Los Videojuegos Una Evolucion Grafica
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Los videojuegos, una evolución gráfica. Introducción a la informática gráfica 2010 Alejandro Avilés y José Ladislao Lainez
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Explicacion sobre la evolucion de los videojuegos a traves del tiempo y como se ha ido mejorando su calidad grafica
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Los videojuegos, una
evolución gráfica. Introducción a la informática gráfica 2010
Alejandro Avilés y José Ladislao Lainez
2 Videojuegos, una evolución gráfica.
Índice
Índice ....................................................................................................................................... 2
1. Introducción ......................................................................................................................... 4
2. Evolución hardware y Sofware de gráficos en los videojuegos ............................................. 5
2.1. El nacimiento de los videojuegos .................................................................................... 5
2.2. Expansión comercial ....................................................................................................... 7
2.3. La era de los 8-bits.......................................................................................................... 8
2.3.1. Ordenadores personales .......................................................................................... 8
2.3.1. NES .......................................................................................................................... 8
2.4. Evolución del 2D al 3D .................................................................................................... 9
2.4.1. Los precursores ....................................................................................................... 9
2.4.2. 3D sin trampa ni cartón ......................................................................................... 10
2.5. Los videojuegos en la actualidad................................................................................... 11
2.5.1 Motores Gráficos .................................................................................................... 12
2.6. ¿Qué nos depara el futuro? .......................................................................................... 15
Hardware ........................................................................................................................ 15
Software ......................................................................................................................... 15
3. Técnicas .............................................................................................................................. 16
3.1. Parallax Scrolling .......................................................................................................... 16
3.2. Cel Shading ................................................................................................................... 17
3.3. Normal mapping........................................................................................................... 17
3.4. Parallax Mapping .......................................................................................................... 18
3.5. Parallax Occlusion Mapping .......................................................................................... 18
3.6. Ambient Occlusion ....................................................................................................... 19
3.7. Efectos de partículas .................................................................................................... 19
3.8. Sombras dinámicas ....................................................................................................... 20
3.9. Efectos de post-procesado ........................................................................................... 20
3.10. Escenarios Pre-renderizados ....................................................................................... 21
3.11. Física .......................................................................................................................... 21
4. Proceso de creación y uso de un modelo 3D ...................................................................... 22
4.1. Creación de un modelo usando Autodesk 3DS Max 2010 .............................................. 23
4.1.1. La interfaz de 3DS Max 2010 .................................................................................. 23
4.1.2. Creación de un objeto simple................................................................................. 24
3 Videojuegos, una evolución gráfica.
4.1.3. Mover, rotar y escalar un objeto ............................................................................ 25
4.1.4. Controlar la cámara ............................................................................................... 26
4.1.5. Modelar un objeto ................................................................................................. 27
4.1.6. Iluminación de una escena ..................................................................................... 29
4.1.7. Uso de materiales y texturas .................................................................................. 31
4.2. Photoshop CS4 – Nuevas funcionalidades 3D................................................................ 32
4.3. ZBrush 3.5R .................................................................................................................. 33
4.3.1. La interfaz de ZBrush ............................................................................................. 33
4.3.2. Pinceles 2.5D ......................................................................................................... 33
4.3.3. ZSpheres ................................................................................................................ 34
4.4. Unreal Engine 3 ............................................................................................................ 35
4.4.1. Historia de Unreal Engine ...................................................................................... 36
.4.2. Usando Unreal Development Kit con Unreal Engine 3 .............................................. 39
5. Bibliografía ......................................................................................................................... 42
4 Videojuegos, una evolución gráfica.
1. Introducción
Los videojuegos son en la actualidad el sector con mayor movimiento económico en la
industria del entretenimiento, por encima incluso del cine. Observando la historia de esta
forma de ocio vemos que nunca ha gozado de tanta salud como la que tiene ahora. Llevan con
nosotros desde la década de los 50, y no es pequeña la evolución que han sufrido desde sus
primeros albores.
El recorrido no ha sido sencillo. Han sufrido en no pocas ocasiones acoso y derribo por muchos
sectores políticos o mediáticos, pero la industria se ha abierto camino. Con el tiempo s el
capital del que se disponía se ha ido aumentando, ampliando la plantilla de trabajadores
asociados a un proyecto, mejorando las técnicas gráficas, la inteligencia artificial o la música y
el sonido, buscando siempre un mayor realismo, hasta llegar al mercado consolidado que son
hoy en día.
Estos avances han ido acompañadas de innovaciones tecnológicas tanto a nivel de hardware
como de software. En esta redacción abordaremos ambos aspectos desde dos puntos de vista,
el histórico y el práctico, intentando ilustrar el recorrido de los videojuegos y mostrando
algunas de las herramientas que se utilizan en un proyecto profesional.
5 Videojuegos, una evolución gráfica.
2. Evolución hardware y Software de gráficos en los videojuegos
2.1. El nacimiento de los videojuegos A pesar de lo que muchos puedan pensar, el origen se remonta a finales de la década de los 40,
cuando se patentó el primer dispositivo electrónico cuya finalidad era el entretenimiento
interactivo.
Nombrado Cathode Ray Tube Amusement Device; simulaba el lanzamiento de misiles con
circuitos analógicos (ocho válvulas de vacío) en un monitor CRT (tubo de rayos catódicos) y
disponía de reguladores para ajustar la curva y velocidad del misil. La finalidad era acertar en
unos objetivos que tenían que ser dibujados en un revestimiento sobre el monitor ya que era
imposible representar gráficos entonces.
Más adelante, en 1951 se construyó el primer ordenador digital
programado específicamente para ejecutar un videojuego. Su
nombre, NIMROD, y sólo se podía jugar en él a un juego
matemático, Nim. La output en este caso eran una serie de
bombillas que se iluminaban indicando la situación del juego.
En 1958, un científico del Brookhaven National Laboratory en
Nueva York creó un juego para entretener a los visitantes del
laboratorio, Tenis para Dos. Se utilizó un ordenador analógico y
un osciloscopio para representar una versión simplificada de
una pista de tenis vista desde un lateral. Se debía golpear una
pelota para que pasara al otro lado de la red. Podían jugar dos
personas, y cada una tenía un regulador para ajustar la
trayectoria y un botón para golpear la pelota.
Video: http://www.youtube.com/watch?v=s2E9iSQfGdg
Los primeros videojuegos que contaron con gráficos fueron los desarrollados para funcionar
sobre el ordenador TX-0 (una máquina monstruosamente grande con una memoria de 64K de
palabras de 18bits) en el MIT entre 1959 y 1961. Fueron predecesores del primer videojuego
comercial, Spacewar! que funcionaba sobre un DEC PDP-1 y se mostraba en un display
vectorial. Se trata de un juego de dos jugadores en que cada uno controlaba una nave y debía
derribar al contrincante lanzando misiles.
En 1968 aparece el prototipo de la primera videoconsola
doméstica, Oddysey. Su creador, Ralph Baer, creó un dispositivo
que pudiera conectarse a cualquier televisión modificando su
señal de salida. Así, nace el concepto de “video” – juego.
Comenzó a venderse en 1972 de mano de la empresa Magnavox.
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En 1971 aparece la primera máquina arcade (recreativa) que portaba una versión modificada
de Spacewar!. Al igual que Oddysey, el juego se mostraba en una televisión. Aunque se
consiguieron vender escasamente 1500 unidades, en 1972 sus creadores fundaron Atari y
crearon la primera máquina arcade de éxito y que mucha gente cree portadora del primer
videojuego, Pong. Se vendieron más de 19000 máquinas e innumerables imitaciones.
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2.2. Expansión comercial Durante la década de los 70 las máquinas arcade se expandieron por restaurantes, centros
comerciales y tiendas 24h del mundo entero. También aparecieron otros clásicos como es el
Space Invaders, Asteroids, o Pac-Man.
Por otro lado, mientras que las recreativas empezaban a adornar las zonas públicas, las
videoconsolas domésticas iban invadiendo las casas. El primer año Oddysey logró vender
100000 unidades gracias a una agresiva campaña publicitaria y 300000 en total al final de su
vida.
