Você sabe o que é Ray Tracing? Já ouviu falar, mas ficou sem entender? Bom, a verdade é que se você gosta de jogar, provavelmente já teve contato com Ray Tracing, e as chances de ter ficado impressionado com seus efeitos são grandes. Inclusive, para muitos amantes de jogos, encontrar placas de vídeo compatíveis com essa configuração, e equipar o PC Gamer, é um objetivo sério.
Pois, a verdade é que os impressionantes gráficos visuais nos jogos que tanto apreciamos são habilmente fabricados. Os desenvolvedores constantemente aprimoram técnicas para criar uma ilusão convincente de realidade na tela. Embora cativantes, é importante reconhecer que tudo isso é uma construção cuidadosa, uma representação habilidosa da realidade.
E, dentro do campo da computação gráfica tridimensional, o traçado de raios, ou Ray Tracing, é uma abordagem fundamental para simular a propagação da luz. Por isso mesmo, é empregado em diversos algoritmos de renderização, contribuindo significativamente para a criação de imagens digitais de alta qualidade.
No artigo de hoje, você vai descobrir o que é ray tracing e como funciona essa tecnologia. Temos certeza que sua experiência com jogos, e até mesmo no cinema, não será mais a mesma depois dessa informação!
Então, o que é Ray Tracing?
Criada por empresas como Nvidia, AMD e Microsoft, a tecnologia Ray Tracing tem suas raízes na indústria cinematográfica, onde é amplamente utilizada para efeitos visuais de alta qualidade.
Trata-se de uma técnica avançada para simular o comportamento da luz em ambientes tridimensionais. Na prática, ela rastreia os raios de luz conforme eles interagem com objetos virtuais no cenário, determinando como esses raios são refletidos, refratados ou absorvidos.
Em outras palavras, o Ray Tracing é uma tecnologia que replica de forma computacional o comportamento da luz no mundo real, elevando a qualidade visual de jogos e filmes a níveis mais realistas e envolventes.
Essa técnica, executada em tempo real por meio de algoritmos avançados e de inteligência artificial, não apenas aprimora os aspectos estéticos dos jogos, mas também simplifica o seu processo de desenvolvimento para os criadores.
Pois, ao implementar o Ray Tracing, os desenvolvedores são liberados da necessidade de criar manualmente iluminação artificial ou sombras artificiais em cada imagem. Em vez disso, a tecnologia automatiza esses processos, garantindo que cada aspecto do ambiente virtual seja renderizado de forma natural e convincente.
Essa eficiência permite que os desenvolvedores direcionem mais tempo e recursos para outras áreas do jogo, promovendo uma experiência mais rica e aprimorada para os jogadores.
Quem desenvolve o Ray Tracing?
A implementação do Ray Tracing depende tanto do suporte fornecido pelo hardware das placas de vídeo quanto das estruturas de software adotadas pelos desenvolvedores. Inicialmente, a Nvidia detém maior conhecimento sobre o Ray Tracing, e promete maior suporte para essa tecnologia em placas de vídeo futuro.
Por outro lado, a AMD e a Microsoft planejam disponibilizar frameworks para simplificar o processamento do Ray Tracing no sistema Windows, utilizando a plataforma DirectX. O que é muito bom para os jogadores de PC que adorariam desfrutar desse recurso, mas gastando menos dinheiro para montar um Pc Gamer.
Para que serve o Ray Tracing?
Como vimos no tópico anterior sobre o que é Ray Tracing, essa tecnologia é capaz de simular a luz real em ambientes virtuais 3D. Isso inclui jogos, filmes e qualquer tipo de vídeo que não seja ao vivo. Portanto, o ray tracing serve para tornar todas essas imagens mais reais, e causar um grande impacto visual.
Ao reproduzir com precisão fenômenos ópticos como reflexos, refrações e sombras, o Ray Tracing cria imagens mais imersivas e realistas, elevando a experiência do usuário a novos patamares de fidelidade visual ao mundo real. Para a maioria dos gamers, isso é um verdadeiro sonho.
Mas, para além dos jogos, o cinema também entendeu rapidamente o poder de compreender e aplicar o que é Ray Tracing, usando a técnica para tornar a imagem de produções como o Exterminador do Futuro 2, a animação Carros e o clássico Jurassic Park, muito mais realistas e impactantes.
