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Creación de mundos virtuales

Un pormenorizado repaso a la evolución de los escenarios de los videojuegos desde sus inicios hasta nuestros días. Desde el scroll parallax o la vista isométrica a las 3D subjetivas.

La evolución de los mundos virtuales
El sector del videojuego, desde que comenzó su desarrollo como industria durante los años 70 hasta su asentamiento como medio de entretenimiento líder del siglo XXI, ha sufrido grandes cambios y reestructuraciones, tanto a nivel de diseño y distribución de productos, como en materia de investigación  destinada a la creación de nuevas estrategias promocionales. En la actualidad, los avances tecnológicos en los motores de representación tridimensional en tiempo real, unido a los abultados presupuestos con los que cuentan muchas compañías, nos permiten disfrutar de aventuras que se desarrollan en entornos extremadamente realistas, cuya escala y nivel de detalle resultan sorprendentes. Millones de polígonos conforman recargados escenarios, repletos de Parallax Textures, superficies especulares y mapas de normales.

La iluminación dinámica en tiempo real, los efectos de partículas y fluidos volumétricos, así como el Screen Space Ambient Oclussion, son los responsables de que esos espacios escénicos tridimensionales cuenten con una ambientación creíble. El comportamiento de objetos y personajes se calculan gracias a potentes motores de física avanzada y animación procedural como Havok  o Euphoria.  Para muchos aficionados al medio interactivo, todos estos términos les resultarán tremendamente familiares, incluso serían capaces de definir sus características, bondades e inconvenientes sin ninguna dificultad. Para muchos otros, la mayoría de ellos les sonarán a chino, los habrán escuchado o leído en los foros sin saber muy bien de que se estaba hablando y esperarán una definición fidedigna en este artículo. Sin embargo, no es necesario conocerlos para saber que, en la actualidad, la representación virtual del espacio escénico interactivo se aborda desde una perspectiva cada vez más cercana a la del cine de animación tridimensional. Muchos de los efectos y cualidades gráficas que podemos disfrutar hoy en tiempo real, solo eran posibles en las escenas cinemáticas generadas por ordenador y, para se partícipes de esta situación, no hay que remontarse a tiempos demasiado remotos.

Uncharted 2: Entre Ladrones

Bastante más interesante puede resultar este texto si indagamos en el camino que se ha recorrido, durante el desarrollo de los videojuegos como sistema de recreación de espacios escénicos, para llegar al contexto de representación actual. Si bien es cierto que, aún hoy, los programadores y diseñadores que trabajan en el sector interactivo, tienen que exprimir al máximo su ingenio para lograr minimizar la carga poligonal de los modelos virtuales y poder simular una iluminación global compleja, esto no es nada comparado con la situación sufrida en el pasado.

La problemática que supone la representación del espacio tridimensional en el plano bidimensional, ha sido uno de los temas más debatidos y estudiados a lo largo de la historia del arte. Gracias al desarrollo de esta disciplina a partir de la Edad Media, durante el Renacimiento se percibió gran preocupación por establecer una serie de normas,  fundamentadas en razonamientos científicos, para definir procedimientos y sistemas basados en la representación del espacio, por medio de la perspectiva y la teoría de la percepción humana del color.  Algunas de estas normas, seguidas al pié de la letra dentro del sector arquitectónico y del diseño industrial, fueron tomadas como base de la representación naturalista de las formas en medios clásicos de expresión plástica tan diferentes como la pintura, el dibujo o el relieve escultórico. Más tarde, estas herramientas se trasladarían al cine, la fotografía, el cómic y los videojuegos.

En este artículo pretendemos resaltar la influencia de estos métodos de representación, fundamentados en la creación ilusoria de una sensación espacial inspirada en la realidad, para la edición de espacios interactivos bidimensionales. Procedimientos cuya importancia, como veremos también en este texto, se ha ido diluyendo con el desarrollo del espacio escénico interactivo vectorial en tiempo real.

