Análisis en profundidad del trazado de rutas del motor RE: SER, iluminación global ReSTIR y carreras de rayos DLSS en Resident Evil Requiem y PRAGMAT

Los últimos títulos de CAPCOM, PRAGMATA y Resident Evil Requiem, han marcado un hito en la tecnología gráfica al ser los primeros juegos en utilizar el motor RE Engine con soporte para trazado de rayos. Durante la reciente presentación de la GDC 2026 titulada «Trazado de rayos en tiempo real en RE ENGINE para Resident Evil Requiem y PRAGMATA», se compartieron detalles sobre esta innovadora adaptación, convirtiéndola en una cita ineludible tanto para entusiastas de los gráficos como para desarrolladores.

Esta interesante presentación está disponible en el canal de YouTube de NVIDIA Game Developer. Como era de esperar, NVIDIA desempeñó un papel crucial en la implementación del trazado de rayos en el motor de CAPCOM. La sesión contó con la participación de Hitoshi Mishima, del equipo RE Engine de CAPCOM, quien profundizó en los aspectos arquitectónicos y artísticos de la implementación, junto con Calvin Shu, de NVIDIA, quien compartió información sobre las optimizaciones de rendimiento de la GPU específicas para estos dos juegos.

Por parte de CAPCOM, la tarea de integración fue liderada principalmente por Kenta Nakamoto y Kosuke Nabata, quienes completaron el proyecto en aproximadamente un año y medio. Este avance se integra estrechamente con la reconstrucción de rayos NVIDIA DLSS, que mejora las capacidades de reducción de ruido y permite un rendimiento eficiente en tiempo real, lo que en última instancia requiere el hardware NVIDIA GeForce RTX para estos juegos.

Una diapositiva de presentación titulada "RE ENGINE Ray Tracing / Path Tracing Pipeline" muestra un diagrama de flujo con secciones etiquetadas como "Común", "GBuffer", "Iluminación", "Transparente", "Efectos posteriores" y "Construir BVH", lo que indica procesos compartidos para el trazado de rayos y el trazado de rutas.

El motor RE Engine ya admitía el trazado de rayos con el lanzamiento de Resident Evil Village en 2021, que incluía características como iluminación global, oclusión ambiental y reflejos mediante trazado de rayos. Sin embargo, dependía de la rasterización para la iluminación directa y utilizaba el trazado de rayos exclusivamente para la iluminación indirecta. En cambio, el trazado de rutas completo procesa tanto la iluminación directa como la indirecta mediante una canalización de trazado de rutas unificada, lo que permite un mayor detalle en las sombras, reflejos más nítidos, una reducción de ruido más fiable y una oclusión ambiental avanzada que supera los métodos de trazado de rayos convencionales. La construcción de la jerarquía de volúmenes delimitadores (BVH) se ejecuta mediante computación asíncrona, lo que permite marcos de consulta de rayos y sombreadores de materiales compartidos.

Una imagen comparativa muestra los gráficos en "Modo RT" y "Modo PT", destacando las diferencias en el detalle y la calidad de la textura, con el logotipo de NVIDIA en la esquina.

A medida que avanzaba la presentación, se fueron aclarando los detalles técnicos. CAPCOM adoptó una técnica RIS de transmisión continua para priorizar eficazmente las fuentes de luz más importantes. Las decisiones clave de diseño incluyeron:

Se introdujo la compensación de brillo para mitigar los bordes oscuros en áreas muy iluminadas, utilizando actualizaciones del depósito para los ajustes de exposición de la cámara.
Durante la selección de candidatos se empleó un modelo BSDF simplificado (que combina una dispersión difusa lambertiana con una dispersión especular de un solo lóbulo) para reducir los costes de la ALU.
La iluminación basada en imágenes (IBL, por sus siglas en inglés) se excluyó del conjunto de candidatos en entornos interiores con IBL de alta intensidad, ya que estas muestras tendían a estar ocluidas, lo que provocaba una alta varianza y degradación en la reconstrucción de rayos DLSS.
Se incorporaron muestras NEE explícitas utilizando el método de alias de Walker, lo que permitió un muestreo triangular eficiente basado en el área y la intensidad.

El motor RE construye una cuadrícula 3D (AABB) alrededor de cada fuente de luz puntual, con unas dimensiones de 16 × 128 × 128 celdas, cada una de las cuales contiene una máscara de bits de identificación de la luz. Esto permite que el sistema RIS de transmisión haga referencia a la cuadrícula en cada punto de sombreado, optimizando significativamente el rendimiento al evaluar únicamente las luces relevantes.

Una comparación lado a lado muestra el efecto de la tecnología 'ReSTIR GI' de NVIDIA en la iluminación indirecta, destacando una mejora significativa en la claridad visual y el muestreo de luz entre las imágenes superior e inferior.

El equipo de desarrollo incorporó la técnica ReSTIR GI para mejorar la estabilidad de la calidad de la reconstrucción de rayos DLSS, reduciendo significativamente los niveles de ruido en la iluminación indirecta. Esta técnica permite reutilizar muestras de trayectoria entre fotogramas; las trayectorias del fotograma anterior se remuestrean, mientras que las del fotograma actual se almacenan en cada píxel.

