Ray Tracing en Tiempo Real: Nvidia RTX vs AMD Radeon RX

La tecnología del Ray Tracing en tiempo real hace una simulación de la luz en las escenas donde se generan efectos de iluminación, reflejos y sombras. Antes esto sólo era posible fuera de tiempo real por la alta complejidad y la necesidad de cálculos, como las construcción de jerarquías de volumen delimitador (BVH) que son estructuras de datos avanzada ampliamente utilizadas en gráficos por computadora, especialmente en algoritmos de trazado de rayos, pruebas de intersección rayo-triángulo, filtrado de ruido, entre otros cálculos.  

El trazado de rayos (Ray Tracing) según Chamizo (2024), “consiste en seguir la trayectoria de rayos de luz virtuales para construir reflejos y sombras” (p. 1).  

Las actuales arquitecturas aceleran estas tareas con hardware dedicado especialmente Nvidia (a partir de Turing, series 2000) integran núcleos RT que aceleran las intersecciones de rayos y la traversión de BVH, liberando a los shaders tradicionales.

Figura1 
Unidades de computo

Nota. Uso de unidades de cómputo en un fotograma de Metro Exodus con ray tracing. En una GPU Pascal (GTX 1080 Ti) se saturan los shaders FP32 (gris). En Turing sin RT Cores (RTX 2080 sin RT) aparecen también núcleos INT32 (púrpura). Con RT Cores y DLSS activos (RTX 2080) gran parte de la carga pasa a los RT Cores (morado) y Tensor Cores (verde), reduciendo drásticamente el tiempo de cuadro. Adaptado de NVIDIA, s.f., Ray Tracing Technologies. https://www.nvidia.com/es-la/geforce/news/geforce-gtx-dxr-ray-tracing-available-now/

FP32 Cores: Son las unidades general-purpose (los núcleos CUDA en NVIDIA) que ejecutan operaciones de punto flotante normales: sombreado (shaders), física, cálculo de iluminación no especial, transformaciones de vértices, etc. 

INT32 Cores: Ejecutan operaciones enteras (contadores, índices, operaciones lógicas, partes del motor de juego que usan enteros, ciertos kernels de computación). 

RT Cores (Ray Tracing cores): Hardware dedicado para acelerar trazado de rayos, Se encargan de operaciones clave del ray tracing cómo el BVH traversal, hacen posible ray tracing en tiempo real porque resuelven esas pruebas geométricas mucho más rápido que hacerlo solo con los núcleos genéricos. 

Tensor Cores: Núcleos especiales para multiplicaciones y acumulaciones matriciales (GEMM) optimizadas para redes neuronales y algoritmos de IA. Usados por tecnologías como DLSS, denoisers por IA, inferencia de redes dentro del pipeline gráfico o en cargas de IA. 

Por otra parte, AMD incorporó en RDNA2 (serie Radeon RX 6000) aceleradores de rayos (“Ray Accelerators”) encargados de las intersecciones rayo-triángulo y cálculo de bounding boxes (identificar y localizar objetos en una imagen o video). Pero en contraparte con Nvidia la traversión BVH completa aún corre en los shaders normales (no asíncronos), lo que impone una caída de rendimiento notable. 

En la Figura 1 se puede observar cómo NVIDIA combinando RT Cores y Tensor Cores (para IA/DLSS), una GPU Turing puede ejecutar Metro Exodus con un rendimiento 2–3 veces mayor que una GPU Pascal equivalente.

Implementación Nvidia (RT Cores y DLSS) 

Las tarjetas Nvidia GeForce RTX (arquitecturas Turing, Ampere y Ada Lovelace) usan núcleos dedicados de ray tracing y núcleos Tensor para IA. Los RT Cores calculan intersecciones BVH y rayo-triángulo a nivel de hardware, mientras los Tensor Cores se ocupan de tareas de IA como el filtrado de ruido y el escalado de imagen. Con esta combinación, las RTX ofrecen trazado de rayos completo y efectos avanzados (reflejos, sombras, iluminación global) manteniendo altas tasas de FPS. 