O que é Ray Tracing e como funciona?
O Ray Tracing opera em etapas sequenciais para simular o trajeto da luz em um ambiente virtual. Primeiramente, a partir da câmera virtual, raios de luz virtuais são lançados em direção à cena tridimensional. Esses raios então interagem com os objetos no ambiente, refletindo, refratando ou sendo absorvidos por eles.
À medida que os raios avançam, são calculados os pontos de interseção com os objetos da cena, determinando como a luz se comporta em relação a cada superfície. Com base nessas interações, são calculadas as cores e intensidades das luzes que atingem o observador virtual em cada pixel da tela. Um detalhe importante para quem busca entender bem o que é ray tracing.
Essa abordagem detalhada e precisa resulta em imagens digitais com qualidade visual realista, capturando nuances de luz e sombra de forma semelhante ao mundo real.
O que é iluminação direta e indireta?
Continuando, para entendermos melhor o que é Ray Tracing e como ele funciona, temos que entender também o básico sobre iluminação direta e indireta.
A luz que atinge diretamente um objeto é conhecida como iluminação direta. Essa forma de iluminação determina a cor e a quantidade de luz que incide sobre a superfície a partir de uma fonte de luz específica, enquanto desconsidera quaisquer outros efeitos luminosos, como reflexões ou refrações.
Além disso, a iluminação direta influencia na quantidade de luz que é absorvida e refletida pela própria superfície em questão. Por outro lado, a luz refletida de uma superfície para outras, iluminando indiretamente objetos, é denominada iluminação indireta.
Esta forma de iluminação alcança todas as superfícies, exceto as provenientes de fontes luminosas diretas, contribuindo para a cor e a quantidade de luz que chega a uma superfície. Geralmente, calcular a iluminação indireta é mais complexo e custoso do que a iluminação direta, devido à multiplicidade de caminhos que a luz pode percorrer entre a fonte de luz e o observador.
O que é iluminação global?
A iluminação global é outro ponto importante sobre o que é Ray Tracing. Pois, abrange o processo de calcular a cor e a intensidade de toda a luz presente em uma cena, tanto a luz direta quanto a luz indireta.
No entanto, simular de forma precisa todos os efeitos de luz indireta pode ser extremamente complexo, especialmente em cenas que apresentam materiais como vidro, água e metais reflexivos, ou elementos atmosféricos como nuvens, fumaça e neblina.
Esses casos, conhecidos como mídia volumétrica, acrescentam complexidade ao cálculo da iluminação global. Como resultado, as soluções de renderização em tempo real para iluminação global de uma cena muitas vezes se restringem ao cálculo de uma parcela da luz indireta, geralmente para superfícies que apresentam materiais difusos, também chamados de foscos.
Como é calculada a iluminação direta e indireta?
Você já tem uma ideia melhor sobre o que é ray tracing, não é mesmo? Mas, se você gosta desse assunto, provavelmente está curioso para saber mais sobre como a iluminação direta e indireta é calculada, não é mesmo?
Até porque, estamos falando de uma tecnologia que não é perfeita. Pois, o ray racing pode ser responsável por muitos erros durante o game play, até mesmo por baixar o desempenho do PC no jogo.
Bom, nesse caso, saiba que existem diversos algoritmos disponíveis para calcular a iluminação direta, cada um com suas vantagens e limitações. Em cenas com apenas uma fonte de luz e ausência de sombras, o cálculo da iluminação direta pode ser relativamente simples, mas pode resultar em uma representação pouco realista.
Por outro lado, em cenários com múltiplas fontes de luz, processar todas essas interações para cada superfície pode se tornar computacionalmente exigente. E impossibilitar seu uso em sistemas de baixo desempenho.
Quer melhorar o desempenho do seu computador? Aproveite e leia também: Como limpar o computador e deixar o PC mais rápido (atualizado 2024).
Técnicas de sombreamento para lidar com desafios
Para lidar com esses desafios sobre o que é ray tracing e como implementá-lo na prática, foram desenvolvidos algoritmos otimizados e técnicas de sombreamento, como o sombreamento diferido ou agrupado. Essas abordagens visam reduzir a carga computacional, limitando o número de interações entre as superfícies e as fontes de luz.
