Teste do recurso de traçado de raios da NVIDIA (RTX)

Introdução

A NVIDIA lançou, em agosto de 2018, a sua família de placas de vídeo GeForce RTX, baseadas na arquitetura Turing, que trazia como principal novidade o suporte ao recurso de traçado de raios (ray tracing) por hardware, prometendo revolucionar os gráficos nos jogos futuros. Agora, com os jogos e drivers mais maduros, fizemos um teste em três jogos, para verificarmos qual a diferença no visual do jogo, bem como qual o impacto no desempenho ao habilitar esse recurso.

O sistema de geração de imagens por meio de traçado de raios não é novidade. Trata-se de uma técnica para gerar imagens bidimensionais de objetos tridimensionais, utilizando os princípios físicos de propagação da luz. Assim, as imagens geradas podem ser extremamente realistas, inclusive com sombras e reflexos condizentes com o que enxergamos no mundo real.

No mundo real, os raios de luz emitidos por fontes de luz (sol, lâmpadas, etc) viajam em linha reta pelo espaço e, ao atingirem objetos, podem ser refletidos, absorvidos ou refratados repetidas vezes, até chegarem aos nossos olhos. Dessa forma, o número de raios de luz "reais" tende ao infinito, o que faz com que seja impossível calcular todos eles. Porém, a técnica de traçado de raios (ray tracing) segue o caminho oposto: nesta técnica, imagina-se uma câmera posicionada em algum ponto do espaço e um retângulo onde vai ser formada a imagem. Daí calcula-se a trajetória de cada raio de luz que chega na "câmera" passando pela imagem, um raio para cada pixel da imagem.

Quanto mais complexa a imagem, porém, mais trabalhoso é calcular cada um desses raios, já que para cada ponto da superfície de um objeto deve ser levada em conta a luz que parte de cada fonte luminosa, bem como seus reflexos. Este processo é utilizado há décadas para gerar imagens 3D estáticas e filmes de animação computadorizada, mas seu cálculo é muito demorado para ser utilizado em jogos: cada segundo de vídeo pode levar horas para ser calculado. Em um jogo, é necessário que a imagem seja produzida na hora, em muito pouco tempo. Por exemplo, em um jogo a 60 fps (quadros por segundo), o tempo que o computador tem para calcular cada quadro é de apenas 16 milésimos de segundo.

Assim, jogos 3D utilizam outra técnica, bem mais rápida, chamada de rasterização, onde os objetos são formados por um número relativamente pequeno de polígonos onde é aplicada uma textura. Para uma explicação mais detalhada, você pode verificar este artigo no site da NVIDIA.

A novidade da arquitetura Turing da NVIDIA foi trazer, dentro dos chips gráficos, circuitos dedicados para o cálculo de traçado de raios, chamados núcleos RT. O objetivo não é gerar imagens de jogos exclusivamente por traçado de raios (o que precisaria de um poder de processamento muito acima do disponível atualmente), mas permitir a utilização desta técnica para melhorar a imagem, incluindo sombras e reflexos mais realistas.

Outro recurso que também fez a sua estreia nas placas de vídeo da série GeForce RTX foi o DLSS ("deep learning super-sampling", o que em tradução livre significa "superamostragem por aprendizagem profunda"), que utiliza técnicas de inteligência artificial (IA) para aumentar a taxa de quadros nos jogos. Para isso, esses chips gráficos também trazem um hardware novo, chamado de "núcleos Tensor", que são voltados para cálculos típicos de IA. O recurso funciona fazendo com que o jogo renderize os quadros em uma resolução mais baixa do que a exibida, com o DLSS aumentando esta resolução logo em seguida. Assim, consegue-se uma taxa de quadros mais alta, mantendo a mesma qualidade gráfica.

Segundo a NVIDIA, o objetivo é que os dois recursos sejam utilizados simultaneamente, já que o traçado de raios melhora a qualidade da imagem, mas se for utilizado sozinho, pode reduzir bastante o desempenho (taxa de quadros). Ao utilizar os dois recursos conjuntamente, conseguimos obter uma melhor qualidade de imagem com pouco impacto no desempenho.

Para testar esta tecnologia, rodamos três jogos (Battlefield V, Control e Shadow of the Tomb Raider) que utlizam as tecnologias de traçado de raios e DLSS, utilizando duas placas de vídeo, a GeForce RTX 2080 Ti, que é o modelo mais topo de linha da NVIDIA disponível no mercado, e a GeForce RTX 2060 SUPER, que é um dos modelos mais baratos a suportarem essas tecnologias por hardware.

Fizemos os testes nos jogos utilizando todas as possibilidades oferecidas por cada título. Alguns jogos permitem apenas ligar ou desligar o traçado de raios, outros permitem diferentes níveis de ajuste. Testamos com o DLSS ligado e desligado e medimos o impacto de todas as opções no desempenho.

Também trouxemos algumas telas capturadas com as diferentes opções, para que você possa analisá-las e tirar suas próprias conclusões quanto à qualidade de imagem, já que percepção de qualidade de imagem é algo um tanto ou quanto subjetivo.

Na próxima página, veremos a configuração que utilizamos nos testes.