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Bioshock
La Capilla Sixtina, ejemplificación física de la importancia del espacio escénico en el arte y su representación mediante la perspectiva.
Baldur's Gate


Orígenes de la representación espacial en videojuegos
Durante la década de los 70, los medios técnicos puestos al servicio de desarrollo de videojuegos no permitían grandes alardes creativos. La representación de elementos, cercana en muchos casos a la abstracción, empezó a reflejar resultados prometedores con la introducción del scroll horizontal en títulos como Pitfall! (1982). Con recursos limitadísimos, se hacía reconocible un espacio escénico compuesto por varios elementos, donde  diferentes obstáculos y enemigos ponían en peligro el avance de nuestro protagonista. Sin embargo, tendrían que pasar algunos años para poder poner en práctica los fundamentos de la perspectiva y la teoría del color dentro del terreno interactivo.

La adaptación de las perspectivas axonométricas fue de gran ayuda para permitir al jugador recorrer un espacio escénico a lo largo de sus tres dimensiones, de una forma más creíble y realista que la que supuso la perspectiva cenital utilizada en el videojuego de Shigeru Miyamoto titulado The Legend of Zelda (1986). Para ello, juegos como La Abadía del Crimen (1988), de Paco Menéndez o Marble Madness (1984), de Mark Cerny, dieron a sus respectivos géneros una visión tan especial como sorprendente. La perspectiva isométrica funcionaba a las mil maravillas y no requería excesivos recursos técnicos para ser puesta en práctica, debido a que no existen puntos de fuga, puesto que este procedimiento se fundamenta en un sistema de proyección cilíndrico. Gracias a ello, los elementos y personajes integrados en el escenario no variaban de tamaño en relación a su situación dentro del espacio escénico interactivo, lo que permitía la reutilización de módulos y objetos para el diseño de diferentes emplazamientos. Este reciclaje de recursos gráficos se convertía en un aspecto totalmente fundamental para ahorrar memoria, un bien muy preciado por su escasez en aquellos tiempos.

Streets of Rage 2

Algunos videojuegos, para evitar conflictos con el dibujado de las líneas diagonales -tan frecuentes en las proyecciones isométricas-, utilizaban un ángulo de inclinación de 26'6 grados (en lugar de 30) para evitar el pixelado excesivo, con lo que se obtenía una representación dimétrica del espacio. Sagas como Fallout o Baldur's Gate (iniciadas en 1997 y 1998 respectivamente), llevaron al extremo el aprovechamiento de la perspectiva isométrica para la representación de escenarios prerenderizados de gran complejidad, incluyendo en ellos elementos organizados en diferentes inclinaciones dimétricas. El género deportivo ha sido uno de los grandes beneficiados con la utilización de este sistema, aportando espectacularidad a videojuegos como Fifa International Soccer (1993) o Nba Live 95 (1994).

La perspectiva isométrica en La Abadía del Crimen

La perspectiva caballera, otra variante de los métodos de proyección axonométricos, resultaba ideal para los videojuegos de avance lateral que hacían necesario el movimiento de los personajes en profundidad. Para ello, los elementos de un espacio escénico interactivo organizado en base a esta perspectiva contaban con un eje X perpendicular al eje Z. Gracias a este sistema de proyección cilíndrico se pudieron representar los escenarios en muchos videojuegos de acción. El género Beat'em up tomó buena cuenta de sus posibilidades, como demuestran títulos de la talla de Streets of Rage (1991) o Final Fight (1989). El género deportivo dio buen uso a la perspectiva caballera en dos de los juegos de fútbol más importantes de la época de los 16-bit. International Superstar Soccer (1994) e International Superstar Soccer Deluxe (1995) aportaron al subgénero futbolístico una espectacularidad gráfica inédita hasta la fecha.

Fallout se sirvió de la perspectiva isométrica para mostrar el entorno interactivo a través de una visión dimétrica pre-renderizada.