As sombras, por sua vez, podem ser incorporadas utilizando diversas técnicas, tais como mapas de sombra e volumes de sombra estêncil, oferecendo assim diferentes níveis de fidelidade e desempenho na representação das áreas de escuridão projetadas pelas fontes de luz.
O que é Ray Tracing e como funciona o mapeamento de sombras?
O mapeamento de sombras é um processo composto por duas etapas distintas e também é importante para a nossa compreensão sobre o que é ray tracing. Inicialmente, a cena é renderizada a partir da perspectiva da fonte de luz, gerando uma textura especial conhecida como mapa de sombras.
Em seguida, esse mapa é utilizado para avaliar se as superfícies visíveis na tela também estão visíveis a partir do ponto de vista da luz. Embora eficazes, os mapas de sombras apresentam limitações, tornando-se rapidamente custosos à medida que o número de fontes de luz na cena aumenta.
Por outro lado, os volumes de sombra estêncil baseiam-se na extrusão da geometria da cena em direção à fonte de luz, com a subsequente renderização dessa geometria extrudada no buffer do estêncil.
O conteúdo deste buffer é então empregado para determinar se uma superfície específica na tela está em sombra ou não. Embora as sombras estêncil sejam sempre definidas e não naturalmente suaves, elas evitam os problemas típicos associados aos mapas de sombras, proporcionando uma representação visual mais precisa das áreas de escuridão na cena.
Todos os jogos têm Ray Tracing?
Agora que você já sabe o que é Ray Tracing, deve estar se perguntando se todos os jogos possuem essa tecnologia, já que ela faz tanta diferença na qualidade visual dos games. Mas, a resposta é não. Existem uma infinidade de jogos que não são compatíveis com Ray Tracing.
Porque não são todos os jogos que têm Ray Tracing?
O desafio do Ray Tracing reside na sua exigência de alto poder de processamento. Enquanto para estúdios de animação isso geralmente não representa um obstáculo significativo devido aos seus recursos substanciais, para jogos a situação se altera.
Em jogos, tudo é processado em tempo real pelo computador ou console, o que significa que ativar o Ray Tracing, muitas vezes, resulta em uma diminuição considerável na resolução (por exemplo, de 4K para 1080p) ou na taxa de quadros por segundo (de 60 para 30 ou 24), causando um desequílibrio entre a demanda computacional com a qualidade visual.
Ou seja, mesmo um bom notebook gamer ou PC Gamer, pode sofrer ao jogar em gráficos máximos jogos que possuem Ray Tracing, pois isso vai exigir muito mais das configurações da máquina. O que faz todo sentido, quando entendemos o processo complexo que responde a pergunta o que é ray tracing.
Entenda melhor porque isso acontece…
Como você já sabe o que é ray tracing, vamos aprofundar um pouco mais os nossos conhecimentos. Em termos de custo computacional e qualidade visual, as técnicas de renderização baseadas em ray tracing, como ray casting, ray tracing recursivo, distribuição ray tracing, mapeamento de fótons e path tracing, geralmente oferecem uma fidelidade visual superior, porém são mais lentas em comparação com os métodos de renderização de linha de varredura.
Devido a essa característica, o ray tracing inicialmente encontrou aplicação em áreas onde a latência na renderização não era um impedimento, como na produção de imagens estáticas de CGI e efeitos visuais para filmes e televisão (VFX). No entanto, sua implementação em tempo real, como em videogames, era desafiadora devido à necessidade de renderização rápida de cada quadro, tornando-o menos adequado para essas aplicações.
Ou seja, foi preciso aguardar a era das poderosas placas de vídeo modernas, para que essa tecnologia chegasse aos computadores domésticos. Ainda assim, ela continua tendo um bom impacto na performance das máquinas, e exigindo muito dos componentes do computador. Lembre-se disso quando se perguntar o que é ray tracing!
Então, quais jogos já possuem Ray Tracing?