Para evitar una correlación excesiva con la reconstrucción de rayos, las muestras se toman de posiciones ligeramente desplazadas con respecto al fotograma anterior, en lugar de coincidencias exactas de píxeles. Esta estrategia permitió iluminar varias escenas tanto en Resident Evil Requiem como en PRAGMATA utilizando únicamente IBL, lo que resultó en niveles de ruido notablemente reducidos.

Además, la presentación destacó cómo se empleó el búfer de guía de reconstrucción de rayos DLSS para corregir artefactos visuales específicos, tales como:

Dispersión subsuperficial: Surgieron problemas con artefactos de imagen fantasma en las zonas del cabello debido al desenfoque SSS. Una solución consistió en codificar las discrepancias de luminancia antes y después de la dispersión en el búfer guía para un ajuste adecuado.
Vidrio esmerilado: Se encontraron tipos de artefactos similares en superficies esmeriladas, que también se abordaron mediante la técnica de amortiguación de guía SSS.
Gotas de lluvia y calcomanías transparentes: El mecanismo de manejo de la desoclusión hacía que las gotas de lluvia parecieran casi invisibles. La solución consistió en utilizar la máscara de desoclusión para calcular las normales antes y después de la aplicación de la calcomanía.
Luces de textura de proyección animadas: La reconstrucción de rayos tenía dificultades para alterar rápidamente los patrones de luz animados en las superficies; los pesos de animación RIS se modularon en función de los pesos generales para optimizar esto.
Hologramas: Las animaciones de color emisivo en los hologramas no se representaban con precisión en el búfer guía, lo que provocaba desenfoque. Se realizaron ajustes para reemplazar el albedo difuso y especular en el búfer guía con el color emisivo.

Una imagen comparativa que muestra 'Strands Rasterizer Strand Hair' con dos secciones una al lado de la otra etiquetadas como 'Hardware Rasterizer' y 'Hardware Rasterizer + Software Rasterizer[4]' de NVIDIA.

Tanto Resident Evil Requiem como PRAGMATA utilizan la tecnología de cabello de hebras patentada de CAPCOM, presentada por primera vez en Resident Evil 4 Remake (2023) y perfeccionada posteriormente. Este enfoque emplea una canalización híbrida de rasterización por hardware y software, que permite clasificar y descartar mechones de cabello más gruesos, seguida de rasterización por hardware para hebras más densas y semitransparencia por software para mechones más finos. En el trazado de rayos, una malla de reserva reemplaza la geometría completa de la hebra en el BVH. Cabe destacar que PRAGMATA eleva esto a un BVH de hebras formal para adaptarse mejor al cabello largo y ondulado del personaje principal.

Calvin Shu concluyó la presentación explicando el proceso de optimización demostrado con una escena de prueba de PRAGMATA que mostraba las capacidades de reconstrucción de rayos DLSS, DLAA y RTX 5090 a resolución 4K. Esta escena en particular incluía 73 luces analíticas y 32 muestras emisivas de una matriz 4K.

Una escena etiquetada como 'Escena de prueba' muestra a un personaje cargando a otra persona en un entorno futurista, con el texto en pantalla 'DLSS-RR (DLAA) en RTX 5090 a 4K: Frecuencias bloqueadas a la base'.

Escenario	Tiempo de fotograma	Notas
Frente de onda CS de referencia	21 ms	Rendimiento lento debido a la gran cantidad de hilos y a la ineficiencia en los bucles de muestreo ligero.
BRDF RIS simplificado	17, 7 ms	Se logró mayor eficiencia optimizando las llamadas aleatorias y dividiendo UInt32 en dos números de coma flotante.
Puerto SER ingenuo	23, 5 ms	Su rendimiento fue inferior al esperado sin la reordenación de SER.
SER enabled	20, 8 ms	Se logró una mayor coherencia, pero se produjeron bloqueos en la caché de instrucciones.
SER + recursos sin ataduras	~16, 9 ms	Redujo significativamente el número de instrucciones y eliminó los cuellos de botella.
Optimizaciones de controladores	13, 3 ms	Aún no se había publicado en el momento de la presentación.

La optimización del trazado de rayos en el motor RE distó mucho de ser lineal, con notables puntos de regresión derivados de la implementación de la reordenación de ejecución de sombreadores (SER). La investigación reveló que la fusión de dos pasadas de sombreador de cómputo en una llamada de rayo de despacho unificada generaba inadvertidamente duplicación de instrucciones, agravando los problemas de rendimiento. La transición a la arquitectura sin enlaces soluciona estas ineficiencias, demostrando una mejora significativa en la optimización.

Al concluir la presentación, Calvin Shu hizo hincapié en la importancia de adoptar DXR 1.2 con reordenamiento de ejecución de sombreadores para futuras implementaciones de trazado de rayos. Este enfoque podría alcanzar un rendimiento comparable al de la velocidad de la luz, lo que representa el ambicioso objetivo de rendimiento de la GPU de NVIDIA. Además, presentó la próxima versión 2.0 de la máscara de desoclusión de reconstrucción de rayos DLSS, que se espera que mejore el manejo de casos límite experimentados en Resident Evil Requiem y PRAGMATA.

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