Los secretos tras los píxeles

Los trucos con los que los desarrolladores “engañan” a nuestra percepción.
Los secretos tras los píxeles
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Crear videojuegos es en cierta medida como hacer magia. Tienes que crear una ilusión, pero hay una realidad que te limita y tienes que aprender a jugar con ella. Tienes que saber cómo manejarla para engañar al espectador, para que éste "crea". En el caso de los videojuegos, los límites los pone el hardware. Los desarrolladores tienen que adaptarse a una realidad cambiante que cada vez ofrece más posibilidades para satisfacer a un público cada vez más exigente. Por supuesto, en el mundo de los videojuegos difícilmente podrás contentar a los jugadores con ilusiones que se muevan a seis cuadros por segundo, así que a veces los desarrolladores tienen que favorecer al conjunto a costa de sacrificar los detalles. A continuación, os intentaremos relatar de una manera clara y amena los trucos más comunes que las compañías han utilizado y/o utilizan para brindarnos esta magia. Aunque las técnicas que discutiremos no son, ni mucho menos, exclusivas de una generación o una época dentro de las consolas, partiremos por empatía lectora de una organización cronológica.

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La época de las dos dimensiones

Para muchos, la época de la NES y la Master System, y posteriormente, la Super Nintendo y la Mega Drive fue la época dorada de los videojuegos. Además de inmejorables aventuras originales, también se popularizaron las conversiones de recreativas, las cuales eran normalmente máquinas más potentes. OutRun, el clásico arcade de Sega, nos ofrecía una sensación de profundidad bastante conseguida para aquel entonces gracias al escalado de sprites. Los sprites son, de manera muy simplificada, cada una de las imágenes de los elementos que vemos en movimiento en estos títulos bidimensionales. Esta técnica, consistente en ajustar las dimensiones del mismo, permitía a Sega ofrecer una fluidez que dotaba de naturalidad a la velocidad que nuestro Ferrari alcanzaba en la recreativa. Si recordáis alguna partida, seguro que podéis ver en vuestra mente cómo las palmeras, las señales de tráfico e incluso los demás vehículos se acercaban suavemente hacia nuestras pantallas, otorgando una sensación 3D satisfactoria a los gráficos del título. Si os fijáis, veréis cómo en la gran mayoría de los casos, las gradas, los árboles, los coches o los matorrales son el mismo sprite al que se le hace "zoom", que se agranda para crear la ilusión de que se acerca a la pantalla.

Este juego fue convertido a Master System y a Mega Drive, siendo estos sistemas incapaces de realizar el escalado de sprites por hardware al nivel de la recreativa. Los desarrolladores se vieron limitados por las características de estas consolas, así que necesitaron recurrir a algunos trucos para crear la ilusión vista en la recreativa. Para ello, dibujaron varios sprites que simularían las posiciones de estos elementos a varias distancias, y en lugar de haber un sólo sprite redimensionado, habría varios que se sustituirían en función de la supuesta cercanía con la pantalla. El resultado era convincente, pero algo más tosco, perdiendo la suavidad que caracterizaba al original. Esta técnica es bastante común en muchos títulos, mientras que otros decidieron paliar los problemas del hardware a través del software. Un ejemplo de esto es a través de procesadores o chips extras incluidos en el cartucho, como el Super FX utilizado por juegos tales como Yoshi’s Island en Super Nintendo o a través de la propia programación, como en Resident Evil para Game Boy Color.

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Aunque en esta época los efectos de profundidad eran algo totalmente secundario y prescindible, sí que algo tan sencillo como unas transparencias requería de pequeños trucos. Uno de ellos consistía en hacer líneas diagonales muy cercanas entre sí (tramas, básicamente) que nuestras antiguas televisiones nos hacían ver como si el conjunto no fuese opaco. Otro algo menos discreto era el del parpadeo, que seguro que muchos de vosotros recordáis de los enemigos típicos de los "beat ‘em up" callejeros al morir, o tras ser golpeados por un enemigo. En los juegos de generaciones posteriores en 3D, las transparencias son mucho más fáciles de hacer ya que al estar estos juegos principalmente constituidos de polígonos y texturas es posible ajustar nivel de opacidad de los mismos. Hablando de modelos 3D, es relevante mencionar la sucesión de sprites que se utilizaban con el objetivo de crear una ilusión de rotación tridimensional, sobre todo usada en juegos de carreras. Este es el caso de títulos como Mario Kart y F-Zero, ambos para Super Nintendo. Y bueno, años después, aunque ya con circuitos tridimensionales, también era el caso de Mario Kart 64 para Nintendo 64.

