Análise detalhada do Path Tracing do motor gráfico de Resident Evil: SER, ReSTIR Global Illumination e DLSS Ray Racing em Resident Evil Requiem e PRAGMATA.

Os títulos mais recentes da CAPCOM, PRAGMATA e Resident Evil Requiem, marcaram uma mudança significativa na tecnologia gráfica ao serem os primeiros jogos a utilizar a RE Engine com suporte para path tracing. Durante a recente apresentação na GDC 2026 intitulada “Real-Time Path Tracing in RE ENGINE for Resident Evil Requiem and PRAGMATA”, foram compartilhadas informações detalhadas sobre essa adaptação de ponta, tornando-a imperdível tanto para entusiastas de gráficos quanto para desenvolvedores.

Esta apresentação envolvente está disponível no canal NVIDIA Game Developer do YouTube. Como era de se esperar, a NVIDIA desempenhou um papel crucial na implementação do path tracing na engine da CAPCOM. A sessão contou com a participação de Hitoshi Mishima, da equipe da RE Engine da CAPCOM, que explorou os aspectos arquitetônicos e artísticos da implementação, juntamente com Calvin Shu, da NVIDIA, que compartilhou informações sobre as otimizações de desempenho da GPU específicas para esses dois jogos.

No que diz respeito à CAPCOM, a tarefa de integração foi liderada principalmente por Kenta Nakamoto e Kosuke Nabata, que concluíram o projeto em cerca de um ano e meio. Esse avanço integra-se perfeitamente à Reconstrução de Raios DLSS da NVIDIA, que aprimora os recursos de redução de ruído e permite um desempenho eficiente em tempo real, o que, em última análise, exige hardware NVIDIA GeForce RTX para esses jogos.

Um slide de apresentação intitulado 'RE ENGINE Ray Tracing / Path Tracing Pipeline' mostra um fluxograma com seções rotuladas como 'Comum', 'GBuffer', 'Iluminação', 'Transparente', 'Pós-efeitos' e 'Construir BVHs', indicando processos compartilhados para ray tracing e path tracing.

A RE Engine já suportava ray tracing desde o lançamento de Resident Evil Village em 2021, que incluía recursos como iluminação global com ray tracing, oclusão ambiental e reflexos. No entanto, ela dependia da rasterização para iluminação direta e utilizava ray tracing apenas para iluminação indireta. Em contraste, o path tracing completo processa tanto a iluminação direta quanto a indireta por meio de um pipeline unificado, permitindo detalhes de sombra aprimorados, reflexos mais nítidos, redução de ruído mais confiável e oclusão ambiental avançada, superando os métodos convencionais de ray tracing. A construção da Hierarquia de Volumes Delimitadores (BVH) é executada usando computação assíncrona, possibilitando frameworks compartilhados para consulta de raios e shaders de materiais.

Uma imagem comparativa mostra os gráficos nos modos 'RT' e 'PT', destacando as diferenças em detalhes e qualidade de textura, com o logotipo da NVIDIA no canto.

Conforme a apresentação avançava, os detalhes técnicos se tornaram mais claros. A CAPCOM adotou uma técnica de RIS em fluxo contínuo para priorizar com eficácia as fontes de luz mais importantes. As principais decisões de projeto incluíram:

Foi introduzida a compensação de brilho para atenuar as bordas escuras em áreas bem iluminadas, utilizando atualizações de reservatório para ajustes de exposição da câmera.
Um modelo BSDF simplificado (combinando difuso Lambertiano com especular de lóbulo único) foi empregado durante a seleção de candidatos para reduzir os custos da ALU.
A iluminação baseada em imagem (IBL, na sigla em inglês) foi excluída do conjunto de candidatos em ambientes internos com IBL de alta intensidade, pois essas amostras tendiam a ficar ocluídas, levando a alta variância e degradação na reconstrução de raios do DLSS.
Amostras explícitas de NEE foram incorporadas usando o Método Alias de Walker, permitindo uma amostragem triangular eficiente com base na área e na intensidade.

O mecanismo RE constrói uma grade 3D (AABB) em torno de cada fonte de luz pontual, medindo 16×128×128 células, cada uma contendo uma máscara de bits de identificação da luz. Isso permite que o RIS de streaming referencie a grade em cada ponto de sombreamento, otimizando significativamente o desempenho ao avaliar apenas as luzes relevantes.

Uma comparação lado a lado mostra o efeito do 'ReSTIR GI' da NVIDIA na iluminação indireta, destacando uma melhoria significativa na clareza visual e na amostragem de luz entre as imagens superior e inferior.

A equipe de desenvolvimento incorporou a técnica ReSTIR GI para aprimorar a estabilidade da qualidade da Reconstrução de Raios do DLSS, reduzindo significativamente os níveis de ruído em iluminação indireta. Essa técnica permite a reutilização de amostras de trajetória entre quadros; as trajetórias do quadro anterior são reamostradas, enquanto as trajetórias do quadro atual são armazenadas em cada pixel.

