Microsoft ha presentado Clustered Geometry y Partitioned TLAS, dos tecnologías que cambian la forma en que las tarjetas gráficas calculan el trazado de rayos en los videojuegos. La compañía las define como la actualización más importante de DirectX Raytracing desde que la API llegó en 2018, con un objetivo muy concreto: reducir el consumo de memoria de vídeo y acelerar el renderizado de las escenas con objetos en movimiento.
La compañía lo explica en su blog oficial para desarrolladores de DirectX, donde describe un cambio de fondo en la manera en que la GPU gestiona la estructura de aceleración que necesita el ray tracing. Os resumimos primero el problema que arrastraba esta tecnología y después cómo pretende resolverlo Microsoft, qué tarjetas ya son compatibles y qué límites reconoce la propia compañía.
Por qué los juegos sacrifican detalle en los reflejos de luz
El trazado de rayos necesita una estructura de aceleración: una especie de índice que la tarjeta gráfica construye para saber dónde se cruzan los rayos de luz con la geometría de la escena. El problema llega cuando esa geometría cambia, algo que ocurre constantemente con los árboles movidos por el viento, los personajes animados y cualquier otro elemento dinámico del escenario. Cada vez que algo se mueve, la GPU tiene que rehacer ese índice desde cero.
Hacerlo con todos los objetos después de cada fotograma resulta demasiado lento, de ahí que los estudios recurran a un atajo: sustituyen los modelos detallados por versiones con muchos menos polígonos solo para calcular los reflejos y las sombras. El resultado es que, en no pocos juegos con ray tracing activado, la luz interactúa con una versión simplificada del mundo, no con el modelo que el jugador tiene delante en la pantalla. Es precisamente ese desajuste el que Microsoft quiere cerrar con esta actualización, la más ambiciosa que ha hecho a DirectX Raytracing desde su lanzamiento en 2018.
Clustered Geometry y Partitioned TLAS, la solución
Microsoft ataca el problema desde dos frentes complementarios. Clustered Geometry trabaja a nivel de cada objeto; Partitioned TLAS, a nivel de la escena completa. Juntas evitan reconstruir desde cero aquello que no ha cambiado entre un fotograma y el siguiente.
Clustered Geometry divide cada modelo 3D en clústeres de hasta 256 triángulos, creados de antemano y reutilizables. Cuando un objeto se mueve o se deforma, el motor ya no reconstruye toda su estructura: reensambla el modelo a partir de los clústeres existentes o actualiza únicamente los fragmentos afectados por el cambio.
Partitioned TLAS aplica una lógica parecida, pero a escala del escenario entero. Divide el mundo del juego en zonas independientes y, después de cada fotograma, solo recalcula aquellas en las que se ha producido algún cambio. Si una parte del entorno permanece quieta, su estructura ni siquiera se toca.
Resultados y tarjetas ya compatibles
Las pruebas internas que ha compartido Microsoft ilustran el salto con números concretos. Al sustituir el método tradicional de reconstrucción por Clustered Geometry en una tarjeta gráfica Radeon RX 9070, el rendimiento pasó de 1,2 a 79 fotogramas por segundo.
- El tiempo necesario para construir las estructuras por fotograma bajó de 788 milisegundos a poco más de 3 ms.
- La memoria de vídeo destinada a esas estructuras pasó de 7,5 GB a 774 MB, un recorte cercano al 90 %.
Esa cifra de memoria corresponde solo a los datos del trazado de rayos, no a la VRAM total que consume el juego. Microsoft, además, pide no leer estos números como una promesa: los desarrolladores no deberían esperar una mejora de magnitud similar en un juego terminado, porque construir por clústeres exige bastante más memoria temporal para los cálculos intermedios, una carga que los estudios tendrán que gestionar aparte.
No hará falta cambiar de tarjeta gráfica para beneficiarse de estas mejoras, ya que la compatibilidad depende del fabricante y llega a varias generaciones de producto ya en el mercado.
- NVIDIA: todas las tarjetas de la serie RTX.
- Intel: GPU Arc de la serie B y los chips Core Ultra más recientes.
- AMD: por ahora, solo las tarjetas gráficas Radeon RX 9000.
Eso sí, ambas tecnologías siguen de momento en fase de pruebas preliminares dentro del DirectX Agility SDK, y para activarlas hace falta tener habilitado el Modo de desarrollador de Windows. Pasará tiempo antes de que un juego comercial las traiga integradas de serie.
RTX Mega Geometry de NVIDIA
NVIDIA lleva desde el año pasado explorando una idea parecida bajo el nombre RTX Mega Geometry. En Alan Wake 2 la tecnología permitió mejorar a la vez la tasa de fotogramas y la calidad de imagen, y este mismo mes Gears of War: E-Day la ha usado para aplicar trazado de rayos sobre la geometría completa de Nanite en Unreal Engine 5, prescindiendo de los modelos estáticos y simplificados que el motor suele emplear en su lugar.
La diferencia de la propuesta de Microsoft es que queda integrada directamente en DirectX, en vez de depender de una implementación propietaria. Eso da a los estudios una única herramienta compatible con tarjetas de distintos fabricantes, sin tener que programar una versión distinta para cada plataforma. Aun con esa ventaja, el ejemplo de Gears of War: E-Day deja un límite claro: incluso la versión de NVIDIA exige una GeForce con al menos 12 GB de memoria de vídeo, así que el ahorro que promete Microsoft no garantiza, de entrada, tarjetas más modestas para mover geometría completa en tiempo real.