Para lograr potenciar la sensación de profundidad en videojuegos de acción y plataformas de avance lateral, se pusieron en práctica métodos utilizados a lo largo de la historia del arte, que fueron adaptados al mundo de la animación cinematográfica durante la primera mitad del siglo XX. De esta forma, los movimientos de cámara en producciones como Blancanieves (1937), potenciaban la sensación tridimensional de los decorados utilizando paneados multiplano. Mediante el traslapo de varias capas de escenario, animadas a diferente velocidad, se conseguía crear un espacio con una fuerte sensación de profundidad, donde la integración de los personajes resultaba mucho más real. El sistema de scroll parallax, llevado al límite en títulos como Thunder Force IV (1992) o Super Mario World 2: Yoshi's Island (1995), heredaba las bondades de este recurso técnico -adaptado por primera vez en el arcade Moon Patrol (1982)- para proyectarlas en el espacio escénico interactivo, obteniendo muy buenos resultados visuales.

Fifa International Soccer sorprendió a los poseedores de Mega-Drive con su espectacular perspectiva isométrica

Otros recursos desarrollados a lo largo de la historia del arte para conseguir la tan perseguida ilusión de profundidad en entornos bidimensionales, rebelaban su idoneidad dentro del entorno interactivo. De esta forma, la teoría del color aplicada a la resolución de escenarios en videojuegos, muestra su importancia en títulos como en anteriormente mencionado Moon Patrol o el magnífico Super Mario World (1990). Los planos más alejados van enfriando la temperatura de su gama de colores, simulando el efecto que vemos en la realidad al observar objetos alejados en la distancia. Asimismo, la pérdida de detalle y de saturación cromática de estos elementos, contribuyen a alejarlos aún más del espectador, potenciando la ilusión espacial en videojuegos bidimensionales.

Thunder Force IV


Rutinas seudo 3-D en el contexto interactivo 
Una de las variantes del scroll parallax, puesta a prueba en videojuegos como Street Fighter II (1991) o Nba Jam (1993), permitió la creación de superficies planas con una sorprendente sensación tridimensional. Los gráficos rasterizados utilizados en videojuegos están compuestos por multitud de líneas de píxeles, que se reproducen en pantalla por medio de un barrido de datos,  para dibujar las imágenes desde arriba hacia abajo. Aprovechando esta característica, se puede controlar la profundidad de campo en el entorno bidimensional especificando una velocidad diferente para cada línea de píxeles, si cada una está organizada en una capa diferente, creando una superficie con gran cantidad de planos de scroll. Gracias al uso de esta técnica se pudieron recrear también las carreteras de muchos juegos de conducción, como Pole Position (1982) y Out Run (1986). La incursión en el género futbolístico de la compañía Capcom, con Soccer Shootout (1994), dio como resultado el aprovechamiento de esta rutina gráfica para la representación de un terreno de juego seudo tridimensional.

Super Mario World

Añadiendo al scroll horizontal la posibilidad de controlar la rotación y el escalado real de imágenes rasterizadas, se desarrolló el famoso Modo 7 de Super Nintendo. Gracias a él, pudimos disfrutar de superficies planas seudo tridimensionales con un movimiento realista en juegos como F-Zero (1990), Super Star Wars (1992) o Super Mario Kart (1992). Además de esto, los escenarios bidimensionales de títulos como Super Castlevania IV (1991), rotaban y generaban efectos imposibles de realizar mediante animación tradicional de una forma eficiente, mientras personajes y elementos del entorno variaban su escala en el videojuego Super Mario World, para acercarse al jugador como nunca antes se había visto. Sin embargo, la resolución de estas imágenes producía un efecto de pixelado que, a pesar de todo, resultaba un mal menor ante las posibilidades que ofrecía el Modo 7 en la época de los 16-Bit. Por su parte, Eric Chahi exploró el mundo de los gráficos vectoriales 2-D, para crear personajes y elementos que no sufrían la temida pixelación al aumentar su escala.  Por medio de un sistema de edición vectorial combinado con técnicas caseras de rotoscopia, consiguió elaborar escenas sorprendentes, dotando a los personajes del juego Another World (1991) con un sistema de animación suave y realista, gracias a que las imágenes vectoriales ocupan un espacio ínfimo de memoria comparadas con los gráficos rasterizados.