En 1974 Philips compró a Magnavox e
introdujo Oddysey en el mercado
europeo y japonés. Posteriormente
en el 1978 lanzó la sucesora,
Oddysey2, alcanzando los 2 millones
de videoconsolas vendidas. A
diferencia de la primera versión de
Oddysey, que aunque podía ejecutar
distintos juegos, estos ya se
encontraban programados en los
circuitos de la consola, tanto Oddisey2 como las posteriores Atari 2600, Intellivision o
ColecoVision, portaban una CPU y eran capaces de ejecutar juegos que habían sido
programados en una memoria ROM dentro de un cartucho.
Esto supuso el boom de los videojuegos, pues cada uno podía incorporar sus propios gráficos,
música y jugabilidad, ofreciendo una experiencia única para el jugador y posibilidades infinitas
a los programadores. No obstante, el desarrollo todavía era muy tedioso y normalmente era
una misma persona la que realizaba todo el trabajo y no existía ninguna herramienta para
simplificar la tarea, teniendo que pasar todo el contenido a datos hexadecimales a mano.
En el contexto académico los videojuegos se empezaron a programar casi de forma clandestina,
utilizando los potentes ordenadores que poseían las universidades. Aunque no se esforzaban
en dar a conocer sus productos, existían dos vías de distribución, PLATO System y DECUS. La
gran mayoría de juegos que se programaron en la década de los 70 tenían unos gráficos
mediocres o directamente se representaban con texto ASCII en monitores o impresos en papel.
También aparecieron los videojuegos portátiles con
pantallas LCD. Un LCD (Liquid Crystal Display)
aprovecha las propiedades de modulares de la luz
para mostrar pixels en color o monocromáticos en la
pantalla. Esta tecnología no produce luz y consume
muy poca energía, y es precisamente por eso por lo
que se utiliza en relojes y en estos juegos portátiles.
En 1980 Nintendo publicó lo línea de juegos
Game&Watch, lo que impulsó al resto de empresas a publicar sus juegos en este tipo de
dispositivos.
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2.3. La era de los 8-bits Corrían los años 80 y ya se podía hablar de la industria del videojuego. Llegaron los
ordenadores personales y la NES.
2.3.1. Ordenadores personales Se popularizó la utilización de los ordenadores personales para jugar aprovechando lo que
habían mejorado en los últimos años. Muchos de los usuarios no sólo consumían videojuegos
sino que los programaban ellos mismos y esta fue la base de que los desarrolladores se
aproximaran a las editoriales, dándose soporte mutuo y ampliando la industria. Algunos de los
ordenadores que marcaron los avances gráficos fueron:
IBM PC Compatible con CGA (adaptador de gráficos en color), con posibilidad de mostrar
gráficos de hasta cuatro colores.
Commodore 64 o Apple II que incorporaban EGA (adaptador gráfico mejorado) de 16 bits, que
mostraban hasta 16 colores RGB simultáneamente de una paleta de 64 a una resolución de
hasta 640x350 pixels.
Atari ST o Commodore Amiga, con un potencial gráfico de 256 colores con la especificación
VGA.
2.3.1. NES Mientras tanto, en Japón, resurgía Nintendo de la
crisis de la industria del videojuego con su NES
(Nintendo Entertaiment System) en 1985. Nos
centraremos en los aspectos técnicos relativos a los
gráficos.
La NES disponía de un chip gráfico dedicado, la PPU
(Picture Processing Unit). Disponía de 2KB de memoria RAM para gráficos, representaba 48
colores y 5 grises con una resolución de 256x240 pixels. Podía mostrar 64 sprites
simultáneamente de 8x8 o 8x16 pixels y una sólo tile
de fondo. La detección de colisiones era parcial, por lo
que en muchas ocasiones debía comprobarse
mediante software.
Por comentar, un sprite es una imagen bidimensional
que representa un objeto en un videojuego 2D. En la
imagen de la derecha, la tortuga, Mario y los bloques
son sprites, mientras que la montaña es un tile para
darle variedad al fondo de color azul.
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2.4. Evolución del 2D al 3D La industria del juego había madurado. Los desarrollos en la década de los 90 propiciaron la
consolidación de las editoriales, juegos de mayores presupuestos, mayores equipos de
producción y colaboración con la industria de la música y el cine.
2.4.1. Los precursores La NES dejó paso a la Super NES en 1991 y Sega le hizo una muy buena competencia con la
Mega Drive. Ambas fueron fabricadas con arquitectura de 16 bits y perfeccionaron lo
anteriormente comentado en la NES. Centrándonos en la Super NES, además de aumentar la
memoria gráfica disponible, la resolución y la paleta de colores hasta 32768, incorporando en
su chip gráfico:
Detección de colisiones.
Posibilidad de mostrar hasta 128 sprites
simultáneamente y mayor variedad de tamaño
en alto y ancho de estos, hasta 64x64.
Mayor número de tiles de fondo.
Escalado del fondo.
Rotación del fondo.
Estas dos últimas características formaban parte del
Mode 7, un mapeado simple de textura que rotando y escalando la capa de fondo da un efecto
de perspectiva, consiguiendo una sensación de gráficos tridimensionales. Se utilizó para juegos
de carreras o para representar paisajes que se extienden hasta el infinito.
Mientras se empezaban a abordar con seriedad los
videojuegos en 3D, las máquinas aún no eran lo
suficientemente potentes para representarlos. Durante
este tiempo se desarrollaron algunas técnicas para
simularlos.
Una de ellas, popularizada por Donkey Kong Country,
utilizaba sprites de gráficos pre-renderizados para dar
una ilusión de gráficos 3D. Esta técnica se hizo bastante
famosa y se extendió a muchos juegos de estrategia
para ordenador.
Otra de ella se puede considerar la precursora del
motion-capure y se llama rotoscopia. Consiste en filmar
actores reales e introducir los fotogramas a modo de
sprites. Pudo verse en juegos como Prince of Persia,
Mortal Kombat y en otros muchos de lucha.
10 Videojuegos, una evolución gráfica.
2.4.2. 3D sin trampa ni cartón Finalmente, Nintendo pudo coquetear con gráficos 3D
poligonales en 1993 con la inclusión del chip Super FX
en los cartuchos de la Super NES. A pesar de la
precariedad de la tecnología, capacidad para renderizar
unos cuantos cientos de polígonos, el simple mapeado
de texturas y el sombreado plano, los gráficos fueron
considerados como algo revolucionario.
Desde 1995 y en los siguientes años se produjo el boom
del 3D en el PC con la llegada de las tarjetas gráficas
con aceleración tridimensional con el chipset Voodoo de 3dfx Interactive, así como en el
mundo de las videoconsolas con la PlayStation de Sony,
la Sega Saturn y la Nintendo 64.
En un principio, los juegos que hicieron un uso
extensivo de las nuevas tecnologías fueron los FPS
(First Person Shooter), destacando Quake como uno de
los primeros. Pronto fueron requiriendo una mayor
potencia gráfica y son en parte los que han forzado la
rápida evolución del hardware 3D.
Con el aumento del contenido multimedia en los videojuegos el formato de distribución pasó
de los disquetes de 3 ½ en el caso de los ordenadores, y de los cartuchos en el caso de las
consolas, al CD-ROM.
Aparecieron nuevos géneros y se aprovecharon las nuevas capacidades para acercar los
videojuegos a una experiencia cinematográfica (escenas pre-renderizadas o ingame).
Algunos juegos que marcaron estos comienzos del 3D:
The Legend of Zelda: OoT Super Mario 64 Metal Gear Solid
Final Fantasy 7 Tomb Raider Crash Bandicoot
11 Videojuegos, una evolución gráfica.
2.5. Los videojuegos en la actualidad Los sprites han quedado relegados a un segundo plano, aunque
todavía muy usados en consolas portátiles, juegos de lucha en HD
o juegos indie. El desuso de esta técnica también es provocado por
la dificultad de crear sprites detallados con muchos frames de
animación, pues cada uno debe dibujarse pixel a pixel.