Figura 2 
Técnicas

Técnicas de trazado de rayos (Ray Tracing Techniques). Adaptado de Ray Tracing, Respuestas a Tus Preguntas: Tipos de Ray Tracing, Rendimiento en las GPU GeForce y Más (sección “Tipos de Ray Tracing, rendimiento…,” s.f.), NVIDIA. Recuperado de https://www.nvidia.com/es-la/geforce/news/geforce-gtx-dxr-ray-tracing-available-now/

Además, Nvidia implementa DLSS, una tecnología de superresolución basada en IA que aumenta los FPS y mejora la calidad de imagen. DLSS (versión 2/3/4) reconstruye una imagen de alta resolución a partir de una base más baja usando datos temporales y de movimiento, e incluso puede generar fotogramas intermedios. En resumen, todas estas nuevas tecnologías ayudan a recuperar muchos fotogramas perdidos por el ray tracing, agregando fotogramas generados por IA. Como el DLSS3 que puede hasta duplicar los FPS. 

Implementación AMD (Ray Accelerators y FidelityFX) 

Las GPU AMD Radeon RX de última generación (RDNA 2 y RDNA 3) incorporan hardware de ray tracing en forma de Ray Accelerators en cada Compute Unit. Pero a comparación de Nvidia no existe algo equivalente a los Tensor Cores. En compensación para la caída de rendimiento tienen una tecnología llamada FidelityFX Super Resolution (FSR) que cuenta con 3 versiones (1.0, 2.0, 3.0) los cuales hacen algoritmos avanzados de escalado y generación de fotogramas, de esta manera aumentan los FPS.

Según AMD (s.f.), “la tecnología avanzada de interpolación de generación de cuadros, al utilizarse con AMD FidelityFX Super Resolution (FSR) 3, inserta un cuadro entre los existentes, lo que permite hasta el doble de velocidad de cuadros en los juegos compatibles” (párr. 3). 

AMD FidelityFX Super Resolution

AMD ya está trabajando en un próximo conjunto de tecnologías: 

Figura 3 
Original Frame (fotograma 1).

Nota. Imagen tomada de AMD FidelityFX Super Resolution (FSR) (s.f.). Recuperado el 15 de agosto de 2025, de https://www.amd.com/en/products/graphics/technologies/fidelityfx/super-resolution.html 

Figura 4 
Original Frame (fotograma 2). 

Nota. “Almacenamiento en caché de radiancia neuronal: aprende dinámicamente y luego predice cómo se propaga la luz a través de una escena, brindando una iluminación global eficiente en tiempo real.” (Adaptado de AMD FidelityFX Super Resolution (FSR), s.f.). Recuperado de https://www.amd.com/en/products/graphics/technologies/fidelityfx/super-resolution.html 

Figura 5 
Original Frame (fotograma 3). 

Nota. “Regeneración de rayos ML: infiere y restaura detalles trazados por rayos de calidad completa a partir de muestras dispersas, lo que brinda imágenes nítidas y sin ruido con un costo de renderizado reducido.” (Adaptado de AMD FidelityFX Super Resolution (FSR), s.f.). Recuperado de https://www.amd.com/en/products/graphics/technologies/fidelityfx/super-resolution.html 

Figura 6 
Original Frame (fotograma 4). 

Nota. “ML Super Resolution: reconstruye imágenes nítidas y de alta calidad a partir de fotogramas de baja resolución.” (Adaptado de AMD FidelityFX Super Resolution (FSR), s.f.). Recuperado de https://www.amd.com/en/products/graphics/technologies/fidelityfx/super-resolution.html 

Figura 7 
Original Frame (fotograma 5). 

Nota. “Generación de cuadros ML: predice e inserta nuevos cuadros entre los renderizados, lo que proporciona una experiencia de juego más fluida y con mayor velocidad de cuadros.” (Adaptado de AMD FidelityFX Super Resolution (FSR), s.f.). Recuperado de https://www.amd.com/en/products/graphics/technologies/fidelityfx/super-resolution.html 

¿Qué es el trazado de rayos en tiempo real y su importancia?

Por otra parte, el trazado de rayos funciona lanzando un rayo desde el punto de vista de la cámara y traza su trayectoria mientras rebota alrededor de los objetos de la escena hasta llegar a una fuente de luz, recopilando y disponiendo el color a su paso.

