Path Tracing: NVIDIA diz que essa é a maior evolução gráfica em anos, aprofundando Ray Tracing

Recentemente recebemos alguns spoilers da tecnologia que a Nvidia chamou de Path Tracing – e o que temos até agora já é bastante impressionante. Os vídeos e slides apresentados na thread/fio do Twitter que chamou a atenção são trechos da apresentação de Petrik Clarberg durante a GPU Technology Conference (GTC) 2022.

Em seu site oficial, a Nvidia chama o Path Tracing de “a maneira mais precisa de renderização” e um dos “maiores avanços para gráficos em tempo real em muitos anos”. Até o momento, quando falamos de gráficos em tempo real, uma e se não a tecnologia mais avançada em jogos para PC e console seria o Ray Tracing, mas a Nvidia estaria buscando evoluir o recurso com o Path Tracing.

(1/10) Slides + Recording of Petrik Clarberg’s GDC/GTC real-time path tracing research talk are now available online #GDC2022 #GTC22https://t.co/CNAlWkIwlP pic.twitter.com/lhypEZAoTx

— Aaron Lefohn (@aaronlefohn) March 29, 2022

O Path Tracing é a implementação mais aprofundada do RayTracing, abandonando por completo a rasterização 3D e baseando as imagens “apenas” em bilhões de cálculos de traços de luz. Fundamentalmente, o algoritmo “age” sobre toda a iluminação que chega a um único ponto na superfície de um objeto. Ela é então reduzida por uma função de refletância de superfície (BRDF) para determinar quanto dela irá para a câmera do ponto de vista, ou seja, o quanto dela a pessoa vê após “quicar” em um número variável de superfícies. Este procedimento é repetido para cada pixel na imagem e, quando combinado com modelos de superfícies fisicamente precisos, uma simulação de fontes de luz reais e câmeras opticamente corretas, pode produzir imagens estáticas praticamente idênticas a fotografias.

(3/10) This is real-time path tracing research.

30-bounce path tracing in a scene with ~3B instanced triangles. pic.twitter.com/bs9MxHnwUS

— Aaron Lefohn (@aaronlefohn) March 29, 2022

Pensando nessa técnica para games, os desenvolvedores de jogos podem rasterizar os raios de luz primários e, em seguida, traçar o caminho da iluminação para a cena com base no path tracing. Em uma publicação oficial, a própria Nvidia diz que a ideia de usar Path Tracing em jogos foi considerada impossível por bastante tempo, mas o avanço das atuais placas de vídeo e suas tecnologias já permite sonharmos com path tracing em tempo real. Claro, ainda temos limites, já que o uso de path tracing atualmente depende de modelagens “simples”, sem muitos triângulos, para ter espaço de realizar todos os trilhões de cálculos necessários.

(8/10) This is real-time path tracing research.

Fully dynamic path traced lighting on ~3B instanced triangles pic.twitter.com/ODztux8FbP

— Aaron Lefohn (@aaronlefohn) March 29, 2022

Confira abaixo o que a Nvidia já falou sobre o Path Tracing e um vídeo oficial explicando um pouco da tecnologia:

A rasterização é equivalente a lançar um conjunto de raios (de luz) de um único ponto, que param na primeira coisa que atingem. O Ray Tracing leva isso adiante, lançando raios de muitos pontos em qualquer direção. O Path Tracing simula a verdadeira física da luz, que usa o traçado de raios como um componente de um sistema de simulação de luz maior. 

Isso significaria que todas as luzes em uma cena são amostradas estocasticamente – usando Monte Carlo ou outras técnicas – tanto para iluminação direta, para iluminar objetos ou personagens, quanto para iluminação global, para iluminar salas ou ambientes com iluminação indireta.

Para fazer isso, em vez de traçar um raio de volta através de um salto, os raios seriam rastreados em vários saltos, presumivelmente de volta à sua fonte de luz.

É válido lembrar que essa tecnologia ainda está sendo estudada e desenvolvida, então não temos toda a visão do que ela pode ser. Mas certamente já nos deu uma amostra impressionante do que pode entregar no futuro.

Via: Gamesradar, Blog Nvidia