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El salto a las 3D

Junto con la consola que acabamos de mencionar, y con PlayStation, se produjo el salto a las tres dimensiones generalizado en el mundo de las consolas. Estos sistemas podían manejar con soltura juegos tridimensionales, aunque como sabéis, carecían de potencia para mostrar un alto nivel de detalle como al que estamos acostumbrados hoy en día. Los entornos 3D están normalmente construidos a base de triángulos llamados polígonos, y la potencia de la consola, entre otros factores, determina la cantidad de éstos que puede mover. Lógicamente, los desarrolladores contaban con algunos truquillos que ayudaban a mantener el nivel visual. Uno de los más prácticos era, precisamente, el uso de sprites. Aunque como acabáis de leer, eran algo bastante común de las dos dimensiones, en las 3D también se hicieron su hueco. Normalmente se utilizaban para evitar modelos poligonales de objetos que eran a priori idénticos desde cualquier perspectiva horizontal, como por ejemplo un árbol algo conceptualizado o un elemento esférico, u objetos directamente planos. Uno de los juegos que mejor uso de sprites hace es Super Mario 64. Los sprites están inteligentemente colocados en el escenario, o combinados con polígonos para crear enemigos. Aunque en los árboles el efecto no resultaba tan creíble, sí que quedaba genial en las bob-ombs.

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Otro juego que utilizaba esta técnica era la saga FIFA, ya que a diferencia de ISS Pro utilizaba un sprite para el balón. Esto, realmente era prácticamente imperceptible salvo que recurriésemos a las repeticiones, por lo que podemos decir que cumplía su objetivo como "ilusión". El objetivo de estos recursos era dedicar más polígonos a otros elementos, ya que cada sistema sólo podía mover una cantidad bastante reducida (si lo comparamos con la actualidad) de los mismos. El siguiente paso para aliviar la carga poligonal era recurrir a fondos prerrenderizados; es decir, imágenes estáticas generadas anteriormente por ordenador (que podrían estar adornadas con efectos) sobre las que se moverían los modelos poligonales. Esta técnica se convirtió en una seña de identidad para muchos juegos como Final Fantasy o Resident Evil durante la era de los 32/64 bits, y en algunos planos fijos, ciertos títulos como Final Fantasy X (ya en los 128 bits de Sony) aún siguieron usando estos fondos.

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No todos los tipos de juegos podían (o querían) recurrir a fondos prerrenderizados, sino que recurrían a escenarios tridimensionales que se renderizaban en tiempo real; es decir entornos poligonales que la propia consola generaba según avanzábamos. Como acabamos de mencionar, estos sistemas no eran capaces de mover altas cantidades de polígonos simultáneamente en pantalla, lo que causaba que la distancia hasta la que veíamos el escenarios fuese a veces relativamente escasa. Para suavizar este efecto algunos desarrolladores recurrían a la niebla, que ocultaba la generación brusca de escenarios o la aparición repentina de objetos (también conocida como popping. Esto era bastante obvio en títulos como Tony Hawk Skateboarding, donde el efecto causaba una ilusión extraña. En otros juegos, como Silent Hill, no sólo aportaba un efecto excelente ocultando la generación de escenarios, sino que acabó convirtiéndose en un elemento icónico de la saga de terror.

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128 bits y el acercamiento cinematográfico

Hasta esta generación de consolas los usuarios solíamos utilizar los bits para ilustrar y organizar los sistemas. Con la llegada de GameCube, PlayStation 2 y Xbox esta nomenclatura comenzó a disiparse, mientras que gracias a la potencia de algunas de ellas, muchos desarrolladores apostaban por relatar sus creaciones de una manera un tanto cinematográfica. Así, recurrirían a primeros planos donde las expresiones jugaban un papel extremadamente importante. La carga poligonal que requieren los gestos faciales es considerable, así como directamente proporcional al detalle de un personaje, por lo que bastantes juegos contaban con varios modelos que se usaban en función del plano. Probablemente, uno de los más populares es el ya mencionado Final Fantasy X. Este capítulo de la exitosa saga cuenta con dos modelos para cada personaje principal (aparte de las secuencias generadas por ordenador, que no tienen nada que ver con la potencia de la consola), el que se usa en las secuencias de vídeo más importantes, y el que aparece durante el juego propiamente dicho.

