Un nivel superior para el renderizado por GPU: ha llegado Vulkan

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Soy jugador de consola. Ya no me preocupo por las especificaciones de hardware, las optimizaciones de software o los benchmarks 3D cuando se trata de disfrutar al máximo de los juegos que me gusta jugar. Enciendo mi PS5, instalo el juego y simplemente juego. Dame al menos 60 fps y soy feliz.

Pero en su momento fui jugador de PC. Me obsesionaba con DirectX, los controladores de dispositivo y la desfragmentación del disco duro para exprimir hasta la última gota de rendimiento del ordenador de sobremesa familiar con un Intel Pentium de generación anterior y la GPU de NVIDIA que fuera.

Era famoso por instalar y reinstalar juegos en el ordenador, e incluso por reformatear crónicamente el disco y reinstalar Windows solo para poder ejecutar lo más eficientemente posible juegos como Warcraft 2, Starcraft, NBA Live y Age of Empires.

Nunca entendí realmente qué era DirectX, pero sabía que tenía que instalarlo y actualizarlo a la última versión o, de lo contrario, no podría ejecutar ningún juego. Solo sabía que tenía algo que ver con los gráficos y la capacidad de mi ordenador para producirlos correctamente, ya fuese mediante renderizado por CPU o por GPU. En aquellos días, nunca había oído el término “API”.

Pero ahora he aprendido que los jugadores de PC tienen elección cuando se trata del software que permite a sus máquinas producir gráficos por ordenador. Ya no están limitados solo a DirectX.

Vulkan está aquí.

Vulkan es una interfaz de programación de aplicaciones (API) de gráficos por ordenador de código abierto que permite que los juegos hablen con el hardware de tu ordenador para que el juego funcione correctamente (o incluso funcione).

Si eso te sonó a trabalenguas, permíteme desglosarlo un poco para aportar claridad. Antes de poder entender por qué Vulkan importa para ti como jugador y/o como artista 3D, primero necesitamos entender un poco por qué necesitas una API de gráficos en primer lugar.

Breve historia de las API de gráficos

Antes de Windows existía MS-DOS. En aquellos días, los juegos eran diseñados por ingenieros de software para dar comandos y recibir respuestas del hardware del ordenador directamente. Esto significa que el código detrás de juegos como Doom, Civilization y SimCity interactuaba directamente con la CPU, el monitor, el teclado y los altavoces del ordenador para generar la experiencia de juego. Esto requería que los creadores de juegos conocieran el lenguaje de programación de cada pieza de hardware.

Todo iba bien para los creadores de juegos (aunque escribir software de juego era bastante tedioso) hasta que llegó Windows 95. Por razones de seguridad del sistema, Windows 95 impidió que el software (incluidos los juegos) accediera directamente al hardware del ordenador; solo el sistema operativo (el propio Windows) podía hacerlo de ahí en adelante.

Entonces, ¿cómo demonios podían escribirse y ejecutarse juegos en este flamante sistema operativo si el software de juego no podía acceder a las funciones del hardware? En justicia para Microsoft, lanzó una solución a las limitaciones impuestas por Windows 95: DirectX.

De hecho, DirectX terminó siendo más que un apaño; revolucionó los juegos y los gráficos por ordenador. Si pensamos en los distintos hardware de ordenador como diferentes personas que hablan distintos idiomas, entonces DirectX es el traductor de todos esos idiomas. Ahora, los creadores de juegos solo necesitaban aprender el idioma de DirectX y escribir código para él en lugar de aprender todos esos otros idiomas hablados por los distintos hardware.

DirectX estandarizó los comandos que el software necesitaba dar al hardware para que este realizara tareas específicas. Con DirectX, los creadores de juegos podían centrarse más en mejorar los gráficos y la jugabilidad de su juego y menos en lidiar con código para todo tipo de hardware (nota: cada nueva versión de cada hardware requiere nuevo código, así que DirectX fue verdaderamente una bendición para los programadores).

¿Dónde entra Vulkan?

Como se describió arriba, DirectX fue creado para Windows, y solo para Windows. Un competidor de Microsoft a principios de los 90, Silicon Graphics, Inc. o SGI, desarrolló una API de gráficos que podía funcionar con cualquier hardware 3D y cualquier sistema operativo que no fuera Windows. Esa API se llamó OpenGL.

En 2006, OpenGL pasó a manos del Khronos Group, un consorcio sin fines de lucro compuesto por grandes empresas tecnológicas, incluidas AMD, NVIDIA, Apple, Google, Intel y Valve.

A diferencia de DirectX, que era propietario y por lo tanto cerrado, OpenGL era de código abierto. Estandarizó el lenguaje para una base de 250 comandos y luego permitió a los fabricantes de GPU escribir extensiones para él a medida que salían nuevos modelos de tarjetas gráficas con funciones cada vez más avanzadas.

En 2016, Khronos Group anunció la Siguiente Generación de OpenGL o glNext, básicamente una modernización de OpenGL. glNext fue finalmente renombrado como Vulkan. Vulkan es ahora el portador de la antorcha de las API de gráficos de código abierto y multiplataforma que permiten a los programadores de juegos diseñarlos no solo para PC sino también para otro hardware como teléfonos móviles, consolas de juegos y consolas portátiles (Steam Deck es una potente consola de juego portátil de Valve, uno de los miembros de Khronos Group).