De aquí en adelante, durante la década del 2000, hemos vivido una
mejora constante de tarjetas gráficas y un par de generaciones de
videoconsolas (estamos en la 7ª). Se ha iniciado una carrera por los
gráficos más realistas e impresionantes, llegando a unas cotas
insospechables cuando se miran los inicios de esta industria.
Los modelos tridimensionales han aumentando en cantidad de polígonos, ostentando el título
de personaje con mayor número de ellos Lara Croft con 32816 en Tomb Raider: Underworld.
Un ejemplo de la evolución gráfica sufrida por los dos personajes más emblemáticos de
Nintendo:
Super Smash Bros. 64 Nintendo 64
Super Smash Bros. Melee Nintendo Game Cube
Super Smash Bros. Brawl Nintendo Wii
12 Videojuegos, una evolución gráfica.
Un ejemplo de los gráficos más exigentes que existen en este momento:
Crysis (PC)
2.5.1 Motores Gráficos Aparte de la potencia en aumento de las tarjetas gráficas para jugadores, que actualmente
llegan a contar con 2GB de memoria RAM, la evolución de los juegos ha venido determinado
por el motor de juego que usan.
En un principio cada juego se programaba
desde cero, optimizando su
funcionamiento al hardware sobre el que
correría. Salvo excepciones, como
SCUMM para las aventuras gráficas de
Lucas Arts, no fue hasta mediados de los
90, cuando se empezó a reutilizar gran
parte del código y apareció el término
“motor”. Juegos como Quake o Doom
sirvieron a otras compañías para crear sus propios gráficos y niveles, e incorporarlos en el
núcleo del código.
A diferencia de los anteriores mencionados, en los que se creaba un motor para un juego y
otros hacían uso de él, poco o nada se enfocaba su desarrollo para su reutilización. Más
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adelante, juegos como Quake III o Unreal fueron desarrollados con esto en mente, separando
completamente el contenido del juego del motor.
La venta de este tipo de tecnología ha demostrado ser una fuente de ingresos muy suculenta
para algunos desarrolladores, pues el precio de una sola licencia de esta herramienta puede ir
de los 10000 a varios millones de dólares.
Así pues, un motor de juego es un sistema diseñado para la creación y desarrollo de
videojuegos. Todos ellos suelen incorporar el motor gráfico, motor físico, detección de
colisiones, sonido, ejecución de scripts, inteligencia artificial, gestión de memoria e hilos de
ejecución, soporte para la localización, y diseño de escenarios.
Esto permitió que los equipos se dividan, modularicen y especialicen en campos muy diversos.
También hace posibles los desarrollos de forma más rápida y económica, lo que es una
importante ventaja frente a la competencia existente en la industria del videojuego.
Son de las aplicaciones más complejas que existen en la actualidad y llevan hasta el límite al
hardware y se encargan de abstraer el hardware gráfico, utilizando APIs gráficas como
Direct3D u OpenGL. Además no sólo se usan para videojuegos, también se utilizan para
desarrollar aplicaciones medicinas, simulaciones militares, de visualización o de entrenamiento.
Motores de juego existen muchísimos, tanto libres, como OGRE, basado en OpenGL como
comerciales. El más utilizado de todos y uno de los que consiguen mayor calidad gráfica de la
actualidad es Unreal Engine 3, al cual le dedicaremos una sección más adelante. Aquí una
imagen comparativa de su evolución:
Algunos otros motores gráficos utilizados en esta última generación de consolas:
14 Videojuegos, una evolución gráfica.
Source Engine
Desarrollado en 2004 para Counter-
Strike: Source. Es multiplataforma y
está diseñado para actualizarse
conforme avance la tecnología.
Id Tech 4
Debutó en Doom 3 e incorporó de
serie el bump mapping, normal
mapping y reflexión especular.
CryENGINE 2
Es el motor gráfico más avanzado por ahora, a falta de ver CryENGINE 3. Se utilizó para el
desarrollo de Crysis (ver páginas anteriores) y está implementado a partir de DirectX.
Enumeramos las tecnologías que incorpora:
Iluminación en tiempo real y sombras dinámicas
Niebla volumétrica, por capas o por distancia de visión
Terrenos de 2.5D con Ambient Occlusion
Normal Mapping y Parallax Occlusion Mapping
Simulación de luz ambiental en tiempo real
Simulación de difracción y refracción de la luz al atravesar objetos translúcidos
Motion Blur para simular velocidad o profundidad del escenario
Rayos luminosos
Superficie oceánica tridimensional
Sombreado avanzado para simular superficies congeladas, viscosas, invisibles, etc…
Uso óptimo de la CPU para mostrar el terreno
Más adelante hablaremos de algunas de éstas en detalle.
Motores populares
Otros dos muy populares en las comunidades de internet son M.U.G.E.N. y RPG Maker, el
primero para crear juegos de lucha y el segundo para juegos de rol.
Un ejemplo de lo que se puede desarrollar lo tenemos en este proyecto de aficionados
españoles: Card Sagas Wars en M.U.G.E.N.
15 Videojuegos, una evolución gráfica.
2.6. ¿Qué nos depara el futuro? Observando que los avances en los gráficos de los videojuegos en esta década, marcada por el
deseo de alcanzar el máximo realismo e inmersión podemos esperar:
Hardware Seguirá avanzando, permitiendo modelos con un mayor número de polígonos y haciéndose
responsables de algunos procesos que por ahora son llevados a cabo por el software, como
por ejemplo, los motores físicos, que por ahora sólo unas pocas implementan.
La popularidad del 3D está creciendo a pasos agigantados. Ya se habla de televisiones 3D con y
sin gafas y Sony ha anunciado este soporte para sus juegos en la PS3 a partir del 10 de junio de
2010.
Aunque la Nintendo Wii no ha sido la primera consola en incorporar periféricos de entrada
tridimensional con su WiiMote, sí fue la primera en tener éxito en este terreno. Durante este
año se pondrán a la venta un dispositivo similar de Sony para su PS3, Move, y un sistema de
reconocimiento corporal de Microsoft para su Xbox360, el por ahora conocido como Proyect
Natal.
Software Los motores gráficos reúnen muchas de las técnicas que han marcado la diferencia con juegos
de anteriores generaciones, haciendo un uso efectivo de las capacidades de las tarjetas
gráficas. Algunos afirman que el objetivo es llegar a una representación 100% realista, en
donde cada acción tiene una reacción, y otros que se debe utilizar toda esa potencia para
expresar toda la creatividad del ser humano. Nosotros, mientras tanto, esperaremos el
CryENGINE 3.
En la sección de técnicas hablaremos de algunas que ya existen y se están empezando a
implantar.
¿Foto o CryENGINE 3?
16 Videojuegos, una evolución gráfica.
3. Técnicas
Como ya hemos visto, se han venido usando distintas técnicas en la historia de los videojuegos
para conseguir efectos que aportasen realismo a sus gráficos.
En los primeros años, ante la imposibilidad de trabajar con modelos tridimensionales se
procuraba dar sensación de profundidad o simular escenas en 3D, además de aprovechar de
una forma eficiente los escasos recursos de los que se disponían.
Con la llegada de las tarjetas gráficas con aceleración 3D y las consolas de 5ª generación, los
modelos tridimensionales fueron ganando mayor protagonismo. Las técnicas implicadas desde
entonces han ido aportando nuevas formas de sombreado o mapeado de textura,
representación de terrenos, agua, reflejos, iluminación, etc.
El futuro de los gráficos de los videojuegos recae sobre los motores gráficos en gran medida, y
estos hacen un uso extensivo de técnicas para dotarlos de realismo y espectacularidad.
En esta sección hablaremos de algunas técnicas que se han utilizado en la historia de los
videojuegos por cualquiera de los anteriores motivos.
3.1. Parallax Scrolling Técnica para simular un escenario tridimensional en juegos 2D. En esta técnica las imágenes de
fondo que se encuentran a mayor distancia se mueven más lento que las más cercanas cuando
la cámara se mueve. Existen varios métodos para llevar a cabo esta técnica:
Por capas. Se implementa en
dispositivos que permiten
múltiples capas para fondos
que además pueden ser
desplazadas de forma
independiente. En la imagen
vemos las capas utilizadas en
The Whispered World, una
aventura gráfica para PC
publicada en 2010.