Sin embargo, para los juegos u otras aplicaciones interactivas en las que no hay forma de saber de antemano lo que la cámara verá en cada momento, los fotogramas deben renderizarse a la misma velocidad a la que se van a reproducir, es decir, en tiempo real. Lo cual es un reto, ya que para los juegos actuales, es necesario renderizar 60 o incluso 120 fotogramas cada segundo, lo que equivale a unos pocos milisegundos por fotograma.

Efectos de Iluminación con Ray Tracing 

Volviendo al Ray Tracing, estos son los efectos que se obtienen: 

Reflejos Realistas: Con ray tracing se obtiene reflexión precisa de objetos en todas direcciones, evitando artefactos de técnicas anteriores como Screen Space Reflections.  

Sombras Precisas: El trazado de sombras por rayos arroja sombras “reales”, con detalles de oclusiones complejas y bordes suaves, superando los mapas de sombras raster tradicionales. 

Iluminación Global Dinámica: El ray tracing permite simular rebotes de luz difusa múltiples en tiempo real. 

Oclusión Ambiental: El ray tracing puede aplicar Oclusión Ambiental por Rayos (RTAO) para sombrear oclusiones en contornos, pero muchos juegos usan soluciones híbridas (SSAO/HBAO combinadas con trazado de rayos en zonas críticas). 

Linea de tiempo

Conclusiones

En conclusión, los sistemas RTX de NVIDIA y Radeon de AMD habilitan efectos similares de ray tracing (reflejos, sombras, GI o Iluminación global, AO o Oclusión ambiental) a nivel de API (DirectX Raytracing/Vulkan RT). Técnicamente, Nvidia implementa el ray tracing con más especialización (RT + Tensor Cores), mientras que AMD lo hizo con un enfoque más conservador (Ray Accelerators + FSR).

A partir de los benchmarks se ha obtenido esta información: las RTX suelen ofrecer mayor FPS con RT activo (además del beneficio de DLSS), mientras que las Radeon dependen de FSR para equilibrar calidad y rendimiento.

Créditos

Autor: David Enrique Diazgranados Robayo

Editor: Mg. Carlos Iván Pinzón Romero – David Alejandro Sanchez Bolaños

Código: CG-202502

Universidad: Universidad central

Referencias

AMD. (s.f.). AMD FidelityFX Super Resolution (FSR). Advanced Micro Devices, Inc. https://www.amd.com/en/products/graphics/technologies/fidelityfx/super-resolution.html

AMD. (s.f.). AMD FidelityFX Super Resolution 3 (FSR 3). GPUOpen. Recuperado el x de agosto de 2025, de https://gpuopen.com/fidelityfx-super-resolution-3/?utm_source=chatgpt.com

Chamizo, F. (2024, noviembre 17). Extra para ingenieros: Ray tracing. Universidad Autónoma de Madrid. http://matematicas.uam.es/~fernando.chamizo/asignaturas/2425pralglin/extra/extra3.pdf

D3D Team. (2018, 19 de marzo). Announcing Microsoft DirectX Raytracing! Dev Blogs: DirectX Developer Blog. https://devblogs.microsoft.com/directx/announcing-microsoft-directx-raytracing/?utm_source=chatgpt.com

Epic Games. (s.f.). ¿Qué es el trazado de rayos en tiempo real y por qué es importante? Unreal Engine. https://www.unrealengine.com/es-ES/explainers/ray-tracing/what-is-real-time-ray-tracing

Moass, D. (2021, abril 2). Cyberpunk 2077: Ray tracing on AMD GPUs benchmarked! KitGuru. https://www.kitguru.net/gaming/dominic-moass/cyberpunk-2077-ray-tracing-on-amd-gpus-benchmarked/

NVIDIA. (s.f.). Ray Tracing, respuestas a tus preguntas: Tipos de Ray Tracing, rendimiento en las GPU GeForce y más. https://www.nvidia.com/es-la/geforce/news/geforce-gtx-dxr-ray-tracing-available-now/

NVIDIA GeForce Latinoamérica. (2019, agosto 15). ¿Qué es Ray Tracing? #RTXOn [Vídeo]. YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=xkm3RA0Pvzo

Timetoast. (2025). Timeline: Ray Tracing. https://www.timetoast.com/timelines/3191301