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¿Qué es el Ray Tracing para Unreal Engine 4?. Realismo Definición, ventajas y evolución.

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Ray Tracing con Unreal Engine 4. Realismo extremo.

Definición, ventajas y evolución de esta revolucionaria tecnología.

Desde su presentación al mundo en 2018, el Ray Tracing o trazado de rayos en tiempo real para Unreal Engine está suponiendo una auténtica revolución dentro de la visualización virtual en tiempo real.

En este artículo os hablaremos sobré qué es el ray tracing, sus ventajas sobre el sistema tradicional de visualización en tiempo real y la evolución que está teniendo desde su aterrizaje en el sector.

Ray tracing unreal engine y nvidia rtx

¿Qué es el Ray tracing?

El raytracing o trazado de rayos es un método de renderizado de imágenes que consiste en determinar el color de cada píxel de la imagen final rastreando el camino seguido por un rayo de luz emitido desde la cámara capturando sus rebotes e interacción con la escena. Debido a que imita el comportamiento físico de la luz, ofrece resultados mucho más fotorrealistas que la rasterización tradicional, como sombras suaves y detalladas y reflejos de objetos fuera de la pantalla.

raytracing esquema

Por el contrario, la rasterización convencional, también conocida como bake lighting, funciona generando mapas 2d de la iluminación de cada objeto en base a las luces de la escena  y las características de las mallas (color, textura y normal), «pintando» directamente encima de cada superficie el resultado del mapa 2d a través de matrices de transformación. 

En general, es mucho más rápido que el trazado de rayos, pero no puede representar efectos fotorealistas que dependen de la luz rebotada como reflejos verdaderos, translucidez y oclusión ambiental.

¿Qué implica la utilización del Ray Tracing en tiempo real?

Respuesta corta: Realismo extremo inmediato o en tiempo real.

Respuesta larga: El trazado de rayos se ha utilizado en la industria del cine y la visualización arquitectónica o infografia 3d durante décadas por aquellos que han luchado por conseguir las imágenes más realistas y sorprendentes. Sin embargo para conseguir tan solo una única imagen con motores tradicionales cómo VRAY se ha requerido de gran cantidad de horas.

Mediante el Ray-tracing aplicado a UE4, se da un paso de gigante hacia el fotorealismo utilizando el rendirizado en tiempo real cómo principal herramienta de trabajo, sin perder en calidad ni en detalle.

Esto cambia por completo las reglas del juego, permitiéndonos obtener los mejores resultados fotorealistas del Ray-Tracing utilizando las enormes ventajas de Unreal Engine.

El comienzo del Ray tracing en tiempo real.

Todo surge con la aparición de dos nuevos avances tecnológicos: el marco DXR (DirectX Raytracing) de Microsoft y la plataforma RTX de NVIDIA

Al trabajar con NVIDIA e ILMxLAB, Epic Games pudo mostrar el trazado de rayos en tiempo real por primera vez en el «GDC 2018» con la demo técnica Reflections, que presentaba personajes de Star Wars: The Last Jedi.

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Esta demo mostró por primera vez muchas de las características del Ray-tracing ( ray traced reflection, area lights, area shadows, ray traced ambient occlusion, desenfoque cinemático) funcionando en tiempo real. Así mismo, se trataba de un modelo híbrido, que mantenía ciertas funciones en modo rasterizado para poder sostener de forma solvente el rendimiento.

Estos fueron los primeros días. El código prototipo de Unreal Engine aún no estaba disponible para los usuarios; El hardware requerido para ejecutar la demostración en tiempo real consistía en una estación NVIDIA DGX con cuatro GPU Tesla V100, con un precio de $ 100,000, por lo que ni el software ni el hardware era exactamente lo que se podía llamar accesible para el promedio. usuario.

Cinco meses después, en SIGGRAPH 2018, nuevamente trabajando con NVIDIA y acompañado esta vez por Porsche, lanzamos el Porsche 911 Speedster Concept «La velocidad de la luz», una experiencia cinematográfica en tiempo real. Con la Ley de Moore en pleno efecto, esta demostración solo requería dos tarjetas NVIDIA Quadro RTX, una inversión de más de $ 6,000 cada una en ese momento, pero significativamente menos costosa que la configuración anterior.

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Además de las características previamente demostradas, The Speed of Light mostró modelos de sombreado transparente y translúcido con trazado de rayos, además de una iluminación global difusa. Además de producir la cinemática, el equipo creó una demostración interactiva para ilustrar la naturaleza en tiempo real de la escena.

La llegada del trazado de rayos en tiempo real al público general.

Avanzamos rápidamente a GDC 2019 en marzo de 2019, Epic Games estaba listo para hacer que la funcionalidad de trazado de rayos estuviera disponible como Beta en Unreal Engine 4.22. Para mostrar cuán lejos había llegado la tecnología en 12 meses, nuestros socios Goodbye Kansas y Deep Forest Films crearon Troll, una película cinematográfica en tiempo real con un humano digital.

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Troll se trata de una producción mucho más compleja que Reflections. Si bien ambas obras funcionan a 24 fps, Troll tiene 62M de triángulos en comparación con los 5M de Reflections, 16 luces en comparación con cuatro, y los pases con trazado de rayos se renderizaron a una resolución completa de 1080p, a diferencia de Reflections, donde se renderizaron a media resolución y ampliado. Troll también requirió el trazado de rayos de partículas, y la interoperabilidad con otros componentes fundamentales de la cinematográfica de Unreal Engine, incluido el caché de geometría Alembic, el cabello y la piel. A pesar de todo esto, Troll se procesó en una sola NVIDIA RTX 2080 Ti, con un precio de lista actual de $ 1,199.

Hoy, con el software disponible de forma gratuita en Unreal Engine y los precios de las tarjetas gráficas que no van a romper el banco, el trazado de rayos en tiempo real es accesible para todos.

Ray tracing en Unreal Engine 4.23

Con la llegada de la versión 4.23 de Unreal Engine, Epic, en colaboración con Microsoft y NVidia ha podido abordar las inestabilidades iniciales.

El rendimiento también se ha visto mejorado en muchas áreas, incluyendo el paso del cielo, la iluminación global y la eliminación de ruido. La eliminación del ruido es crítica para el trazado de rayos en tiempo real, ya que la cantidad de rayos que se pueden rastrear es limitada.

También se han implementado sombras de intersección, permitiendo utilizar tus propias primitivas y renderizar geometrías complejas como pelo o fractales. Además Epic ha empezado ha trabajar en el soporte de múltiples GPUs para trabajar de forma conjunta, materiales adicionales, tipos de geometría, mallas estáticas instantáneas, mallas de procesamiento y particulas de sprites de Niágara.

El futuro del Ray tracing en tiempo real.

Se puede decir que esto no acaba más que de empezar, el equipo de Epic sigue trabajando para mejorar la implementación del trazado de rayos. Se han logrado en poco tiempo grandes avances en rendimiento y estabilidad con la versión 4.23, y aunque queda mucho por mejorar y depurar antes de la que la tecnología este totalmente lista, los resultados ya están siendo sorprendentes.

Fuente: Unreal Engine Blog


360 Infografía

Hola! Me llamo Manuel y soy el fundador de 360 Infografía. Soy Arquitécto Técnico especializado en diseño arquitectónico 3D mediante Unreal Engine 4. Tengo interés en general por el sector de la arquitectura, el interiorismo y la ingeniería, pero sobre todo me apasiona la infoarquitectura en tiempor real y el uso de la Realidad Virtual y Realidad Aumentada para mostrar espacios arquitectónicos.

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