Por sprites. Los programadores pueden introducir sprites a modo de capas y establecer la
profundidad de éstos y manipular mediante algún script el movimiento que deben sufrir
dependiendo de la profundidad.
Modificando el patrón de fondo. Con esta técnica se pueden conseguir un efecto sencillo
parecido a estar flotando sobre el fondo. Se ha utilizado mucho para fondos de estrellas.
17 Videojuegos, una evolución gráfica.
3.2. Cel Shading Se trata de un tipo de sombreado no realista para hacer parecer los
gráficos un dibujo a mano.
A diferencia del sombreado típico, en esta técnica de sombreado la luz
se calcula para cada pixel y luego se mapea al resto de polígonos para
conseguir un color plano, donde las sombras y las zonas iluminadas son
más bien un bloque de color.
Para el cálculo de las líneas de “tinta” negra que delimitan cada objeto
se realiza un proceso de eliminación de caras ocultas.
Finalmente, se unen ambos resultados y se obtiene la imagen.
3.3. Normal mapping Evolución directa del Bump mapping. Se utiliza para dar relieve e iluminación a un objeto sin
añadirle más polígonos. Se trata de una capa extra que indica los lugares “altos” y “bajos” de la
textura ordinaria, y el sistema de iluminación utiliza esto para iluminar el objeto en cuestión.
Esto consigue una iluminación más realista y mayor eficiencia al evitar el aumento de
polígonos.
18 Videojuegos, una evolución gráfica.
3.4. Parallax Mapping Es una versión mejorada del Normal Mapping y se utiliza para dar un mayor realismo a las
paredes. Esta técnica se consigue desplazando las coordenadas de la textura en el modelo
dependiendo del ángulo de visión y el valor del mapa de relieve en un punto.
A diferencia del Normal Mapping, en el que se pierde la sensación de profundidad cuando la
cámara se acerca a la textura, con Parallax Mapping se evita este efecto.
Tanto Playstation 3 como Xbox 360 están empezando a hacer uso de esta tecnología.
3.5. Parallax Occlusion Mapping Es una mejora de Parallax Mapping en el que se permite dar complejidad tridimensional a las
texturas. Las texturas van modificándose en tiempo real dependiendo de la perspectiva y de la
oclusión (o no) de lo que hay detrás. Modificar la textura requiere un menor uso de la CPU que
modificar el modelo realizando cálculos geométricos.
19 Videojuegos, una evolución gráfica.
En la imagen se ve con claridad que aunque el modelo es un cubo, la textura se dibuja con
aquello que se vería detrás, dando la sensación de que cada ladrillo es un modelo
independiente.
3.6. Ambient Occlusion Es un método de sombreado que añade realismo al modelo de iluminación local teniendo en
cuenta la atenuación de la luz ambiental debido a la oclusión del resto de objetos. De esta
forma se intenta aproximar la forma en que la luz se irradia en la vida real.
A diferencia del modelo de Phong, que es un modelo local, éste es global. Es decir, la
iluminación en cada punto viene en función del resto de modelos en la escena. Sin embargo,
es una aproximación bastante rudimentaria a un modelo completo de iluminación global.
3.7. Efectos de partículas Usado para renderizar efectos que de manera normal no sería posible o quedaría poco realista
es una simulación del comportamiento físico de algunos fenómenos como explosiones, humo,
nieve, fuego… Es una técnica nativamente 3D, aunque en algunos casos se puede usar en
renderizados 2D bajo ciertas circunstancias.
En los efectos siempre hay un emisor con una posición determinada y del cual se “emiten” las
partículas. Este emisor tiene definido cuantas partículas por unidad de tiempo ha de emitir, la
velocidad y dirección de las partículas, el color de estas y otras opciones.
20 Videojuegos, una evolución gráfica.
3.8. Sombras dinámicas Técnica por la cual los objetos proyectan sombras sobre otros objetos al ser iluminados. La
diferencia con la iluminación estática es que no hay que recalcular las sombras con el tiempo
ya que como indica su nombre, los objetos están estáticos, pero si por ejemplo nuestro
personaje se mueve o si queremos representar un ciclo de día/noche, el movimiento del punto
de luz que emite, o de uno de los objetos que reciben esa luz hará necesaria recalcular la
sombra y que se proyecte en otros objetos.
3.9. Efectos de post-procesado Usados para crear efectos tales como pueden ser Bloom, Motion Blur o Ray of God por poner
algunos ejemplos. Se suelen usar para dar mayor realismo a la escena o perfeccionar la
ambientación.
21 Videojuegos, una evolución gráfica.
3.10. Escenarios Pre-renderizados Utilizado en videojuegos antiguos, cuando la potencia de los ordenadores y consolas no era
suficiente para que todos los objetos del videojuego fueran objetos 3D. Lo que se hacía era
renderizar la escena y usar cámaras fijas, que combinado con un sistema de colisiones que
diera la sensación de que la imagen que se estaba viendo de fondo era real creaba el efecto
deseado.
Algunos juegos que han hecho esta técnica su estandarte durante muchos años han sido los
Survival Horror, ya que necesitaban más detalle al crear la ambientación y atmosfera
necesarios.
3.11. Física En la actualidad la mayoría de videojuegos incluyen un efectos físicos y un motor de física para
emular la realidad, ya sea la gravedad, el comportamiento de fluidos, el comportamiento de
los personajes según donde reciban el golpe… Hay infinitos usos para esto, ya que los
videojuegos pretenden emular la realidad y conforme aumenta la potencia de cálculo, más
porcentaje de estos cálculos se pueden destinar al cálculo de efectos físicos.
22 Videojuegos, una evolución gráfica.
4. Proceso de creación y uso de un modelo 3D
Hoy en día se hace indispensable el uso de herramientas de modelado 3D en muchos de los
ámbitos de la informática gráfica que necesitan representar objetos más allá de figuras
geométricas como es el caso de la animación 3D en el cine, los videojuegos etc. Crear modelos
tan complicados como los que requieren estar áreas de la informática gráfica sería
prácticamente imposible si tuviéramos que definir cada punto dentro del código. Para
solucionar esto existen programas de modelado 3D que nos permiten una forma de trabajo
mucho más intuitiva y visual para la creación de estos modelos que después podremos usar en
nuestro proyecto.
Existen muchos programas en el mercado pero presentaremos los dos más usados por los
profesionales de las industrias del cine y los videojuegos (Autodesk 3DS Max 2010 y Pixologic
ZBrush 3.5R), áreas de la informática grafica que llevan la complejidad de los modelos 3D hasta
el límite año tras año. Veremos también las diferencias entre estos dos programas ya que
presentan una visión distinta para la
creación de modelos 3D, algo que no
debe entenderse como una
competencia directa entre ambos, ya
que de forma habitual se hace uso de
ambos programas (e incluso un par
más) para trabajar el mismo modelo,
importándolo de un programa a otro
y utilizando sobre él las herramientas
específicas que mejor se adaptan a lo
que el artista (modelador 3D) quiere
hacer. También veremos cómo las
herramientas de diseño gráfico
tradicionales se adaptan al creciente
uso de complejos modelos 3D, como
es el caso de Adobe Photoshop CS4 que incluye nuevas características para crear texturas
fácilmente dibujando directamente sobre el objeto en cuestión (característica estrella de
ZBrush desde sus inicios y que ahora Photoshop incluye tras las buenas críticas que recibió esta
técnica).
Una vez tengamos creados nuestros modelos veremos cómo usarlos en nuestros proyectos.
Concretamente los usaremos en Unreal Engine 3.
23 Videojuegos, una evolución gráfica.
4.1. Creación de un modelo usando Autodesk
3DS Max 2010 Estamos ante la herramienta de modelado 3D mas ampliamente
usada desde que apareciera en el año 1990.
3DS Max 2010 nos permite modelar de manera sencilla objetos 3D
trabajando directamente con los vértices, aristas y caras de los
polígonos. Así mismo también implementa herramientas de
iluminación, texturas y materiales, animación…
Trataremos de crear un objeto sencillo mostrando los aspectos más
básicos del programa y las distintas propiedades que podemos
modificar.