Entonces, ¿por qué Vulkan?

La respuesta más simple a esta pregunta central es que Vulkan aporta mucho a la mesa. Pero esta respuesta tiene distintos matices según desde qué punto de vista hagas la pregunta: ¿el de un jugador? ¿O el de un artista 3D?

Para jugadores: todo se trata del rendimiento. La respuesta simplificada sería que Vulkan es más rápido que DirectX. Muchos analistas informan que para muchos juegos, cambiar de DirectX a Vulkan conduce a incrementos variables en la tasa de fotogramas promedio. DigitalTrends informa que para Red Dead Redemption 2 y Strange Brigade a resolución 4K, Vulkan aporta un aumento del 8% y del 5% en la tasa de fotogramas promedio, respectivamente.

Sin embargo, la realidad es un poco más complicada que eso. Los resultados pueden variar de juego a juego, de GPU a GPU, de CPU a CPU, de resolución a resolución e incluso según qué versión de DirectX estés comparando con Vulkan.

Esta comparación de Neo Channel Benchmark muestra efectivamente que Vulkan produce tasas de fotogramas mucho más altas (¡alrededor de 20 fotogramas por segundo más!) para Red Dead Redemption 2 con el ajuste de gráficos Low (posiblemente 1080p). Pero cuando probaron usando el ajuste Ultra, DirectX 12 superó a Vulkan, aunque por unos 5 fotogramas por segundo.

Otro matiz en el debate de rendimiento entre Vulkan y DirectX proviene del renderizado con GPU. Esta comparación de Games Errors probó Vulkan y DirectX 11 para Baldur’s Gate 3. El resultado: Vulkan rindió mejor con una GPU de AMD pero DirectX rindió mejor con NVIDIA.

Mi conclusión aquí sería: realmente, tu experiencia puede variar. Sí, Vulkan es más rápido que DirectX en muchos escenarios; pero también, el rendimiento de Vulkan depende tanto del juego que estés jugando como de la GPU en la que lo ejecutes. También hay informes de que DirectX es más estable que Vulkan en algunas situaciones. Pero es fácil de probar y comparar, así que te conviene hacer benchmarks y probar Vulkan para tus juegos y tu máquina.

Para artistas 3D y desarrolladores de juegos: Vulkan es multiplataforma y aquí es donde realmente brilla. Esto facilita portar juegos de un dispositivo a otro. Con la demanda de juegos mostrando un cambio creciente hacia el gaming móvil y en la nube, la capacidad de tomar un gran juego de PC o consola y ofrecerlo en Nintendo Switch, Steam Deck o iPhone de forma más eficiente puede tener un impacto enorme en los ciclos de desarrollo (y en las ganancias de las compañías de juegos).

Valve, por ejemplo, recomienda que los desarrolladores de juegos usen Vulkan al crear juegos para Steam Deck, ya que Steam Deck funciona con SteamOS, un sistema operativo basado en Linux. Esto es significativo porque Steam Deck te permite jugar cualquier juego de Steam en movimiento; los jugadores que estudian o trabajan no necesitan esperar a llegar a casa para jugar a títulos AAA. Steam Deck es, muy posiblemente, el futuro del gaming.

En cuanto a diseñadores de gráficos 3D, Blender ha anunciado que su backend de render ahora está impulsado por Vulkan. Aunque esta función aún está en fase experimental, Blender planea eventualmente retirar OpenGL y reemplazarlo por Vulkan para su visor y renderizado en tiempo real. (Nota al margen: también es interesante que un software 3D de código abierto y disruptivo se haya asociado con una API de gráficos también de código abierto y potencialmente transformadora).

Futuro de Vulkan

El gaming móvil es la industria que quizá tenga más que ganar con el progreso continuo de Vulkan. Ya hay noticias de que nuevas extensiones de Vulkan podrían llevar pronto el ray tracing a los smartphones.

Lee eso otra vez: ¡ray tracing en smartphones! No tengo la ilusión de que jugar en el móvil vaya a competir con jugar en PC o consola (las GPU y CPU de sobremesa y consola simplemente son más grandes y el tamaño sí importa cuando hablamos de gráficos), pero oye, la iluminación con ray tracing para Wild Rift o Call of Duty Mobile sin duda será bien recibida por todos los jugadores.

Y como API de gráficos, Vulkan también impactará otras industrias 3D más allá de los juegos. Con Blender como adoptante temprano, es muy probable que otros software de diseño y render 3D también comiencen pronto sus propias incursiones con Vulkan: Cinema 4D, 3ds Max, Houdini, Arnold, Redshift, lo que quieras.

Cualquier cosa que aporte más eficiencia y mejor rendimiento al proceso de generación de gráficos por ordenador son buenas noticias para estudios de archviz, producciones de cine, creadores de arte NFT, agencias de publicidad y estudiantes de arte visual 3D.

Reflexiones finales

Ni que decir tiene: el futuro es brillante para Vulkan. Muchas empresas tecnológicas, jugadores entusiastas y artistas 3D se beneficiarán de su desarrollo continuo y, por ello, muchos también están invertidos. Por muy beneficioso que ya sea Vulkan, en muchos sentidos aún estamos en sus primeros días. Vulkan solo irá a mejor, más rápido y más fluido.

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