Los videojuegos, una evolución gráfica

Los videojuegos, una evolución gráfica. Introducción a la informática gráfica 2010 Alejandro Avilés y José Ladislao Lainez

Índice Índice ................................................................... ...................................................................................................... .................................................................... .................................2 1. Introducción ...................................................................... .......................................................................................................... ................................................... ............... 4 2. Evolución hardware y Sofware de gráficos en los videojuegos ............................................. .............................................5 2.1. El nacimiento nacimiento de los videojuegos videojuegos ....................................... ........................................................................... ............................................. ......... 5 2.2. Expansión Expansión comercial comercial............................................................................................ ....................................................................................................... ...........7 2.3. La era de los 8-bits...................................... 8-bits......................................................................... .................................................................... .................................8 2.3.1. Ordenadore Ordenadoress personales personales..................................................................... .......................................................................................... .....................8 2.3.1. NES.................................................................................. ...................................................................................................................... ........................................ ....8 2.4. Evolución Evolución del 2D al 3D .................................................................................... .................................................................................................... ................9 2.4.1. Los precursore precursoress ...................................................................... ....................................................................................................... .................................9 2.4.2. 3D sin trampa ni cartón ......................................................................................... .........................................................................................10 2.5. Los videojuegos videojuegos en la actualidad........... actualidad.............................................. ...................................................................... ..................................... .. 11 2.5.1 Motores Motores Gráficos Gráficos ................................................................................................... ..................................................................................................... 12 2.6. ¿Qué nos depara depara el futuro? futuro? ................................................................................... .......................................................................................... ....... 15 Hardware Hardware .................................... ....................................................................... ....................................................................... ................................................. ............. 15 Software Software .................................................................. ...................................................................................................... ....................................................... ................... 15

3. Técnicas .................................................................. ...................................................................................................... ............................................................ ........................16 3.1. Parallax Parallax Scrolling Scrolling ..................................................................... ........................................................................................................ ..................................... .. 16 3.2. Cel Shading Shading ........................................................... ............................................................................................... ........................................................ .................... 17 3.3. Normal mapping................ mapping.................................................... ....................................................................... ....................................................... ....................17 3.4. Parallax Parallax Mapping Mapping..................................................................... ........................................................................................................ ..................................... ..18 3.5. Parallax Parallax Occlusion Occlusion Mapping Mapping ............................................................................. .......................................................................................... ............. 18 3.6. Ambient Ambient Occlusion Occlusion .................................................................. ...................................................................................................... ...................................... 19 3.7. Efectos Efectos de partículas partículas ..................................................................... .................................................................................................... ...............................19 3.8. Sombras Sombras dinámicas dinámicas...................................................... ......................................................................................... ................................................. ..............20 3.9. Efectos Efectos de post-proce post-procesado sado ................................................................... ........................................................................................... ........................20 3.10. Escenarios Escenarios Pre-renderiz Pre-renderizados ados.................................................................... ....................................................................................... ...................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 interfaz de 3DS Max 2010 ..................................................................... .................................................................................. ............. 23 4.1.2. Creación Creación de un objeto objeto simple...................................... simple.......................................................................... ........................................... ....... 24 24 2 Videojuegos, una evolución gráfica.

4.1.3. Mover, rotar y escalar escalar un objeto objeto ........................................................ ............................................................................ .................... 25 4.1.4. Controlar Controlar la cámara ............................................................................ ............................................................................................... ................... 26 26 4.1.5. Modelar Modelar un objeto objeto ....................................................................... ................................................................................................. .......................... 27 4.1.6. Iluminación Iluminación de una escena escena .......................................... .............................................................................. ........................................... ....... 29 4.1.7. Uso de materiales materiales y texturas texturas..................................................................... .................................................................................. ............. 31 31 4.2. Photoshop CS4 – CS4 – Nuevas funcionalidad funcionalidades es 3D................................. 3D................................................................ ............................... 32 4.3. ZBrush 3.5R ........................................................................................ .................................................................................................................. .......................... 33 33 4.3.1. La interfaz interfaz de ZBrush ........................................................................................... ............................................................................................. .. 33 4.3.2. Pinceles Pinceles 2.5D .................................................................... ........................................................................................................ ...................................... 33 4.3.3. ZSpheres ZSpheres................................................................................. ................................................................................................................ ...............................34 4.4. Unreal Engine Engine 3 .............................................................................................. ............................................................................................................ .............. 35 4.4.1. Historia Historia de Unreal Unreal Engine ...................................................................................... ......................................................................................36 .4.2. Usando Unreal Development Kit con Unreal Engine 3 .............................................. 39

5. Bibliografía .................................................................. ...................................................................................................... ....................................................... ................... 42

3 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 util izan en un proyecto profesional.