4.1.1. La interfaz de 3DS Max 2010
Menú para Nuevo, Cargar/Guardar, Exportar…
Barra de menús típica con comandos de edición, configuración de vistas…
Herramientas de edición, selección y movimiento.
Vistas del objeto. Está divido en 4 vistas diferentes: arriba, frente, lado y perspectiva.
Son configurables para adaptarse a las necesidades de cada momento y aunque no lo
parezca en más de una ocasión es muy útil ver el objeto desde distintos ángulos a la
vez.
Creación de objetos básicos (Cajas, Cilindros…) y propiedades de estos objetos.
Línea de tiempo y controles para animación de escenas.
Controles para la cámara (zoom, posición…)
24 Videojuegos, una evolución gráfica.
4.1.2. Creación de un objeto simple
Los controles más básicos para manejar los objetos son la herramienta de selección y
las distintas herramientas para mover , rotar y escalar el objeto
seleccionado.
Pero antes de ver cómo funcionan necesitamos crear un objeto sobre el que poder trabajar.
Para crear objetos utilizaremos la pestaña de Create, que se encuentra a la derecha del
interfaz. Encontraremos distintas opciones que nos permitirán crear objetos geométricos
simples, insertar luces en la escena, cámaras…
Buscamos algo simple, asique seleccionaremos Box para crear una caja.
Ahora solo tenemos que hacer clic y mantener en cualquiera de
las vistas. Como es una prueba lo haremos en la vista perspectiva
para que sea más fácil de entender lo que sucede. Mientras
mantenemos pulsado el botón izquierdo del ratón estamos
definiendo el valor de los lados del rectángulo que será la base de
la caja. En el momento que hicimos clic pudimos ver cómo nos
aparecían los ejes de coordenadas centrados en el objeto.
Podemos ver como 3DS utiliza el eje Z como el vector hacia arriba
en lugar del Y como ocurre en las representaciones 2D.
Una vez soltemos el ratón, quedaran fijados los valores de la base
y pasaremos automáticamente a especificar el valor de la altura.
Moviendo el ratón de arriba abajo podemos ver cómo cambia el
volumen del cubo. Cuando tengamos el cubo deseado hacemos
clic y habremos terminado.
Ahora bien, aunque es muy fácil ya que podemos ver el objeto
crearse visualmente no es demasiado preciso si queremos que los
lados del cubo tengan un valor determinado. No hay problema ya que podemos cambiar los
valores del objeto una vez creado para ajustarlo a nuestras necesidades. Al lado de la pestaña
Create encontramos la pestaña Modify que contiene la sección Parameters que nos permite,
como su propio nombre indica, modificar los parámetros del objeto.
Los parámetros Length, Witdth y Height son bastante
autoexplicativos, asique lo que llama la atención aquí son Length
Segs, Width Segs y Height Segs que indican en cuantos segmentos
está dividido el cubo en las direcciones x,y,z. Para ver esto más
fácilmente cambiaremos el valor de estas tres a 1. Pulsamos F4. Esto
hará que veamos todas las aristas del objeto seleccionado en la vista
de perspectiva (como sucede por defecto en las otras tres vistas).
Podemos jugar con los valores de los tres parámetros mencionados y
ver como el cubo va cambiando el número de segmentos en cada
25 Videojuegos, una evolución gráfica.
cara. Esto nos servirá más tarde para editar el objeto, ya que iremos moviendo, rotando y
escalando esos vértices que creamos como subdivisión del cubo.
4.1.3. Mover, rotar y escalar un objeto Este es el momento para probar las herramientas que comentamos antes, pero antes de nada
ocultaremos las aristas para tener una visión más clara pulsando F4. Ahora seleccionamos la
herramienta Move situada en la parte superior del interfaz. Han aparecido unos ejes en
el objeto que salen desde su centro y con distintos colores. Si pasamos el ratón por encima de
alguno de ellos veremos cómo se ilumina en amarillo, y si pasamos por el plano que forma dos
de esos ejes, veremos cómo se iluminan los dos. Esto indica que podemos mover el objeto en
el eje o ejes que queramos haciendo clic cuando estemos sobre el eje que deseamos. Los
posibles movimientos son:
Eje X Eje Y Eje Z Ejes XY Ejes ZY Ejes XZ
Haciendo clic y moviendo mientras mantenemos pulsado podemos mover el objeto atraves del
eje/s sobre los que hiciéramos clic.
La forma de trabajar de la herramienta Rotate sigue el mismo principio, pero la
representación es bien distinta. 3DS no nos mostrará los ejes sobre los que queremos rotar,
sino el arco de la rotación que hará el objeto, que resulta bastante intuitivo a la hora de pensar
qué tipo de rotación queremos hacer.
Eje X Eje Y Eje Z
26 Videojuegos, una evolución gráfica.
La última de estas herramientas básicas es Uniform Scale que también nos permitirá
elegir sobre que eje de coordenadas queremos hacer el cambio, dando la opción a hacerlo solo
en uno, en dos, o incluso en los tres.
Eje X Eje Y Eje Z Ejes XY Ejes ZY Ejes XZ
Ejes XYZ
4.1.4. Controlar la cámara Necesitamos movernos alrededor del objeto para observar las distintas caras, el resultado que
están teniendo nuestras modificaciones en el, los efectos de la iluminación… Para ello
tendremos que cambiar nuestro punto de vista, o lo que es lo mismo, cambiar los parámetros
de nuestra cámara de edición (la llamamos cámara de edición ya que en 3DS se pueden definir
otras cámaras y controlarlas durante la animación). Disponemos de una serie de controles para
manejar nuestra cámara en la esquina inferior derecha. La siguiente tabla explica el
funcionamiento de cada botón:
Icono Nombre Descripción
Zoom Acerca o aleja la cámara
Zoom All Acerca o aleja la cámara de todas las vistas
Zoom Extens Iguala el zoom de la vista seleccionada con la del resto
Zoom Extens All Iguala el zoom de todas las vistas con la seleccionada
Field of View Amplitud de visión
Pan View Mueve la posición de la cámara
Orbit Gira la cámara alrededor del punto al que miramos
Maximize Viewport Maximiza la vista que tenemos activa
27 Videojuegos, una evolución gráfica.
4.1.5. Modelar un objeto Entramos en la parte creativa de todo este asunto. Es ahora cuando
comenzaremos a trabajar con los vértices, aristas y caras del objeto
que hemos creado y le iremos dando forma hasta obtener el objeto
que deseamos. En nuestro caso solo mostraremos el funcionamiento
de las herramientas ya que no pretendemos que esto sea un tutorial
para crear un cierto objeto.
El primer paso será volver a activar la visión de las aristas para nuestra
vista en perspectiva, por lo que teniendo activa esta vista
(simplemente haciendo clic en cualquier parte de la vista) pulsamos F4.
Este paso no siempre es necesario ya que normalmente no se trabaja
sobre la versión en perspectiva sino que se usa para ver los resultados
en tiempo real, pero para esta demostración activaremos el Wireframe
para ver en tiempo real como trabajamos con el objeto.
El siguiente paso será seleccionar nuestro objeto y abrir la pestaña
Modify que está justo al lado de la que hemos estado usando, Create.
Para poder modificar nuestro objeto primero debemos convertirlo en
una malla editable. Esto es tan sencillo como hacer clic derecho sobre
el objeto que queremos moldear y hacer clic en Convert to/Convert to
Editable Mesh. En ese momento nuestra pestaña Modify cambiará
mostrando nuevas opciones para el modelado del objeto.
Nosotros nos centraremos en explicar las distintas maneras que hay
para modelar el objeto, más que en explicar cada una de las opciones
que nos da 3DS ya que son numerosas y se usan en niveles mucho más
avanzados. La siguiente tabla explica los 5 modos de edición de que
disponemos:
Icono Descripción
Se pueden seleccionar y editar los vértices.
Editamos las aristas.
Trabaja sobre las caras del objeto.
Permite modificar los polígonos que forman el objeto.
El objeto en sí.