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A efectos prácticos, cuando vemos a nuestro personaje alejado de la cámara, corriendo de espaldas hacia el fondo de la pantalla, no parece que haya mucha diferencia entre ese modelo y el de las secuencias, por lo que en nuestra mente se crea la ilusión de que es modelo altamente detallado y expresivo que vemos con anterioridad. Sin embargo, la diferencia en lo que a polígonos se refiere es sustancial, y en el caso de Final Fantasy X el modelo de "bajo" detalle está formado por aproximadamente 3.000 polígonos, mientras que el de "alto" detalle mínimo triplica esta cantidad, llegando a veces a casi los 10.000 triángulos. Una vez más, esto no es algo exclusivo de una sola generación de consolas, y en juegos como, por ejemplo, Final Fantasy XIII aún se mantiene esta técnica. Otro de los trucos que se han visto a lo largo y ancho de los juegos poligonales ha sido el uso de los reflejos, ya sea en cristales, suelos, agua... en tiempo real. Éste es un proceso muy complicado que consume bastantes recursos, por lo que durante la creación de los juegos los desarrolladores recurren a otras técnicas para causar una ilusión similar.

Los reflejos predeterminados es una técnica consistente en crear reflejos de manera que proyecten el entorno en función de la posición de la cámara, pero que sólo funciona con elementos fijos. Es decir, jamás podrá reflejar en tiempo real a nuestro personaje u otros elementos móviles. Esto puede causar una sensación bastante auténtica, pero también puede propiciar que en una cuidad un charco refleje una palmera en lugar de un coche y que el la inmersión del jugador sea vea afectada. Una manera bastante ilustrativa de entender la complejidad de este proceso puede ser recurrir a un juego de los que suelen tomarse como referente gráfico, como es Crysis 2, no sólo para ver que no es cosa exclusiva de los 128 bits, sino también para mostrar que muchos juegos han de recurrir puntualmente a reflejos predeterminados (sobre todo cuando éstos ocurren sobre multitud de superficies) debido a la complejidad de programación y procesamiento de los mismos, como decimos, principalmente si hay gran cantidad de superficies reflectantes. Esta captura del mencionado juego muestra el reflejo de varios rascacielos mientras nos encontramos dentro de un edificio.

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De manera parecida a los reflejos en tiempo real, también nos encontramos con la iluminación y las sombras en tiempo real. Se trata, de manera resumida, de un proceso en el que cada una de las fuentes de luz, o al menos, algunas, emiten luz propia e individual, que iluminan los objetos presentes en la escena, con la posibilidad de que éstos proyecten sombras. La iluminación y las sombras en tiempo real implican normalmente una cantidad considerable de cálculos que la consola tiene que realizar, y que pueden ser reducidos con iluminación y sombras predeterminadas. Como aparece mencionado en este mismo párrafo, esta técnica funciona de manera parecida a los reflejos, por lo que es posible crear la ilusión de que un elemento se encuentre "iluminado" simplemente en función del lugar en el que está, sin que realmente esté afectado por una fuente de luz. Lo mismo sucedería con las sombras. Seguro que alguna vez habéis disparado a una bombilla y la habitación ha seguido iluminada, o habéis visto cómo al ubicaros delante de una lámpara no ha proyectado sombra ninguna, ¿verdad?

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La llegada de la Alta Definición

De la mano de la actual generación de consolas vino la estandarización de la Alta Definición en nuestros televisores. Esto implicaba que nosotros, los jugadores, disfrutaríamos de una imagen más nítida y con más detalle, pero consecuentemente, también implicaba que las compañías desarrolladoras necesitarían invertir más tiempo y recursos en crear juegos que se adapten a este nuevo estándar. Los juegos de hoy en día rozan muchas veces el fotorrealismo, por lo que es necesario cuidar hasta el más mínimo aspecto si queremos impregnar de veracidad el contenido del mismo. Si bien no todos han de optar por el realismo, ya pretenda ser verosímil o no, para ofrecer un conjunto más sólido y detallado no sólo es necesario aumentar el número de polígonos, sino que además, necesitamos texturas que recubran estos triángulos, a ser posible de alta calidad y resolución para que la impresión visual sea inmejorable.

