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¿Cómo decide un videojuego hasta dónde puedes ver? Descubriendo la distancia de dibujado y sus complicaciones

¿Cómo decide un videojuego hasta dónde puedes ver? Descubriendo la distancia de dibujado y sus complicaciones

Por  /  3 de abril de 2021       
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Los mundos del videojuego moderno son vastos en extensión y ricos en detalles y, aun así, con el paso del tiempo hemos ganado una mayor distancia de visionado generación tras generación, un fenómeno que, sin duda alguna sorprende pero ¿por qué vemos hasta dónde vemos en nuestros videojuegos?

¿Quién no ha sentido escalofríos en la escena inicial de The Legend of Zelda: Breath of the Wild? Tras salir de nuestro reposo y dar la bienvenida al mundo de Hyrule, el título de Nintendo nos obsequia con un plano general de su mundo, uno en el que, si nos paramos un instante, podemos diferenciar casi todo lo que hay en la lejanía. Teniendo en cuenta que Nintendo Switch es una consola relativamente poco potente, esa escena, cuando la tenemos en pantalla puede despertar la chispa que alimenta toda una batería de preguntas: ¿cómo son capaces los videojuegos modernos de lograr esto? ¿Por qué puedo ver la lejanía con claridad en obras como Ghost of Tsushima mientras que en otras como Minecraft las cosas parecen aparecer de bruces? ¿Cómo es posible que en Microsoft Flight Simulator pueda ver el mundo en toda su extensión desde una cabina?


Todas estas dudas se responden a través de la llamada distancia de Visionado, un término que engloba, casi de forma involuntaria, elementos de diseño de juego, de la tecnología asociada a ellos. A a lo largo de este texto aspiramos a poder introduciros muy levemente a algunos de estos temas, usando como hilo conductor este término y sus aplicaciones más directas, usándolo como trampolín para explicar de forma llana cómo funcionan los gráficos de nuestros videojuegos, y por qué vemos "hasta donde vemos" mientras estamos a los mandos de nuestros títulos favoritos. Os invitamos a acompañarnos una vez más.


Hasta donde nuestros ojos puedan ver

Just Cause 4.Just Cause 4.

La distancia de dibujado es un elemento común en los títulos en 3DAl tratar la representación de los mundos virtuales de nuestros videojuegos, solemos caer en la comparación con la fotografía, por la fácil comparación entre capturar el mundo real a través de una cámara y percibir el mundo virtual a través de una cámara de juego. Sin embargo, en realidad el cómo se procesan estos cuadros tiene más que ver, a nivel conceptual o espiritual, con la pintura. Cuando hablamos de distancia de dibujado en un videojuego hacemos referencia a la máxima distancia visible en la que los objetos del mundo virtual de un videojuego son presentados en el plano final. Cuanta mayor sea la distancia de dibujado, más distancia, pero no necesariamente más detalle o más elementos. Si este dibujado necesita ser reestablecido y no llegamos a él de forma satisfactoria, ocurre lo que se denomina como Pop-in, que no es más que la aparición abrupta de elementos en pantalla. Obras tan recordadas y aclamadas como RAGE, en determinadas plataformas, acusó de este problema, en ocasiones con modelos y en otras con texturas. Para comprender por qué los videojuegos logran reproducir con fidelidad los elementos del mundo de juego, estén a la distancia a la que estén, es necesario saber cómo funcionan los gráficos en nuestros títulos favoritos, aunque sea a un nivel básico.


Una pequeña historia sobre polígonos

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Comencemos por lo básico. Supongamos que estamos jugando a un título en 3D, una práctica habitual en nuestro medio actualmente. Lo que vemos en nuestras pantallas, aunque pueda parecer un espacio tridimensional vivo, no es más que una sucesión rápida de imágenes pregeneradas que crean la ilusión del movimiento. Si fuéramos capaces de tomar una foto general de una de estas imágenes, tendríamos ante nosotros lo que normalmente se denomina como un "cuadro" renderizado, que no es más que la representación gráfica de una serie de polígonos, texturas y otros efectos en un espacio tridimensional, que están siendo reproducidas en una superficie plana -la pantalla en sí- dividida en pequeños segmentos: los populares píxeles. El proceso a través del cual llegamos a este punto es el llamado "dibujado" de una escena renderizada, pero no nos adelantemos aún.