Hagamos algunas pruebas con estos modos. Seleccionamos el modo de edición por vértices
para ver como los vértices de nuestro objeto se resaltan en azul en las cuatro vistas. Ahora solo
necesitamos seleccionar uno de esos vértices y con las herramientas de mover, rotar y escalar
probar los diferentes resultados. También podemos seleccionar varios vértices arrastrando el
ratón mientras hacemos clic. Una opción a tener en cuenta para la selección es Ignore
Backfacing, ya que si esta deseleccionado, seleccionaremos también todos los vértices que
estén dentro del rectángulo de selección, incluidos los que están detrás de los vértices que
queremos seleccionar y que no vemos. Por ahora dejaremos esta opción activada y activamos
28 Videojuegos, una evolución gráfica.
la vista Lateral Izquierda (por defecto es la que tenemos abajo a la izquierda). Sería
conveniente acercar la vista para trabajar mejor sobre el objeto que seguramente esté
demasiado lejos. Utilizamos la herramienta de Zoom hasta donde nos encontremos cómodos y
después hacemos clic en Zoom Extend All de manera que todas las vistas tengan el mismo
Zoom que acabamos de hacer.
Seleccionamos todos los vértices en horizontal de la segunda fila (contando desde arriba). Los
vértices seleccionados cambiaran a rojo, y si miramos a nuestra vista en perspectiva veremos
cómo no solo se han seleccionado los vértices que están delante, sino también los que están
detrás. Esto es por la opción que hemos comentado antes. Ahora probaremos los distintos
resultados de las herramientas de mover, rotar y escalar.
Movimiento Rotación Escalado
Probemos ahora con la edición de polígonos. Los vértices ahora ya no son visibles. Esta vez
activaremos la vista superior (superior izquierda). Selecciona una fila cualquiera y observa en la
vista perspectiva como se han seleccionado también las caras que están detrás, incluso las que
están en el lado contrario del objeto. Deselecciona clicando en un lugar vacio de la vista. Ahora
activamos la opción Ignore Backfacing y volvemos a seleccionar la fila anterior. Traza el
rectángulo de selección de forma que empiece fuera del objeto, seleccione toda la fila y acabe
fuera del objeto también. Mirando de nuevo a la vista en perspectiva podemos ver como se
han seleccionado también las caras laterales del objeto. Eso es porque aunque estemos en la
vista desde arriba, si nuestro rectángulo de selección empieza fuera del objeto, 3DS determina
que las caras laterales también son “visibles” desde ese ángulo y por tanto no son ignoradas
por el “Ignore Backfacing”. Para evitar esto hay que trazar el rectángulo de selección desde la
primera cara que queremos seleccionar hasta la última, pero sin salirnos del objeto.
Deseleccionamos y volvemos a seleccionar teniendo esto último en cuenta. Ahora vemos
como solo se han seleccionado las caras de arriba que queríamos.
Ignore Backfacing OFF Ignore Backfacing ON Ignore Backfacing ON + Bien
29 Videojuegos, una evolución gráfica.
Una vez seleccionadas las caras seleccionamos la herramienta Move y activamos la vista
perspectiva haciendo clic en cualquier lugar vacio de ella. ¡Ups! ¡Se han deseleccionado las
caras! Esto se debe a que hemos hecho clic en un espacio vacío de una vista, lo que aparte de
activar esa vista está asociado con deseleccionar. Para evitar esto volvemos a la vista superior,
seleccionamos las caras de nuevo y antes de activar la vista perspectiva pulsamos la barra
espaciadora. Esto bloqueara la selección de forma que no se deseleccione hasta que
desbloqueemos la selección pulsando nuevamente la barra espaciadora. Ahora si podemos
activar otras vistas sin peligro a la deselección.
Ya podemos probar los efectos de las distintas herramientas.
Movimiento Rotación Escalado
Estos son los principios básicos para la modelación de cualquier objeto, y aunque son
necesarias muchísimas herramientas más y que 3DS ofrece, nos conformaremos con explicar
estas, ya que son aquellas que podemos asociar con los conceptos dados en clase.
4.1.6. Iluminación de una escena 3DS también nos proporciona todo lo necesario para iluminar una escena, desde la luz
ambiental a luces puntuales o de foco. Veremos algunos ejemplos de ellas, sus propiedades y
distintos efectos que se les pueden aplicar.
Nuestra escena base será esta:
Se trata de una esfera a la cual le hemos aplicado una textura. Durante la edición no vemos
esta textura a menos que activemos la opción, pero por ahora la obviaremos ya que no
30 Videojuegos, una evolución gráfica.
necesitamos ver la textura. Aun así, la imagen
renderizada sería la que está a la derecha de este
texto. Lo que queremos conseguir es iluminar esta
escena y ver cómo trabaja 3DS con los distintos tipos
de iluminación.
Veremos dos tipos de luces que podemos relacionar
con los conceptos explicados en clase. Luces
omnidireccionales y luces posicionales.
En la pestaña Create donde antes creamos nuestro cubo hay más opciones más allá de crear
objetos geométricos. Disponemos de herramientas de creación de Jerarquías para objetos,
esqueletos para la animación, luces, efectos de gravedad, cámaras… En la sección de
iluminación encontramos tres tipos de luces fotométricas. Target Light (Luz focal), Free Light
(Luz Omnidireccional) y mr Sky Portal (usada para que una luz ambiental exterior entre en una
escena a través de por ejemplo una ventana). Nos interesan las dos primeras y crearlas será
tan sencillo como seleccionarlas y hacer clic en cualquiera de las vistas. En el caso de Target
Light habrá que crearla en dos pasos: posición de la luz y dirección a donde apunta.
Target Light
Escena en 3DS Max 2010 Escena renderizada
Free Light
Escena en 3DS Max 2010 Escena renderizada
31 Videojuegos, una evolución gráfica.
4.1.7. Uso de materiales y texturas Como hemos visto en el ejemplo anterior sobre iluminación, es posible aplicar texturas y
materiales a nuestros objetos para dotarlos de más realismo. Así podemos cambiar el aspecto
de un objeto cilíndrico para que sea una barra de metal o una vara de madera simplemente
con cambiar su textura, por lo que se trata de una herramienta muy potente.
Ejemplos
Podemos abrir el editor de materiales mediante el atajo de teclado M. Una vez dentro
podremos crear nuestros materiales, aplicarles texturas, configurar sus parámetros…
Encontraremos incluso opciones para realizar normal-mapping, añadir texturas para nubes y
todo tipo de técnicas para aumentar el realismo de nuestra escena.
32 Videojuegos, una evolución gráfica.
4.2. Photoshop CS4 – Nuevas funcionalidades 3D Ante la creciente industria del cine y los videojuegos el trabajo de modelado se ha vuelto cada
vez más complejo y por tanto también el de la creación de las texturas que “visten” a estos
modelos 3D. Con la complejidad de los modelos aumentando vertiginosamente se hizo
necesaria una nueva forma para crear las texturas para estos modelos tan complejos. Así es
como con el tiempo Photoshop ha añadido desde la versión CS4 funciones específicas para
crear las texturas de los objetos 3D y después poder exportarlas para usarlas en nuestro
programa.
Todo esto podemos realizarlo desde el menú desplegable de la barra de herramientas llamado
3D. Podremos cargar un modelo 3D que tengamos creado y pintar la textura sobre él como si
pintaras una escultura real. Otra opción es crear objetos 3D sencillos para crear texturas más
generales pasando por un cubo hasta una lata de cola.
Podremos dibujar sobre el objeto directamente o trabajar con las capas 2D habituales de
Photoshop para después fusionar las capas 2D y 3D para crear la textura.
Proceso
33 Videojuegos, una evolución gráfica.
4.3. ZBrush 3.5R Este programa apareció como el producto estrella de la compañía Pixologic en el año 1999 y
desde entonces se ha ido haciendo más y más popular, hasta que finalmente se consolido
como herramienta profesional después de ser usado en películas como “El señor de los Anillos”
o “Underworld”. De hecho para competir directamente con ZBrush, Autodesk ha sacado su
propio programa siguiendo la misma filosofía de diseño 3D llamado Mudbox.