Cuanto más resolución y más compleja sea una textura, es lógico pensar, acertadamente, que más recursos consumirá su procesamiento. Para evitar esto, ciertos desarrolladores recurren a varias capas de texturas que se superponen según nos acercamos. Es decir. Imaginaos un escenario bajo las inclemencias del tiempo. Al fondo, hay una pared de ladrillos, pintada de blanco, y mojada por la lluvia. Desde nuestra posición actual, sólo vemos que es blanca, y según nos acercamos vemos que está hecha de ladrillos. El juego, para consumir menos recursos del sistema, carga primero una sola textura blanca, y cuando nos acercamos, carga una textura que se superpone a ésta con el detalle de los ladrillos. Al acercarnos aún más, haría lo propio con la que añade el efecto de humedad de la lluvia. Bien hecho, crea la sensación de que realmente todos esos detalles han estado ahí siempre, y no son texturas independientes que aparecen poco a poco. Mal hecho, puede producir que durante unos segundos, mientras se cargan las texturas, nos encontremos, por ejemplo, en Xbox 360 o PlayStation 3 con un escenario casi propio de PSX. Un problema con ciertas tarjetas gráficas en RAGE, en su versión de ordenadores nos permitía ver esto con claridad, ya que cargaba las distintas capas de texturas con una lentitud inadecuada.

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Hay veces que el título que los desarrolladores quieren llevar al hardware es visualmente demasiado para la plataforma en cuestión. Obviamente, las técnicas ahora mencionadas son optativas y prescindibles en función de las necesidades jugables, por lo que quizá no puedes permitirte deshacerte, por mencionar una, de la iluminación en tiempo real. ¿Qué hacer entonces? Paradójicamente, en la era de la Alta Definición, es una tendencia relativamente común recurrir a la "sub Alta Definición". Cualquier juego que se ejecute nativamente a una resolución menor a 1280x720 es considerado "sub-HD", y abre el debate sobre si se nota o no, si en PS3 corre a tal o en 360 corre a cual. Esto es algo que muchos jugadores de ordenador han estado haciendo durante años, ya que es bien sabido que reducir la resolución tiene un impacto positivo en la cantidad de cuadros por segundo a los que el juego se mueve, sin descartar otras opciones gráficas. La resolución es una opción predefinida en las consolas, por lo este ajuste depende única y exclusivamente de los desarrolladores.

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La llegada de la sub Alta Definición

Éste es, quizá, el "truco" más polémico, ya que muchas compañías no ven con buenos ojos que se haga pública la resolución nativa de sus títulos (si es sub-HD), normalmente alegando que el resultado final (tras filtros y efectos) no es discernible de la Alta Definición. De manera objetiva, a la hora de crear la ilusión de definición y detalle que esperamos de la actual generación, cumple con creces, ya que es bastante difícil señalar tras los mencionados filtros, y desde nuestro sofá, la resolución a la que estos juegos se muestran en nuestros televisores. La lista de juegos cuya resolución no es la óptima para las pantallas donde jugaremos es bastante amplia, y va desde Alan Wake o Halo 3, a Battlefield 3, pasando por los posibles referentes visuales de PlayStation Vita, Uncharted: Golden Abyss y Resistance: Burning Skies.

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Uncharted: Golden Abyss es desde luego un producto visualmente impactante para una portátil, y aún más, para un título de lanzamiento. Aunque la diferencia con los juegos de sobremesa reside también en, como ya hemos dicho, la pantalla donde jugamos, es digno mencionar el papel que juego la distancia a la que jugamos. Mientras que desde nuestros ojos a nuestro televisor siempre hay (o debería haber) una distancia considerable, la pantalla de PlayStation Vita está apenas a unos centímetros de distancia. Así, cuando un juego como Uncharted: GA se ejecuta a 720x408 en una pantalla cuya resolución es 960x544 píxeles, sí que resulta en algunos bordes serrados y puntualmente, algo toscos.

Otra pequeña técnica que ayuda a evitar el consumo excesivo es reducir la resolución de los efectos visuales, como por ejemplo, el fuego que escupe un arma en un tiroteo, algo que también aparece en Uncharted: GA y que pasa bastante desapercibido en el fragor de la batalla. De nuevo, señalar que bajar la resolución de un título no es algo genuino de una serie de consolas (o generación) en concreto, y títulos como ICO en PlayStation 2 mostraban 512x256 píxeles en la versión PAL, mientras que la resolución estándar de la consola era 640x480.