Se você tem um bom PC Gamer, com uma placa de vídeo compatível com essa tecnologia, e quer aproveitar o traçado de raio, agora que já sabe o que é ray tracing, não fique chateado. Pois, já há uma boa lista de games que possuem Ray Tracing, confira alguns:
Marvel’s Guardians of the Galaxy
Cyberpunk 2077
F1 22
Dying Light 2: Stay Human
Marvel’s Spider Man: Miles Morales
Control
Shadow of the Tomb Raider
The Medium
Watch Dogs: Legion
Deathloop
Fortnite
Far Cry 6
Battlefield V
Minecraft
Procurando uma boa placa de vídeo com suporte Ray Tracing para rodar seus jogos preferidos com essa tecnologia? Leia também: 5 melhores placas de vídeo para comprar em 2024.
Conclusão
O que é Ray Tracing? É uma tecnologia que deixa os gráficos dos jogos ainda mais emocionantes, trazendo um realismo surreal para muitos títulos. No entanto, ela exige um alto desempenho dos computadores para que seja executada de forme correta.
Desde que a Nvidia inventou as GPUs em 1999, o mundo dos jogos se tornou disponível para os usuários de PC. Com isso, as tecnologias mais modernas têm sido buscadas como um verdadeiro Santo Graal por desenvolvedores e jogadores.
A implementação do traçado de raios é mais um passo dessa jornada. Portanto, é compreensível que cada vez mais usuários busquem saber o que é ray tracing e se apaixonem por seus efeitos!
O que é fidelidade com traçado de raios?
A fidelidade com traçado de raios refere-se à precisão e realismo visual alcançados por meio da técnica de ray tracing na computação gráfica. Ou seja, o quão parecida é a imagem do jogo ou filme, com uma imagem do mundo real. Estando, portanto, relacionado ao realismo de vários jogos eletrônicos e filmes, que deixam muitos espectadores e gamers impressionados. E mais impressionados ainda quando descobrem o que é ray tracing.
Essa fidelidade é obtida através do cálculo meticuloso de cada interação entre os raios de luz e os objetos na cena virtual, garantindo uma representação precisa do ambiente digital. Pois, o traçado de raios pode capturar detalhes sutis de iluminação e texturas, resultando em imagens que se assemelham muito de perto à aparência do mundo real.
Como usar Ray Tracing nos jogos?
Primeiro, você deve lembrar o que é ray tracing e que essa funcionalidade está presente em apenas alguns jogos. Além disso, você deve ter uma interface gráfica com placa de vídeo, ou console, compatível com essa tecnologia. Satisfeitas essas duas condições, basta ir nas configurações do game e ativar o recurso.
Lembre-se que para implementar o Ray Tracing em jogos, os desenvolvedores precisam incorporar suporte para essa tecnologia em seus motores de jogo e pipelines de renderização. Isso envolve a utilização de APIs gráficas modernas, como DirectX Raytracing (DXR) ou Vulkan Ray Tracing, que permitem o uso eficiente de hardware compatível com traçado de raios.
Portanto, para desfrutar do Ray Tracing em PCs, é necessário possuir uma placa de vídeo NVIDIA GeForce RTX (2060 ou superior) ou uma AMD Radeon RX (6600 XT ou superior). Nos consoles, apenas os mais recentes PlayStation 5, Xbox Series X e Xbox Series S oferecem suporte para essa tecnologia. É importante destacar ainda, que o Xbox Series S, devido ao seu hardware menos potente, pode não suportar o Ray Tracing em todos os jogos.
Quando foi lançado o Ray Tracing?
O Ray Tracing existe na computação gráfica desde a década de 1970, sendo amplamente empregado em animações e efeitos visuais na indústria cinematográfica. No entanto, para a indústria de jogos, o Ray Tracing surge oficialmente em setembro de 2018, com o lançamento das placas de vídeo NVIDIA GeForce RTX baseadas na arquitetura Turing.
Desde então, a tecnologia tem sido gradualmente adotada em uma variedade de jogos, e outras aplicações de computação gráfica, oferecendo uma qualidade visual sem precedentes e uma experiência imersiva aos usuários.
Quando explicamos o que é ray tracing, você pensou que poderia ter sido uma tecnologia tão antiga? Essa informação realmente surpreende!