La forma de modelar en ZBrush es totalmente distinta a la tradicional, ya que mezcla el
concepto de pincel 2D con la modelación a la misma vez. Se trabaja usando pinceles con
distintas formas y propiedades que harán al modelo ir cambiando como si esculpiéramos
arcilla.
4.3.1. La interfaz de ZBrush
La característica principal de la interfaz es su alto grado de personalización. Aunque tenemos
todas las opciones del programa en la barra de menús superior, podemos arrastrar las que nos
interesen a las distintas zonas de la interfaz para configurarla a nuestro gusto. La interfaz de la
imagen es la estándar y nos muestra los pinceles (a la izquierda), las herramientas para
manipular los objetos (bajo la barra de menús) y una lista con las herramientas más utilizadas
(a la derecha).
4.3.2. Pinceles 2.5D El concepto de pincel 2.5D viene del hecho de que los pinceles usados trabajan de manera
bidimensional como podría hacerlo cualquier pincel de Photoshop, pero el resultado es la
modificación de un modelo 3D.
Podemos configurar varios parámetros de estos pinceles:
Tipo de pincel: Indica el efecto que tiene el pincel sobre el modelo. Si crea una
elevación, se suaviza la geometría etc.
34 Videojuegos, una evolución gráfica.
Modo de dibujo: Configura la manera en que nuestro pincel
“dibujara”, si de forma continua, con puntos separados entre
sí, dibujando un rectángulo y otras opciones más.
Alpha: Forma del pincel.
Textura: Textura que dibujaremos con el pincel. Para esto
hace falta estar en el modo adecuado.
Material: Tipo de material de nuestro objeto. ZBrush tiene
varios materiales generados, pero puedes crear los tuyos
propios e incluso bajarlos de internet.
También podemos ajustar estos parámetros y algunos más (presión
del pincel, tamaño…) desde el clic derecho del ratón.
4.3.3. ZSpheres Aunque ZBrush incorpora muchas otras funciones, la que
especialmente llama la atención es la inclusión de las ZSpheres en la
última versión.
Estas esferas se utilizan para crear personajes representando sus
articulaciones y ZBrush calcula la forma aproximada que debería tener
el cuerpo. Una vez hecho esto se convierte en un objeto editable
como cualquier otro y podemos seguir moldeándolo.
Manejado adecuadamente se pueden conseguir resultas profesionales
con relativa facilidad.
35 Videojuegos, una evolución gráfica.
4.4. Unreal Engine 3 Se trata de uno de los motores gráficos más potentes del mercado y de largo el más usado en
la industria del videojuego.
Hace unos meses Epic Games puso a disposición del público gratuitamente el UDK (Unreal
Development Kit), un compendio de herramientas que permiten desarrollar aplicaciones
usando Unreal Engine 3.
Algunas de las herramientas que ofrece UDK son:
Sistema de renderizado Gemine, que ofrece una renderizacion HDR de 64-bits.
Arboles de animación, que permiten jerarquizar las animaciones.
Lenguaje de programación de alto nivel UnrealScript compatible con Unreal Kismet,
una forma de ver visualmente el código como un diagrama de flujo.
Sistema de física realista usando NVIDIA PyshX.
Potente sistema de iluminación y sombreado que crea luces estáticas y de ambiente
de alta calidad.
El sistema de control de cámaras Unreal Matinee proporciona una forma sencilla de
crear secuencias cinemáticas y cortes de escena.
Creacion de terreno deformable con la opción de añadirle hierba y todo tipo de
arbustos.
Soporte para audio 3D y multitud de efectos para sonidos localizados.
El sistema de partículas Unreal Cascade permite crear efectos fácilmente
Herramientas para Inteligencia Artificial y el control de muchedumbres.
Soporte para aprovechar los procesadores multinúcleo y así aprovechar la
paralelización de tareas.
Herramientas para hacer que los objetos sean destructibles.
Animaciones faciales automatizadas a partir de archivos de audio.
36 Videojuegos, una evolución gráfica.
4.4.1. Historia de Unreal Engine Unreal Engine es un motor grafico para videojuegos desarrollado por Epic Games que se ha
utilizado en gran cantidad de videojuegos desde su aparición en el año 1998 con su primera
versión. Esta desarrollado en C++ por lo que es portable a Windows, Linux, Mac y también a
consolas como Dreamcast, Xbox, Xbox 360, Playstation 2, Playstation 3 y Wii.
Unreal Engine (1998)
Debuto en 1998 como el motor grafico del juego “Unreal” (de ahí su nombre), e integraba sistema de colisiones, Inteligencia Artificial, opciones para conexión en red y un sistema para organizar los archivos, todo en un solo motor. El motor incluía tantas técnicas y era tan ambicioso que algunas de estas herramientas tuvieron que sufrir recortes para amoldarse al rendimiento que las maquinas de la época podían ofrecer. Por ejemplo, en la detección de colisiones tuvieron que optar por una geometría de colisión de cilindros en lugar de la detección IK que tenían pensada. Cabe destacar que fue de los primeros motores en tener en cuenta la posibilidad de juego multijugador por red en el núcleo del motor, lo que hizo que las partidas en red fueran mucho más fluidas que en otros títulos anteriores. Una de las razones para su gran éxito fue la posibilidad de incorporar un lenguaje de programación propio que permitía crear “mods” fácilmente para cambiar aspectos del juego y que los aficionados acogieron con gran entusiasmo. Juegos desarrollados con Unreal Engine 1: Adventure Pinball Forgotten Island (2001 – Digital Extremes) Clive Barker’s Undying (2001 – Dreamworks Interactive) Deep Space Nine : The Fallen (2001 – The Collective Inc.) Deus Ex (2000 – Ion Storm) Dr. Brain: Action/Reaction Harry Potter (resp. 2001 y 2002 – KnowWonder Digital Mediaworks) Mobile Forces (2002 – Rage Software) Nerf Arena Blast (1999 – Visionary Media, Inc.) New Legends (2001 – Infinite Machine) Rune y su expansion Rune: Halls of Valhalla (2000, 2001 – Human Head Studios) Star Trek: Klingon Honor Guard (1998 – Microprose) Tactical Ops (2002 – Kamehan Studios) The Fallen (2001 – Collective Studios) The Wheel of Time (1999 – Legend Entertainment) TNN Outdoors Pro Hunter (1998 – DreamForge Entertainment) Twin Caliber (2002 – Rage Software) Unreal y su expansion Return to Na Pali (1998, 1999 – Epic Games y Legend Entertainment) Unreal Tournament (1999 – Epic Games) X-COM: Enforcer (2001 – Microprose)
37 Videojuegos, una evolución gráfica.
Unreal Engine 2 (2002)
Usado por primera vez en el juego America’s Army, el motor fue completamente remodelado e incluía el UnrealEd 3, el editor de mapas para los productos basados en Unreal Engine y que aumentaba la esperanza de vida de los juegos permitiendo a los usuarios crear sus propios mapas. Unreal Engine 2 incluía soporte para Playstation 2, GameCube y Xbox. En 2004 aparecía Unreal Engine 2.5, una revisión del motor que mejoraría el rendimiento y que introducía un sistema de físicas para vehículos, sistema de partículas y compatibilidad con sistemas de 64-bits. Juegos desarrollados con Unreal Engine 2: America’s Army (2002 – US Army) Advent Rising (2003 – Majesco Games) Brothers In Arms: Road to Hill 30 (2005 – Gearbox Software) Dead Man’s Hand (2004 – Human Head Studios) Desert Thunder (2003 – BrainBox Games) Deus Ex: Invisible War (2003 – Ion Storm) Devastation (2003 – Digitalo Studios) Harry Potter y el prisionero de Azkaban (2004 – KnowWonder Digital Mediaworks) Land of the Dead: Road to Fiddler’s Green (2005 – BrainBox Games) Lineage II (2004 – NCSoft) Magic: The Gathering Battlegrounds (2003 – Atari) Pariah (2005 – Digital Extremes) Postal: Share the Pain (2003 – Running With Scissors, Inc.) Postal 2: Apocalypse Weekend (Expansión) (2005 – Running With Scissors, Inc.) Red Steel (2006 – Ubisoft para Nintendo Wii) Shadow Ops: Red Mercury (2004 – Zombie) Star Wars: Republic Commando (2005 – LucasArts) SWAT 4 (2005 – Irrational Games) Tom Clancy’s – Ghost Recon 2 (2004 – Ubisoft) Tom Clancy’s – Rainbow Six 3: Raven Shield y extensiones (2003, 2004, 2005 – Ubisoft) Tom Clancy’s – Splinter Cell (2003 – Ubisoft) Tom Clancy’s – Splinter Cell 2: Pandora Tomorrow (2004 – Ubisoft) Tom Clancy’s – Splinter Cell 3: Chaos Theory (2005 – Ubisoft) Tom Clancy’s – Splinter Cell 4: Double Agent (2006 – Ubisoft) Thief: Deadly Shadows (2004 – Ion Storm) Tribes: Vengeance (2004 – Irrational Games) Unreal II: The Awakening y su extensión XMP (2003 – Legend Entertainment) Unreal Championship (2002 – Digital Extremes) Unreal Championship 2: The Liandri Conflict (2005 – Epic Games) Unreal Tournament 2003 (2002 – Digital Extremes) Unreal Tournament 2004 (2004 – Epic Games y Digital Extremes) XIII (2003 – Ubisoft)
