplicando modelos predictivos a las escenas. Esta tecnologÃa también podrÃa estar en la realidad virtual, otorgando mayor detalle a la geometrÃa del espacio y logrando una mayor inmersión.
Autor: Andrés Sebastián Barriga Urzola
Editor: Carlos Iván Pinzón Romero
Código: UCCG-72
Universidad: Universidad Central
FUENTES:
Fundación Wikimedia, Inc. (2021) , Trazado de rayos.  Fundación Wikimedia, Inc.
https://es.wikipedia.org/wiki/Trazado_de_rayosFundación Wikimedia, Inc. (2021) , Ray tracing (graphics).  Fundación Wikimedia, Inc.
https://en.wikipedia.org/wiki/Ray_tracing_(graphics)Fundación Wikimedia, Inc. (2021) , Método de Montecarlo , Fundación Wikimedia, Inc.
https://es.wikipedia.org/wiki/Método_de_MontecarloYoigo. (2021) , 2 , [Imagen] , Yoigo , https://bloygo.yoigo.com/embed/9dbcc322f34dd2a33331b9c988cfe723fbfa9001577449502/2.webp?imagick=1&size=750
Es interesante la evolución de la generación de imágenes por computadoras, con la optimización de estos algoritmos en el trazado de rayos ,además que una parte importante es el desarrollo del hardware. El RT es un avance en el camino de la generación de imágenes foto-realistas , además de su aplicación en campos como la realidad virtual.
El articulo es claro e interesante , podrÃan incluirse mas ejemplos y mayor profundidad sobre el funcionamiento del RT.