Rasterización: cómo convierte una GPU los triángulos en píxeles y por qué sigue siendo la base de todos los juegos

El pipeline de rasterización

El shader de vértices transforma cada vértice al espacio de pantalla; el rasterizador determina qué píxeles cubre cada triángulo; la prueba de profundidad (Z-buffer) conserva el fragmento más cercano; el shader de píxeles calcula el color a partir de texturas, normales y luces. Los motores modernos añaden geometry/mesh shaders, sombreado diferido (la iluminación se aplica una vez por píxel a partir de un G-buffer) y decenas de pasadas de posprocesado como el TAA, el bloom y el desenfoque de movimiento.

Todos los efectos de luz en la rasterización son aproximaciones: mapas de sombras para las sombras, cube maps y reflejos en espacio de pantalla para los espejos, SSAO para el oscurecimiento de contacto, mapas de luz precalculados para la luz indirecta. Son baratos, pero cada uno tiene artefactos visibles que el trazado de rayos elimina.

Qué limita el rendimiento en rasterizado

El número de píxeles (la resolución) multiplica el trabajo del shader de píxeles; por eso el 4K es unas 2,2 veces más pesado que 1440p y 4 veces más que 1080p en escenas limitadas por la GPU. El número de triángulos, el overdraw (sombrear píxeles que luego tapa geometría más cercana) y el ancho de banda de memoria para las texturas y el G-buffer son los otros grandes factores. En el lado de la CPU importa el número de llamadas de dibujado por fotograma, que es lo que reducen DirectX 12 y Vulkan.

El modelo de FPS de FPSHQ se construye a partir de tasas de fotogramas medidas en rasterizado por GPU, juego, resolución y preset; los multiplicadores de trazado de rayos y de escalado se aplican sobre esa base.

Rasterizado frente a trazado de rayos en la práctica

Incluso los juegos «totalmente trazados por rayos» rasterizan la interfaz y, a menudo, la pasada de visibilidad primaria, así que el rendimiento en rasterizado nunca deja de importar.