38 Videojuegos, una evolución gráfica.
Unreal Engine 3 (2007)
Diseñado para DirectX 9/10/11, Xbox 360 y Playstation 3 soporta técnicas avanzadas de renderizado como HDRR, per-pixel Lightning y sombras dinámicas. Aun así Epic Games no ha dejado de mejorar el motor grafico año tras año con la inclusión de Luces de Alta Calidad, Efectos de última generación, conversión de las mallas en objetos destructibles por poner algunos ejemplos. En 2008 Epic Games realizo una revisión de su motor para su último juego, Gears of Wars 2, dejando el motor en la versión 3.5. Este motor grafico se ha visto incluso en dispositivos portátiles como un iPod Touch. Juegos desarrollados con Unreal Engine 3: Aliens — (2007) Gearbox Software America’s Army 3.0 — (2007) US Army APB — (2007) Webzen Army of Two -(2008) Electronic Arts Bioshock — (2007) Irrational Games Blacksite: Area 51 — (2007) Midway Brothers In Arms: Hell’s Highway — (2008) Gearbox Software Elveon — (2007) 10tacle Studios Gears of War — (2006) Epic Games Hour of Victory – (2007) Midway Huxley — (2007) Webzen Lost Odyssey — (2007) Mistwalker Mass Effect — (2007) Bioware Medal of Honor: Airborne — (2007) Electronic Arts Mirror’s Edge – (2008) Electronic Arts Monster Madness: Battle for Suburbia — (2007) Artificial Studios Roboblitz — (2006) Naked Sky Entertainment Stargate Worlds — (2007) Cheyenne Mountain Entertainment Stranglehold — (2007) Midway Games – Chicago Studio Tom Clancy’s Rainbow Six: Vegas — (2006) Ubisoft Too Human — (2007) Silicon Knights Turok — (2007) Propaganda Games Unreal Tournament 3 — (2007) Epic Games
39 Videojuegos, una evolución gráfica.
.4.2. Usando Unreal Development Kit con Unreal Engine 3 Podemos importar nuestros propios modelos a UDK en cualquiera de los formatos que soporta
(incluido .fbx, que es el formato estándar de Autodesk, y por lo tanto del 3DS con el que
hemos trabajado en apartados
anteriores). También podremos
aplicarle texturas fácilmente, y aunque
el programa incluye innumerables
opciones, veremos estas dos como
ejemplo sencillo de lo que podemos
hacer con UDK.
Lo primero será crear nuestro objeto
en 3DS y guardarlo bien .fbx, o en .ase,
lo que prefiramos. En nuestro caso exportaremos una caja en .ase desde 3DS.
Una vez exportada la caja, buscaremos una textura que queramos aplicarle. Debe estar en
formato .tga en modo 24 bits (o 36 si queremos que conserve trasparencia). Recordar también
que la textura debe tener
dimensiones en potencia de dos
(1, 2, 4, 8, 16 … 1024).
Ahora que tenemos nuestro
material preparado para usar,
tan solo tenemos que abrir el
UDK, cargar alguno de los mapas
que ya vienen creados como
ejemplo (nosotros usaremos el
exampleMap) y abrir el Content
Browser situado en la parte
superior de la barra de menús (el
icono con el icono en forma de U
característica de Unreal).
Desde esta ventana podemos ver
todos los archivos relacionados
con nuestro juego, desde
modelos 3D hasta texturas y
efectos de partículas. Podemos
organizar estos objetos en
carpetas y añadirles etiquetas a
todos ellos, de forma que sea
sencillo encontrar lo que
buscamos cuando lo necesitamos. De momento nosotros importaremos un modelo 3D, asique
haremos clic en el botón Import.
40 Videojuegos, una evolución gráfica.
Ahora solo tenemos que buscar nuestro modelo y hacer clic
en aceptar. Nos aparecerá una ventana para que pongamos
nombre al objeto y elijamos en que carpeta queremos que
se encuentre
Ahora tenemos que cargar nuestra textura, pero para poder
aplicarla a un objeto también tenemos que crear un material
que será el que apliquemos al objeto.
Para importar una textura el procedimiento es el mismo que
para el objeto. Una vez la tengamos cargada tenemos que
crear el material. Para ello hacemos clic derecho en nuestra
textura y elegimos la opción Create new material… Un
nuevo elemento aparecerá en el Content Browser y
haremos doble clic en él para modificar sus propiedades.
Una nueva ventana nos muestra las propiedades del
material, pero de una forma visual. Podemos ver como la
pequeña caja de nuestra textura en esta representación
visual esta encima de otra más alargada. Para moverla de su lugar y
que no tape la de atrás selecciónala haciendo clic y después, con la
tecla Ctrl pulsada arrástrala hacia la derecha.
Tenemos que decirle a UDK a que propiedad queremos asociar
nuestra textura, asique hacemos clic y arrastramos desde el punto
negro superior de nuestra textura hasta el punto que hay al lado de
la opción Diffuse y soltamos el botón del ratón. En la vista previa del
material podremos ver una pre visualización sobre una esfera
(podemos cambiar la forma del objeto con los botones que hay justo
encima).
El último paso es guardar los cambios, y será tan sencillo como hacer clic en el símbolo del tic
verde que hay justo encima de la vista de las opciones.
Ahora solo tenemos que aplicar nuestro material al objeto deseado. Abrimos las propiedades
del objeto con doble clic sobre él en el Content Browser.
Para aplicar la textura al objeto debemos seleccionar la textura que queremos aplicar en el
Content Browser y en las opciones del objeto expandir las siguientes propiedades
LODInfo/[0]/Elements/[0]. Dentro encontraremos la propiedad Material y con solo hacer clic
en la pequeña flecha verde conseguiremos aplicar el material.
Ya que estamos aquí podemos aprovechar para crear la geometría de colisión del objeto
haciendo clic en Collision/6DOP simplified collision, que creara automáticamente una caja de
colisión que rodeara el objeto.
Ya estamos listos para introducir nuestro objeto en la escena, y será tan sencillo como
arrastrarlo desde el Content Browser a la ventana de juego y posicionarlo.
41 Videojuegos, una evolución gráfica.
Podemos probar nuestro juego en cualquier momento haciendo clic en Play in Vewport en los
botones de la parte superior de la vista en perspectiva de la escena. Nuestro juego se iniciara
(con una advertencia de que hay que recalcular las luces debido a que hemos introducido un
objeto nuevo que podemos solucionar desde la opción Build/Lightning, aunque advertimos
que lleva un rato) y podremos movernos por el escenario. Si nos acercamos a nuestra caja
veremos que no podemos atravesarla y que nuestros disparos también colisionan con ella
como era de espera tras crearle la geometría de colisiones.
42 Videojuegos, una evolución gráfica.
5. Bibliografía
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