4 Videojuegos, una evolución gráfica.

2. Evolución hardware hardware y Software Sof tware 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 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 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 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 máquin as 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,

2

Oddysey , 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 2

circuitos de la consola, tanto Oddisey 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) mejorado) de 16 bits, que 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 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.

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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

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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 inici os 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

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Un ejemplo de los g ráficos 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 Quak e 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 exi stente 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 mili tares, 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 utili zados en esta última generación de consolas:

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Source Engine Desarrollado en 2004 para CounterStrike: 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 Di rectX. 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 detall e.

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.

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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?

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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, i luminación, 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 l os 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

desplazadas

pueden de

ser forma

independiente. En la imagen vemos las capas utilizadas en The

Whispered

aventura

gráfica

World,

una

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.

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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.

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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.

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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 pu ede 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.

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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 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.

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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.

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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.

22 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 19 90. 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 sencill o 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, Cili ndros…) y propiedades de estos objetos.



Línea de tiempo y controles para anim ación de escenas.



Controles para la cámara (zoom, posición…)

23 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

las di distintas he herramientas pa para mo mover

, ro rotar

y es escalar

y

el ob 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, modifi car 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 24 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 movi endo 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

25 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 Zoom

Descripción 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

26 Videojuegos, una evolución gráfica.

4.1.5. Modelar un objeto Entramos en la parte parte creativa de todo este 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 27 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 escala r. 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 cl icando 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 ta mbién son “visibles” desde ese á ngulo 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

28 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 herrami entas. 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 29 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

30 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.

31 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 textur as 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

32 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 Z Brush, 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.

33 Videojuegos, una evolución gráfica.



Modo de dibujo: Configura la manera en que nuestro pincel “dibujara”, si de forma continua, continu a, con puntos separados entre sí, dibujando un rectángulo y otras opciones más.



Alpha: Forma del pincel.



Textura: Textura Textura que dibujaremos con con el pincel. Para esto hace falta estar en el modo adecuado. ade cuado.



Material: Tipo de material de nuestro objeto. ZBrush tiene varios materiales generados, pero puedes crear los tuyos propios e incluso bajarlos de internet. i nternet.

También podemos ajustar estos parámetros y algunos más (presión del pincel, tamaño…) desde el clic cl ic 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.

34 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 H DR 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 destructi bles.



Animaciones faciales automatizadas a partir de archivos de audio.

35 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 (2001 –  – Digital Extremes) (2001 –  – Dreamworks Interactive) Clive Barker’s Undying (2001 Deep Space Nine : The Fallen (2001 (2001 –  – The Collective Inc.) Deus Ex (2000 (2000 –  – Ion Storm)

Dr. Brain: Action/Reaction Harry Potter (resp. 2001 y 2002 – 2002 – KnowWonder Digital Mediaworks) Mobile Forces (2002 (2002 –  – Rage Software) Nerf Arena Blast (1999 (1999 –  – Visionary Media, Inc.) New Legends (2001 (2001 –  – Infinite Machine) Rune y su expansion expa nsion Rune: Halls of Valhalla (2000, 2001 – 2001 – Human Head Studios) Star Trek: Klingon Honor Guard (1998 (1998 –  – Microprose) Tactical Ops (2002 (2002 –  – Kamehan Studios) The Fallen (2001 (2001 –  – Collective Studios) The Wheel of Time (1999 (1999 –  – Legend Entertainment) TNN Outdoors Pro Hunter (1998 (1998 –  – DreamForge Entertainment) Twin Caliber (2002 (2002 –  – Rage Software) Unreal y su expansion Return to Na Pali (1998, 1999 – 1999 – Epic Games y Legend Entertainment) Unreal Tournament (1999 (1999 –  – Epic Games) X-COM: Enforcer (2001 (2001 –  – Microprose)