¿Cómo decide un videojuego hasta dónde puedes ver? Descubriendo la distancia de dibujado y sus complicaciones

Si separamos los diferentes elementos que hemos mencionado, los polígonos son la base sobre la que se construye cualquier escena tridimensional. Los modelos que vemos en pantalla, independientemente de su nivel de detalle o realismo, están formados por una conjunción de estos polígonos, que normalmente suelen ser triangulares o cuadrados y están unidos a través de sus vértices hasta "cerrar" un modelo por completo, establecidos mediante coordenadas a través del espacio. Estos vértices sirven como punto de unión, pero también son una señal importante a partir de la cual determinar la posición de otros elementos que vemos en la escena final, como sucede con los mapas de texturas; son una suerte de "puntos de apoyo" para el espacio en el que se construye una escena. Cuantos más polígonos, más complejos sean y más de estos puntos de apoyo entren a colación, más pesado será el proceso a través del cual nuestros equipos dibujan los cuadros que después se representan en nuestras pantallas.


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Lo que vemos en nuestras pantallas es un elaborado juego de humos y espejosLa última pieza que necesitamos conocer para entender "lo básico de lo básico" dentro de una escena es cómo funcionan los puntos de visión, comúnmente denominados cámaras, que corresponden al marco a través del cual se establece el punto de vista de una escena, es nuestra ventana al mundo tridimensional del videojuego. No importa que los modelos estén dentro de una escena, si no están bajo el atento ojo de la cámara, no podremos verlos.



Dibujando sobre lienzos virtuales

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Establecer una escena en un espacio tridimensional es sólo la mitad del proceso necesario para producir lo que vemos en pantalla mientras jugamos, las escenas tienen que dibujarse para que nuestras pantallas puedan representarlas; una labor que sucede a lo largo de varios procesos complejos tanto de comprender como de explicar, pero que por la naturaleza de este texto vamos a separar en tres grandes procesos: la proyección del espacio, el dibujado de la escena y la optimización del cuadro dibujado.


No tenemos que dibujar aquello que no vemos.No tenemos que dibujar aquello que no vemos.

La proyección del espacio es un proceso que sucede a través de la cámara, de la que hemos hablado ligeramente en el párrafo anterior. Desde ella se establece el cono de visualización, denominado "campo de visión" o "frustum" en el lenguaje que estamos tratando. Este frustum es lo que veremos en nuestro monitor, una suerte de lente que toma una imagen del espacio tridimensional, quedando el resto fuera de nuestra visión. Pero hablar de "tomar una imagen" también es una analogía, la escena tridimensional a la que hacemos referencia no existe fuera de su entorno virtual hasta que la dibujamos, algo que sucede a través de la llamada renderización de imágenes, siendo el método más popular la rasterización, que es el proceso por el cual la información vectorial -esos puntos de apoyo de los que hablábamos más arriba- se convierten en un mapa de bits que puedan entender nuestras pantallas.


Por la naturaleza bidimensional de la imagen de nuestras pantallas, muchos de los elementos dibujados no tienen porqué ser procesados en el cuadro. Como si de un lienzo se tratara, con "pintar" lo que está dentro del campo de visión sería suficiente. Del mismo modo, no todo tiene que estar perfectamente representado, las figuras lejanas. Aquí es donde entran las técnicas de optimización, encargadas de aligerar el trabajo de representar cada imagen, así como de facilitar la labor de representación de los elementos a dibujar.


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A nosotros nos gusta separar estas técnicas en dos grupos, siendo el primero el grupo dedicado a la propia optimización del proceso de dibujado, y el segundo al maquillaje estilístico derivado de las posibles carencias o asperezas del cuadro final. En esta última, técnicas como el LOD, al que dedicamos un artículo hace ya un tiempo, el uso de Difuse Maps o de elementos más simples -conceptualmente al menos- como la niebla de juego, entran dentro de este grupo. Para la primera agrupación, sin embargo, técnicas como el culling han ayudado a juegos como Horizon: Zero Dawn a verse fantásticamente en dispositivos entrados en años; mientras que otras, como el Enviroment Cubemap permiten a títulos como GTA V mostrar un mundo abierto tan rico en detalles como el suyo en consolas que fueron lanzadas hace la friolera de quince años. Para la obra de Rockstar, por su actual actividad, existe un extenso registro de sus técnicas de optimización; uno de los artículos al respecto que más nos gustan es el de Adrian Courrèges en su blog personal.


Hemos cubierto todo lo que hemos podido dentro de nuestra extensión habitual, y esperamos que, con la información dada, seas capaz de entender un poco más de la magia técnica que sucede tras nuestras pantallas para cada cuadro, y las limitaciones a la hora de extenderla hacia el infinito de nuestros videojuegos favoritos. Si te has quedado con hambre de más, textos como el que Bart Wronski, antiguo desarrollador de proyectos tan ambiciosos en su día como The Witcher 3: Wild Hunt, dejó recientemente en su blog personal nos parecen dignos de mención, principalmente por la fuerte inspiración en él para la elaboración de este texto.



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