Street Fighter II incluyó una rutina seudo 3D para aportar profundidad a sus escenarios

La evolución de los gráficos tridimensionales 
Durante la década de los 80, los avances en materia de gráficos vectoriales resultaban idóneos para su traslado al mundo de los videojuegos. Gracias a la generación de espacios tridimensionales interactivos vistos desde una cámara virtual, la acción dejaba de mostrarse desde una proyección cilíndrica, para representarse gracias a la visión cónica de los elementos que formaban los escenarios, perspectiva equivalente a la percibida por el ojo humano. El recién explorado medio se puso en práctica en el terreno interactivo para generar los entornos tridimensionales en recreativas como I, Robot (1983) o Hard Drivin' (1988). Gracias a la técnica Flat Shading, se pudieron editar escenarios vectoriales en 3-D por medio de polígonos planos, iluminados por una fuente de luz que generaba un gradiente de tonalidades relativamente sencillo.

Super Sidekiks 2 incluyó scaling y una rutina seudo-tridimensional para representar el terreno de juego

Una nueva dimensión para la creación y el disfrute del medio interactivo comenzó a desarrollarse de forma seria, mientras disfrutábamos en los salones recreativos de juegos como Virtua Racing (1992). Por su parte, las consolas de 16-Bit pudieron procesar  videojuegos poligonales como Star Fox (1993), Stunt Race FX (1994) o Virtua Rancing (1994), gracias a la inclusión en los cartuchos de los Chips Super Fx, Super Fx 2 (Super Nintendo) o SVP (Mega Drive). Sin embargo, la aparición de las 3 dimensiones en el mundo de los videojuegos mermaba la capacidad creativa de los desarrolladores, puesto que los elementos representados debían mostrarse con la sencillez que permitían los motores de baja poligonización, para poder generar los entornos en tiempo real.Este problema podía resolverse sin renunciar de forma absoluta a los gráficos tridimensionales, por medio de dos estrategias diferentes. La primera, utilizada en el videojuego Alone in the Dark (1992), reservaba la potencia del motor vectorial para la generación de personajes y objetos poligonales. Los escenarios estaban pintados sobre una base tridimensional, por lo que no dejaban de ser mapas de bits. Gracias a la inclusión de un sistema de detección de colisiones a baja resolución, fue posible integrar los elementos tridimensionales dentro del entorno bidimensional con un grado de adecuación más que aceptable para la época. Otros juegos posteriores, como Resident Evil (1996) o Final Fantasy VII (1997), utilizaron los fundamentos de esta técnica para abordar la recreación de sus escenarios prerenderizados, añadiendo pequeñas animaciones dentro de los mismos con objeto de eliminar la sensación estática propia de este tipo de decorados.

Otra imagen de Fifa International Soccer
Sunset Riders, gran ejemplo de representación escénica mediante la perspectiva caballera


La segunda estrategia, llevada a cabo por Rare en colaboración con Silicon Graphics, retomaba las posibilidades que demostró la técnica de digitalización de movimientos en Mortal Kombat (1992), para trasladar entornos y personajes renderizados con alto grado de detalle al entorno interactivo propio de un título de plataformas.  De esta forma, nació el videojuego de Nintendo Donkey Kong Country (1994), basado en la recreativa comercializada durante el año 1981. El resultado alardeaba de unas animaciones impresionantes, enmarcadas dentro de unos entornos ricos en texturas, efectos climatológicos  e iluminación que, pese a estar precalculada, no dejaba de ser sorprendente. Su estela la siguieron títulos de otros géneros, como son el de lucha  (Killer Instinct, en los salones recreativos a partir del año 1994) y el de rol (Baldur's Gate, publicado para compatibles durante el año 1998). 