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Los últimos trucos

La gran mayoría de juegos no requieren la misma cantidad de procesos en todo momento. No supone el mismo esfuerzo para una consola mover un coche solo a lo largo de un túnel cerrado, que poner en pantalla diez vehículos chocándose, volando y explotando en una recreación fotorrealista de Times Square. Las "exigencias" de un título, es lo que causa a veces esas ralentizaciones que reducen la velocidad o los cuadros por segundo de un juego en ciertas ocasiones. Para adaptarse a las exigencias de ciertos títulos, algunas compañías han optado por crear sistemas dinámicos que reducen o eliminan ciertos aspectos visuales en los momentos de mayor consumo de recursos, pero que mantienen el máximo nivel gráfico el resto del tiempo.

Una de las más interesantes es la tecnología Framework MT que Capcom ha usado en la gran mayoría de sus juegos de producción japonesa, desde Lost Planet a Resident Evil 5. En la mayoría de secuencias, el juego opta por un filtro 4xMSAA (MultiSample AntiAliasing, que vagamente descrito, suaviza los bordes serrados), mientras que en momentos en los que el título en cuestión necesite mayor rendimiento, lo reducirá a 2xMSAA, o de ser necesario, eliminará cualquier antialiasing. Por norma general, estos momentos se originan debido a gran cantidad de elementos en pantalla, lo que unido a efectos de distorsión inteligentemente aplicados, hacen casi imposible la percepción de bordes menos suavizados de lo habitual, pero se aseguran de mantener una cantidad constante de cuadros por segundo.

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Otra técnica muy interesante es la usada por Studio Liverpool, y que vemos en los últimos episodios de WipEout tanto para PlayStation 3 como para PlayStation Vita. La llamada resolution throttiling, o "regulación de resolución", consiste en reducir la resolución del juego de manera dinámica en momentos puntuales, para volver a aumentarla hasta volver a ser la óptima. Según Studio Liverpool, pioneros en el uso de esta técnica, en títulos como WipEout donde la fluidez es un aspecto clave, este truco les ofrece la posibilidad de mantenerla sin que el jugador note un descenso en la calidad del aspecto visual del título. Además, el equipo desarrollador señala que sólo se utiliza en el peor de los casos, ya que estas entregas de WipEout cuentan con un motor muy sólido. Apuntan también que esta técnica les ofrece la posibilidad de maximizar el apartado visual, ya que en momentos de escasa acción sólo se utiliza el 50% del procesador gráfico.

Comentarios finales

Y, ¿es esto todo lo que los desarrolladores pueden hacer? ¿Es realmente "engañar" a nuestra percepción la mejor opción? Sí y no. Hay veces en las que simplemente la consola no puede más y no hay otra salida. Otras, con el objetivo de mantener una solidez del conjunto, y antes de poder recurrir a técnicas dinámicas como las que acabamos de ver, necesitaban ajustar ciertos componentes aquí y allá. Algunas veces, la falta de desconocimiento del sistema, las conversiones de una consola a otra o la falta de tiempo, los obligaba a no aprovechar al máximo un hardware determinado. A modo de ayuda visual, Guerrilla, creadores de Killzone ilustraron el potencial de PlayStation 3 "desperdiciado" en Killzone 2, con la promesa de aprovecharlo en la tercera entrega. En el siguiente gráfico, las secciones en blanco son las partes de los "ciclos" en los que Guerrilla divide el trabajo de PS3 en las que no se procesa ningún aspecto y que dejan potencia del sistema sin utilizar.

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Estos son algunos, y sólo algunos de los "trucos" que los desarrolladores de juegos guardan en su manga a la hora de crear títulos cuyos gráficos se adapten a las necesidades que ellos consideren oportunas y adecuadas. Bien es cierto que muchos de estos recursos son aplicables también a juegos de ordenador, pero la mayor personalización de éstos ha hecho que el reportaje gire en torno al eje principal de títulos desarrollados para consola. De un modo o de otro, los videojuegos son mucho más de lo que simplemente aparece en nuestra televisión, y conocerlos en profundidad siempre nos ayuda a comprender el enorme trabajo, la enorme cantidad de decisiones que se toman tras el producto final para dar forma a este arte tantas veces infravalorado.

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