En esta publicaci贸n hablar茅 sobre la historia de la textura en videojuegos tridimensionales. Desde la primera aparici贸n de 3D en tiempo real en consolas dom茅sticas, hemos recorrido un largo camino, pero incluso hoy, al crear texturas de juegos, se han aplicado algunas pr谩cticas que tienen sus ra铆ces en esos primeros a帽os.
Para comenzar, hablemos un poco sobre los conceptos b谩sicos: las diferencias entre el renderizado en tiempo real y las escenas renderizadas previamente. La representaci贸n en tiempo real se usa en la mayor铆a de los juegos 3D. La m谩quina en este caso dibuja la imagen en tiempo real. Para crear un solo cuadro de una escena pre-renderizada se requiere una gran potencia inform谩tica.
Debido a esto, obtenemos diferentes niveles de calidad. Los juegos necesitan la representaci贸n en tiempo real para la interactividad. Los elementos est谩ticos como las inserciones cinematogr谩ficas o los fondos fijos se pueden crear mediante renderizado previo. La diferencia en los resultados fue enorme. Aqu铆 est谩 el fondo prestado y el personaje en tiempo real del juego de 1999:
El renderizado previo le permiti贸 crear un mont贸n de escenas que eran caras de renderizar, lo que podr铆a tomar horas o incluso d铆as para renderizar un solo cuadro. Para una foto o una pel铆cula, esto es bastante normal. Pero los juegos necesitan renderizar constantemente 30-60 cuadros por segundo. Por lo tanto, en los primeros juegos 3D tuvo que ir a grandes simplificaciones.
En las consolas de 16 bits, Star Fox fue uno de los primeros ejemplos de 3D en tiempo real, pero Donkey Kong Country tambi茅n estaba en ellas, en las que los gr谩ficos tridimensionales previamente renderizados se convirtieron en sprites (con paletas de colores muy simplificadas). Durante mucho tiempo, nada m谩s podr铆a verse tan bien en tiempo real.
Cuando cambiamos a consolas 3D reales (como N64 y PS1), finalmente vimos de lo que no era capaz el renderizado en tiempo real. No puede usar fuentes de luz para hornear sombras o iluminaci贸n en la escena, los materiales no responden a la luz, no hay "mapeo de relieve", solo geometr铆a y texturas de baja resoluci贸n. 驴C贸mo lograron los artistas hacer frente a esto?
Por ejemplo, la informaci贸n sobre la iluminaci贸n se dibujaba en texturas (sombras, reflejos, profundidades), o se pintaba en cada v茅rtice de un tri谩ngulo, o se usaban ambos enfoques. Las sombras de los personajes generalmente eran texturas simples que segu铆an al personaje. Lanzar las sombras correctas era imposible.
Era posible lograr el sombreado m谩s simple en los modelos, pero generalmente carec铆a de la informaci贸n de iluminaci贸n correcta. Juegos como Ocarina of Time y Crash Bandicoot utilizaron mucha informaci贸n de iluminaci贸n, que se grab贸 en texturas y dibujando en los v茅rtices de la geometr铆a. Esto hizo posible hacer varias 谩reas m谩s claras, m谩s oscuras, o darles un cierto tono.
En aquellos d铆as, para superar tales limitaciones, se requer铆a una gran cantidad de trabajo creativo. En diversos grados, todav铆a se usa dibujar o escribir informaci贸n de iluminaci贸n en texturas. Pero a medida que mejora la representaci贸n en tiempo real, se reduce la necesidad de tales t茅cnicas.
Entonces, la pr贸xima generaci贸n de hardware necesitaba resolver muchos m谩s problemas. La pr贸xima generaci贸n de consolas, PS2, Xbox y Gamecube, intent贸 hacer frente a algunas de ellas. El primer salto notable en calidad fue un aumento en la resoluci贸n de la textura y una mejor iluminaci贸n.
Uno de los juegos importantes a este respecto fue Silent Hill 2. El avance m谩s serio de este juego en 2001 fue el uso de proyectar sombras en tiempo real. Esto significaba que parte de la informaci贸n de iluminaci贸n registrada en la textura pod铆a excluirse, pero en su mayor parte se usaba activamente en esta generaci贸n.
El factor decisivo para este y otros juegos de esa 茅poca fue la resoluci贸n. Debido a la mayor cantidad de p铆xeles, podr铆an almacenar muchos m谩s micro detalles. Pero hasta ahora solo era informaci贸n sobre el color y la iluminaci贸n difusa. Los mapas de relieve y los mapas de reflexi贸n rara vez se usaban entonces. Fue imposible obtener la reacci贸n correcta a la luz de los materiales.
Hab铆a otra raz贸n para la popularidad de hornear informaci贸n en texturas. En escenas pre-renderizadas, esto no era un problema, en ellas la ropa realmente parec铆a tela, y el vidrio, el cabello y la piel parec铆an convincentes. Para el renderizado en tiempo real, se requer铆a texturizado en relieve, y parec铆a, pero solo m谩s cerca del final de esta generaci贸n (solo en xbox).
La reflexi贸n y los mapas normales aparecieron en juegos como Halo 2 y Doom 3. Los mapas especulares permitieron que las superficies respondieran a la iluminaci贸n de forma mucho m谩s natural, por ejemplo, el metal realmente pod铆a brillar, etc. El mapa normal le permite registrar muchos m谩s detalles que no podr铆an lograrse en objetos con un n煤mero tan bajo de pol铆gonos.