Imagen del primer Alone in the Dark

Con la utilización del Cd-Rom como sistema de almacenamiento en ordenadores personales, se pudieron recrear escenarios prerenderizados en movimiento, integrándolos con personajes digitalizados de actores reales, en el videojuego The 7th Guest (1993), viendo mermadas de forma evidente las posibilidades interactivas del jugador. Aunque los avances tecnológicos no tardaron en permitir el uso de Texture Mapping con el lanzamiento de títulos tridimensionales como Doom (1993), el entorno interactivo de los juegos diseñados para las consolas de 32-bit Sony Playstation, Amiga CD32, Sega Saturn y Panasonic 3DO seguía sin mostrar el detalle de los últimos videojuegos bidimensionales, por lo que muchas veces se recurría a las escenas generadas por ordenador o a los vídeos digitalizados para edulcorar los momentos cumbre de su argumento e impresionar al jugador con emocionantes escenas de introducción.  El sistema de 64-bit Atari Jaguar tampoco ofrecía la calidad gráfica suficiente para superar esa barrera, por lo que la única alternativa a corto plazo se situaba en el ambicioso proyecto de Nintendo, el Project Reality, que acabó llamándose Nintendo 64. No obstante, su superioridad técnica no llegó a ser tan notoria como se creía.

Con el lanzamiento del videojuego Super Mario 64 (1996) para la consola Nintendo 64, una nueva barrera en la representación espacial interactiva se vio superada. Este título propuso la representación de espacios escénicos interactivos abiertos por primera vez en videojuegos. Estos nuevos mundos podían recorrerse con total libertad, configurando los parámetros que servirían de inspiración para los títulos Open World. Dicha estrategia creativa, utilizada para la representación de  escenarios colosales tanto en escala como en posibilidades interactivas, sería fundamental durante el desarrollo de videojuegos Sandbox tan diferentes como The Elder Scrolls: Morrowind (2002) o Grand Theft Auto III (2001).

El apartado visual de Donkey Kong aprovechó el sistema de digitalización de gráficos pre-renderizados
Imagen de The 7th Guest

Poco a poco, las escenas generadas por ordenador han ido haciéndose menos necesarias, siendo muchos los juegos que han prescindido de ellas para mostrar las secuencias cinemáticas. Gracias a la evolución en la representación tridimensional que permitieron motores como Source en PC y el lanzamiento de la generación de consolas de 128 bits, el espacio escénico interactivo ha ido ganando en detalle, realismo y posibilidades de interpretación artística, como así lo demuestran títulos de la talla de Half Life 2 (2004), Resident Evil 4 (2005), Okami (2006) o The legend of Zelda: The Windwaker (2002). La actual generación de consolas permite la creación de espacios espectaculares, con una escala y un nivel de detalle impensables algunos años atrás. La inmensa potencia de lo más modernos PC, hace posible disfrutar de efectos de iluminación global y físicas avanzadas en escenarios abiertos de enfermizo nivel de detalle, todo ello viviendo una experiencia realista generada en tiempo real.

Super Mario 64 definió un antes y un después en la representación de escenarios tridimensionales para videojuegos

No nos pararemos a destacar las posibilidades que brindan los nuevos sistemas de gestión poligonal, pues el carácter de este artículo va dirigido a la investigación del recorrido y la evolución que ha sufrido la representación del espacio escénico interactivo a lo largo de la historia de los videojuegos. Lo que si procede subrayar es que hoy en día, los aspectos visuales que antaño se representaban por medio de técnicas y trucos basados en las teorías clásicas de interpretación espacial, pueden generarse en tiempo real mediante herramientas de edición tridimensional, motores de física avanzada y sistemas de iluminación global. Sin embargo, la simulación y los efectos visuales destinados a engañar al ojo humano siguen presentes en forma de Parallax textures, mapas con radiosidad o Bump Mapping. A fin de cuentas, el éxito visual en el medio interactivo radica en el talento creativo de los diseñadores, así como en la habilidad del equipo técnico para aprovechar los recursos existentes, con el fin de esconder las carencias de los sistemas de gestión tridimensional. Y es que, por mucho que avance la tecnología, siempre habrán limitaciones técnicas que superar.

Imagen de Resident Evil 4
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