IA y trazado de rayos en NVIDIA DLSS 3.5, cómo funciona y por qué es importante

La tecnología NVIDIA DLSS 3.5, también conocida como reconstrucción de rayos, se ha convertido en uno de los avances más importantes que ha experimentado la inteligencia artificial aplicada a juegos, y ha demostrado que esta es clave para seguir avanzando hacia la consecución de un trazado de rayos de mayor calidad sin que el coste, en términos de rendimiento, sea prohibitivo.

¿Qué hace NVIDIA DLSS 3.5?

Permite crear imágenes de alta calidad con un trazado de rayos mucho más intensivo tanto en juegos como en aplicaciones profesionales. Su valor no se limita por tanto al mundo de los videojuegos, y marca también una gran diferencia en tareas de renderizado y otros escenarios profesionales donde se trabaje con trazado de rayos.

El resultado final que es capaz de conseguir esta tecnología es espectacular, ya que mejora todos los efectos que se producen como consecuencia de las interacciones de la luz, incluyendo la iluminación directa e indirecta, lo que conocemos como iluminación global, las sombras, la oclusión ambiental, los reflejos y los efectos de cáustica.

Cómo trabaja la reconstrucción de rayos

Como ya explicó NVIDIA, a grandes rasgos su tarea base es la misma que la de un reductor de ruido, pero a diferencia de los modelos tradicionales afinados manualmente NVIDIA DLSS 3.5 opera a través de una red neural y utiliza IA para conseguir un resultado superior. Esto le permite mejorar la calidad de imagen, y también el rendimiento.

Si queremos entenderlo mejor es necesario repasar cómo trabaja el trazado de rayos. Es una técnica de renderizado que puede emular de manera realista la iluminación de una escena y la de los elementos que la forman, incluyendo incluso los objetos más pequeños. Esto incluye tanto los reflejos como las sombras, la cáustica y la iluminación global de dicha escena.

Para ello traza el camino que sigue la luz lanzando rayos desde la cámara de visión situada en cada escena, que determina la vista dentro de la misma. Esos rayos interactúan con la escena 3D y van produciendo rebotes que acaban volviendo a la fuente de la luz. Pueden ocurrir dos cosas con esos rayos, que se produzca un fallo o un acierto. Si se produce un acierto con una superficie reflectante tendremos un reflejo, y la intensidad de este dependerá de la superficie del objeto en el que se haya producido.

A grandes rasgos es lo mismo que sucede con los rayos de luz en la vida real. Una bombilla que ilumina una estancia dará pie también a zonas con mayor o menor iluminación, generará sombras y también reflejos. Con el trazado de rayos se recrea este comportamiento de la luz de una manera realista, aunque obviamente tiene sus limitaciones.

Es una técnica muy exigente e intensiva. Lanzar varios rayos por píxel puede hacer que se necesiten incluso horas para renderizar una imagen, y esto no es viable en videojuegos, ya que necesitamos generar al menos 60 imágenes por segundo para conseguir un buen nivel de fluidez. En este caso se utilizan una menor cantidad de rayos para conseguir una muestra representativa de la iluminación en general de la escena.

Esto tiene un lado positivo, y es que permite aplicar trazado de rayos a escenas complejas en unos pocos milisegundos, pero tiene un lado negativo, y es que la imagen final tiene mucho ruido y faltan píxeles e información en la misma. Ese problema se soluciona con los reductores de ruido, que rellenan los píxeles faltantes utilizando la información presente en la escena. Estos recurren a dos técnicas:

• Acumulación temporal de píxeles a través de múltiples fotogramas.
• Interpolación espacial de píxeles para unir píxeles vecinos.

Funciona, pero añaden complejidad y costes al proceso de desarrollo, y al final afectan negativamente a la tasa de fotogramas por segundo en juegos que hacen un uso intensivo del trazado de rayos. NVIDIA DLSS 3.5 resuelve este problema utilizando IA para crear un reductor de ruido inteligente, que es capaz de:

• Utilizar información adicional del motor gráfico.
• Reconocer diferentes efectos de trazado de rayos aplicados, así como patrones para los que ha sido entrenado.
• Diferenciar entre píxeles buenos y malos, tanto espaciales como temporales.
• Mantener un mayor nivel de datos para el proceso de reescalado.

La diferencia que marca esta tecnología es abrumadora en términos de calidad de imagen, y lo mejor es que también mejora el rendimiento en juegos y aplicaciones que hacen un uso intensivo del trazado de rayos. NVIDIA DLSS 3.5 es compatible con las tarjetas gráficas GeForce RTX 20 y superiores, y se acelera por hardware a través de los núcleos tensor.