Si trabajas con 3D, entonces sabes qu茅 es un mapa normal. Este es un tipo de textura en relieve que permite que las superficies respondan a la iluminaci贸n con mucho m谩s detalle que la complejidad del modelo. Esta es la textura m谩s importante que se usa en casi todos los juegos lanzados despu茅s de esta generaci贸n.
Despu茅s de la llegada de los mapas normales, el enfoque de los artistas para crear texturas ha cambiado. Para producir mapas normales, debe dedicar mucho m谩s tiempo a crear el modelo. Se ha convertido en la norma usar herramientas de escultura como Zbrush, que le permiten hornear modelos de alta poli en texturas que se pueden usar en objetos de baja poli.
Antes de esta tecnolog铆a, la mayor铆a de las texturas se dibujaban a mano o se creaban a partir de fotos en Photoshop. En la era de Xbox 360 y PS3, este m茅todo para muchos juegos es cosa del pasado, porque junto con un aumento en la resoluci贸n, la calidad de los modelos tambi茅n ha mejorado.
Adem谩s, gracias al sombreado precalculado, el comportamiento de los materiales ha mejorado considerablemente. Para muchos artistas, esto result贸 ser un punto de inflexi贸n. Los materiales se volvieron mucho m谩s complicados que antes. Esta demostraci贸n de 2005 super贸 todo lo que le precedi贸. En ese momento, ni siquiera hab铆a una Xbox 360.
Tambi茅n ha aparecido un nuevo enfoque para la iluminaci贸n del escenario: el modelo de oclusi贸n ambiental. El renderizado en tiempo real nuevamente tuvo que ponerse al d铆a con la rendici贸n. AO es demasiado costoso para renderizar en tiempo real, 隆as铆 que los artistas comenzaron a escribirlo en texturas! AO recrea sombras indirectas de fuentes de luz que son demasiado peque帽as para mostrarlas en detalle.
Incluso hoy, el AO en tiempo real no es 100% alcanzable, 隆pero ya estamos cerca de eso! Gracias a procesos como SSAO y DFAO, la situaci贸n ha mejorado mucho en comparaci贸n con lo que era hace 10 a帽os. Las tarjetas de AO al horno todav铆a est谩n en uso, pero probablemente cuando los renderizadores mejoren, se descartar谩n.
Para resumir: en la era de PS3 y X360, vimos un salto a煤n mayor en la resoluci贸n en comparaci贸n con la generaci贸n anterior, y aparecieron nuevas texturas para superficies con sombreado. Y, por supuesto, 隆la calidad de la iluminaci贸n ha mejorado! Puede obtener sombras en tiempo real para toda la escena u hornear la iluminaci贸n para aumentar los detalles.
驴Todo parece estar bien? Pero a煤n hay fallas. Baja resoluci贸n de modelos y texturas, m谩s altos costos debido a los nuevos sombreadores, y no olvide la resoluci贸n emitida por los juegos. 隆Solo 720p! (Adem谩s, las sombras de las fuentes en los televisores CRT se han convertido en un problema).
Otro problema segu铆a siendo los mapas especulares. En ese momento, cada objeto ten铆a solo una carta de su "brillo". Esta es una gran limitaci贸n. Los materiales parec铆an irreales. Por lo tanto, algunos desarrolladores comenzaron a dividir mapas de reflexi贸n. Uno de los primeros ejemplos fue el juego Bioshock Infinite.
Los mapas de reflexi贸n ahora se dividieron por tipos de materiales (madera, oro, hormig贸n, etc.) y por "vejez" (grietas, desgaste, etc.). Este evento coincidi贸 en el tiempo con el advenimiento de un nuevo tipo de modelo de sombreado: Representaci贸n basada en la f铆sica, PBR (Representaci贸n f铆sicamente correcta).
Esto nos lleva hoy a la generaci贸n actual. PBR se ha convertido en un est谩ndar para muchos juegos. Pixar populariz贸 esta t茅cnica, estandariz谩ndola como una forma de crear materiales plausibles en gr谩ficos por computadora. 隆Y se puede aplicar en tiempo real!
Adem谩s, la industria ha mejorado el transportador que apareci贸 en la generaci贸n anterior: los efectos de pantalla. Aspectos como la correcci贸n de tono y la correcci贸n de color han mejorado en la generaci贸n actual. En la generaci贸n anterior, esto habr铆a llevado mucho tiempo configurar las texturas.
Si est谩 interesado en aprender m谩s sobre juegos antiguos y sus t茅cnicas de renderizado, le recomiendo la serie DF Retro en digitalfoundry. El autor hizo un trabajo fant谩stico al analizar juegos individuales, como Silent Hill 2.
Solo para comparar, te mostrar茅 c贸mo eran los primeros juegos 3D y qu茅 tipo de trabajo se necesita hoy para crear la 煤nica textura en el juego.
隆Mencionemos tambi茅n brevemente algunas de las t茅cnicas desarrolladas en 茅pocas anteriores que todav铆a se usan en la actualidad! Hay muchas texturas "estilizadas" que registran la informaci贸n de iluminaci贸n. M谩s activamente utiliza Blizzard.
Esta compa帽铆a combina limitaciones t茅cnicas con una actitud reflexiva hacia los gr谩ficos y logra resultados sorprendentes. Quiz谩s no usan el mismo grupo de texturas que en otros juegos de AAA, pero los resultados no pueden calificarse de malos.
Y a veces, gracias a la t茅cnica PBR y a las texturas dibujadas a mano / simplificadas, puedes llegar muy lejos. Esto se ve facilitado por la presencia de un motor moderno con muchas funciones.