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Caustic anuncia la tarjeta Raytracing – ExtremeTech

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A principios de este año, surgió la startup Caustic Graphics, con planes de ingresar al mercado con una tarjeta de trazado de rayos. El lunes, la compañía presentó formalmente la plataforma CausticRT, la combinación de un kit de desarrollo de software y la tarjeta de trazado de rayos CausticOne.

Este mes, Caustic comenzará a enviar CausticOne a los desarrolladores, una tarjeta de desarrollo que será reemplazada por CausticTwo a principios del próximo año. La tarjeta CausticTwo será el producto real, según James McCombe, cofundador de la compañía.

Pero no espere que reemplace una tarjeta gráfica; en cambio, las tarjetas CausticOne y CausticTwo están diseñadas para colocarse junto a un procesador gráfico tradicional. En cierto sentido, las tarjetas Caustic están diseñadas para formatear los datos de manera que la GPU pueda procesarlos de manera eficiente.

Además, no espere esto en las PC todavía, aunque McCombe y Alex Kelley, el vicepresidente de ventas y marketing mundial de Caustic, lo describieron como una tecnología que eventualmente podría llegar tanto a la PC como a las consolas de videojuegos. Por ahora, la tecnología se utilizará como una herramienta de visualización previa para empresas como Pixar, que podrían utilizar la tecnología para desarrollar un «borrador» de una escena animada.

¿Entonces, cómo funciona?

Las tarjetas gráficas se diseñaron para juntar una colección de triángulos o polígonos en 2D en una imagen virtual en 3D y luego aproximar esa escena en cortes en 2D que corresponden al monitor de la PC. Luego, se aplican texturas a cada polígono para darle una sensación de sombreado o textura, como el mapeo de protuberancias que puede aproximarse a la piel, o darle a una pelota de golf esférica un aspecto con hoyuelos.

El trazado de rayos, por el contrario, modela los fotones reales a medida que rebotan en los objetos, son recolectados y difundidos por diferentes superficies y, finalmente, llegan al ojo o la pantalla del espectador. Si bien la comunidad académica ha considerado que el trazado de rayos proporciona una aproximación cercana a una escena real, la dificultad ha sido la escala del problema: a medida que los fotones rebotan en los objetos en ángulos oblicuos y se absorben y difractan, la base de datos requerida para rastrear todas las interacciones se vuelven difíciles de manejar.

Lo que esto significa, en palabras de McCombe, es que el problema no comparte ninguna localidad de referencia, un término que también se usa para describir interacciones dentro de la memoria caché de un microprocesador. Un conjunto de datos a los que se accede con frecuencia se puede almacenar en un caché, donde se puede acceder con frecuencia una y otra vez. El resultado: si se puede acceder rápidamente a los datos y actuar sobre ellos, entonces se pueden acelerar mediante mejoras en la velocidad del procesador y la memoria caché. Si es demasiado grande, como ha sido el caso del trazado de rayos, no se puede acceder a los datos con la suficiente rapidez. Y esa es la ventaja de las técnicas de rasterización utilizadas por las tarjetas gráficas actuales; aunque son aproximaciones, son extremadamente rápidas. Lo que Caustic afirma es que su arquitectura masivamente paralela puede generar constantemente los datos de la base de datos en un formato para que la GPU pueda tratar las tarjetas CausticOne y CausticTwo como un programador.

Entonces, ¿cómo se ve la arquitectura cáustica? Cáustico no lo dice. Pero las cartas en sí son impresionantes por su relativa simplicidad. La tarjeta PCI Express de cuatro carriles contiene un par de unidades de trazado de rayos en tiempo real Caustic a bordo que funcionan a solo 100 MHz. Cada chip se puede utilizar junto con la DRAM DDR-2 disponible en el mercado.

Mientras tanto, Caustic 2 funcionará a solo 350 MHz, en un paquete de 1 centímetro cuadrado fabricado en 90 nanómetros. Si bien el chip no es pequeño, McCombe señaló que si Caustic decide fabricarlo utilizando la tecnología y el rendimiento de un chip de gráficos 3D convencional, el rendimiento podría ser exponencialmente más rápido.

En una demostración, la tecnología cáustica generó una escena realista. El arte que lo acompaña usó 8 millones de polígonos para renderizar una escena con dos autos. Si bien la escena presentaba geometría estática, la plataforma CausticRT también podría manipularse en tiempo real para al menos mover la geometría sin una caída perceptible en el rendimiento. Incluso el agua pudo manipularse, y la distorsión esperada se mantuvo a medida que el objeto de agua se movía. La escena también mostró sombras de oclusión ambiental, o «luz del cielo», luz ambiental de una fuente no específica que rebotó en los diversos objetos de la escena.

Por ahora, los sombreadores se generan a través de la CPU, aunque la GPU se podrá utilizar en futuras versiones. Una nota interesante: el entorno de ejecución permitió a McCombe programar sombreadores sobre la marcha, aplicándolos inmediatamente a la escena generada.

Cuando McCombe movió la escena, los objetos se difuminaron, que se aclararon cuando la cámara se detuvo. Parte de la razón fue que la demostración solo usó un rayo, dijo McCombe.

Por ahora, la CPU se está utilizando para sombrear. Las versiones futuras permitirán que la GPU realice esas funciones, dijo.

¿Puede Caustic tener éxito? De alguna manera, la tecnología de Caustic es graficar lo que el almacenamiento holográfico o el almacenamiento magnético asistido ópticamente es para la unidad de disco: para que una tecnología llamada revolucionaria tenga éxito, debe ofrecer una alternativa convincente a la inercia de una tecnología existente.

Como señala el analista gráfico Jason Cross, la mayoría de las películas en 3D están rasterizadas de todos modos, con algunas excepciones: escenas en Carros, por ejemplo, donde los reflejos rebotaban en las brillantes persecuciones de los personajes de los coches de la película. ¿Y se puede enseñar a un diseñador de juegos a pensar en fotones, en lugar de polígonos? Las plataformas CausticRT parecen diseñadas para empujar a los diseñadores en esa dirección.