Para evitar correlação excessiva com a Reconstrução de Raios, as amostras são extraídas de posições ligeiramente deslocadas em relação ao quadro anterior, em vez de correspondências exatas de pixels. Essa estratégia permitiu que várias cenas em Resident Evil Requiem e PRAGMATA fossem iluminadas usando apenas IBL (Iluminação Baseada em Imagem), resultando em níveis de ruído significativamente reduzidos.

Além disso, a apresentação destacou como o buffer de guia de reconstrução de raios do DLSS foi empregado para corrigir artefatos visuais específicos, tais como:

Dispersão subsuperficial: Surgiram problemas com artefatos de fantasmas em áreas com cabelo devido ao desfoque aplicado ao SSS (Surface Spread Spectrum).A solução envolveu a codificação das discrepâncias de luminância antes e depois da dispersão no buffer de guia para o ajuste adequado.
Vidro fosco: Tipos semelhantes de artefatos foram encontrados em superfícies foscas, os quais também foram abordados pela técnica de buffer guia SSS.
Gotas de chuva e decalques transparentes: O mecanismo de tratamento de desoclusão fazia com que as gotas de chuva parecessem quase invisíveis. A solução envolveu a utilização da máscara de desoclusão para calcular as normais antes e depois da aplicação do decalque.
Luzes de textura de projeção animadas: a reconstrução de raios apresentou dificuldades com a alteração rápida de padrões de luz animados em superfícies; os pesos de animação do RIS foram modulados em relação aos pesos gerais para otimizar esse processo.
Hologramas: As animações de cores emissivas em hologramas não estavam sendo representadas com precisão no buffer de guia, causando desfoque. Ajustes foram feitos para substituir o albedo difuso e especular no buffer de guia pela cor emissiva.

Uma imagem comparativa mostrando 'Strands Rasterizer Strand Hair' com duas seções lado a lado rotuladas como 'Hardware Rasterizer' e 'Hardware Rasterizer + Software Rasterizer[4]' pela NVIDIA.

Tanto Resident Evil Requiem quanto PRAGMATA utilizam a tecnologia proprietária de fios de cabelo da CAPCOM, apresentada pela primeira vez em Resident Evil 4 Remake (2023) e aprimorada posteriormente. Essa abordagem emprega um pipeline híbrido de rasterização por hardware e software, permitindo que mechas de cabelo mais grossas sejam classificadas e eliminadas, seguidas por rasterização por hardware para fios mais densos e semitransparência por software para fios mais finos. No ray tracing, uma malha de fallback substitui a geometria completa dos fios no BVH. Notavelmente, PRAGMATA eleva isso a um BVH de fios formal para melhor acomodar os longos cabelos esvoaçantes do personagem principal.

Calvin Shu concluiu a apresentação discutindo o processo de otimização demonstrado usando uma cena de teste do PRAGMATA que exibia as capacidades de reconstrução de raios DLSS, DLAA e RTX 5090 em resolução 4K. Essa cena em particular apresentava 73 luzes analíticas e 32 amostras emissivas de um conjunto 4K.

Uma cena intitulada "Cena de Teste" mostra um personagem carregando outra pessoa em um ambiente futurista, com o texto na tela "DLSS-RR (DLAA) na RTX 5090 @ 4K: Clocks travados na base".

Estágio	Tempo de quadro	Notas
Frente de onda CS de linha de base	21ms	Desempenho lento devido ao elevado número de threads e à ineficiência em loops de amostragem leves.
RIS BRDF simplificado	17, 7 ms	Obtivemos eficiência otimizando chamadas aleatórias e dividindo UInt32 em dois valores de ponto flutuante.
Porta SER ingênua	23, 5 ms	Desempenho inferior ao esperado sem a reordenação do SER.
SER habilitado	20, 8 ms	Melhoria na coerência, mas ocorreram travamentos no cache de instruções.
SER + recursos sem vínculo	~16, 9 ms	Reduzimos significativamente o número de instruções e resolvemos os gargalos.
Otimizações de driver	13, 3 ms	Ainda não havia sido divulgado na data da apresentação.

A jornada de otimização do traçado de raios na RE Engine foi tudo menos linear, com pontos de regressão notáveis surgindo da implementação do Shader Execution Reordering (SER). A investigação descobriu que a fusão de duas passagens de shader de computação em uma chamada unificada de dispatch ray criava inadvertidamente duplicação de instruções, agravando os problemas de desempenho. A transição para o método bindless resolve essas ineficiências, demonstrando uma significativa melhoria na otimização.

Ao final da apresentação, Calvin Shu enfatizou a importância da adoção do DXR 1.2 com Reordenação de Execução de Shaders para futuras implementações de traçado de raios. Essa abordagem poderia alcançar a ” velocidade da luz “, representando a ambiciosa meta de desempenho de GPU da NVIDIA. Ele também apresentou a próxima versão 2.0 da Máscara de Disoclusão de Reconstrução de Raios DLSS, que deverá refinar o tratamento de casos extremos observados em Resident Evil Requiem e PRAGMATA.

Fonte e imagens