36 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: (2002 –  – US Army) America’s Army (2002 Advent Rising (2003 (2003 –  – Majesco Games) Brothers In Arms: Road to Hill 30 (2005 (2005 –  – Gearbox Software) (2004 –  – Human Head Studios) Dead Man’s Hand (2004 Desert Thunder (2003 (2003 –  – BrainBox Games) Deus Ex: Invisible War (2003 (2003 –  – Ion Storm) Devastation (2003 (2003 –  – Digitalo Studios) Harry Potter y el prisionero de Azkaban (2004 (2004 –  – KnowWonder Digital Mediaworks) (2005 –  – BrainBox Games) Land of the Dead: Road to Fiddler’s Green (2005 Lineage II (2004 (2004 –  – NCSoft) Magic: The Gathering Battlegrounds (2003 (2003 –  – Atari) (2005 –  – Digital Extremes) Pariah (2005 Postal: Share the Pain (2003 (2003 –  – Running With Scissors, Inc.) Postal 2: Apocalypse Weekend (Expansión) (2005 – (2005 – Running With Scissors, Inc.) Red Steel (2006 (2006 –  – Ubisoft para Nintendo Wii) Shadow Ops: Red Mercury (2004 (2004 –  – Zombie) Star Wars: Republic Commando (2005 (2005 –  – LucasArts) SWAT 4 (2005 (2005 –  – Irrational Games) (2004 –  – Ubisoft) Tom Clancy’s – Ghost Recon 2 (2004 2005 – Ubisoft) Tom Clancy’s – Rainbow Six 3: Raven Shield y extensiones (2003, 2004, 2005 – (2003 –  – Ubisoft) Tom Clancy’s – Splinter Cell (2003 (2004 –  – Ubisoft) Tom Clancy’s – Splinter Cell 2: Pandora Tomorrow (2004 (2005 –  – Ubisoft) Tom Clancy’s – Splinter Cell 3: Chaos Theory (2005 (2006 –  – Ubisoft) Tom Clancy’s – Splinter Cell 4: Double Agent (2006 Thief: Deadly Shadows (2004 (2004 –  – Ion Storm) Tribes: Vengeance (2004 (2004 –  – Irrational Games) Unreal II: The Awakening y su extensión XMP (2003 (2003 –  – Legend Entertainment) Unreal Championship (2002 (2002 –  – Digital Extremes) Unreal Championship 2: The Liandri Conflict (2005 (2005 –  – Epic Games) Unreal Tournament 2003 (2002 (2002 –  – Digital Extremes) Unreal Tournament 2004 (2004 (2004 –  – Epic Games y Digital Extremes) XIII (2003 (2003 –  – Ubisoft)

37 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 vi sto 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 fo r Suburbia — (2007) Artificial Studios Roboblitz — (2006) Naked Sky Entertainment Stargate Worlds — (2007) Cheyenne Mountain Entertainment Games – Chicago Studio Stranglehold — (2007) Midway Games – Tom Clancy’s Rainbow Six: Vegas — (2006) Ubisoft Too Human — (2007) Silicon Knights Turok — (2007) Propaganda Games Unreal Tournament 3 — (2007) Epic Games

38 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

anteriores).

en

apartados

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 .

39 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 l a 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.

40 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 di sparos también colisionan con ella como era de espera tras crearle la geometría de colisiones.

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5. Bibliografía El primer videojuego http://en.wikipedia.org/wiki/First_video_game TX-0 http://en.wikipedia.org/wiki/TX-0 Magnavox Oddysey http://en.wikipedia.org/wiki/Magnavox_Odyssey Nintendo Entertaiment System http://en.wikipedia.org/wiki/Nintendo_Entertainment_System Historia del videojuego http://en.wikipedia.org/wiki/History_of_video_games Sprite http://en.wikipedia.org/wiki/Sprite_(computer_graphics) Super NES http://en.wikipedia.org/wiki/Super_Nintendo_Entertainment_System Mode 7 http://en.wikipedia.org/wiki/Mode_7 Motores Gráficos http://en.wikipedia.org/wiki/Game_engine http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_game_engines http://www.3djuegos.com/comunidad-foros/tema/1495770/0/la-evolucion-de-losgraficos-en-los-videojuegos/ M.U.G.E.N. http://en.wikipedia.org/wiki/M.U.G.E.N RPG Maker VX http://www.rpgmakervx.com/ CryENGINE 2 http://www.cryengine2.com/ Parallax Scrolling http://en.wikipedia.org/wiki/Parallax_scrolling Cel Shading http://en.wikipedia.org/wiki/Cel-shaded_animation Ambient Occlusion http://en.wikipedia.org/wiki/Ambient_occlusion

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Pagina web de UDK http://www.udk.com/ Como importar texturas a UDK http://waylon-art.com/LearningUnreal/UE3-08-ImportingTextures.htm Historia de Unreal Engine http://x4games.wordpress.com/2009/04/01/unreal-engine/ http://en.wikipedia.org/wiki/Unreal_Engine Documentación de las herramientas 3D de Adobe Photoshop CS4 http://help.adobe.com/es_ES/Photoshop/11.0/WS113B8785-AF61-4c4f-B3474FA19C5A30ABa.html Historia de Autodesk 3DStudio Max 2010 http://es.wikipedia.org/wiki/Autodesk_3ds_Max Pagina web oficial de Pixologic http://www.pixologic.com/home.php Efectos de partículas http://en.wikipedia.org/wiki/Particle_system Sombras dinámicas http://www.3dkingdoms.com/weekly/weekly.php?a=28

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