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Momentos clave
Juan Gabriel Gomila sale de cinco horas de clase en inglés y descubre que ni la gente del sector sabe cómo se falsea un videojuego por dentro. En este episodio desmonta cuatro trucos de informática gráfica que usas cada vez que juegas: cuerpos vacíos, caras invisibles, texturas que fingen relieve y objetos lejanos que son una imagen plana.
Cinco horas de clase y una sorpresa
El episodio nace de una clase de desarrollo de videojuegos en inglés. Al explicar cómo se construye un juego por dentro, sus estudiantes se quedaron a cuadros y aquello dio para un debate largo.
«Hoy estoy realmente cansado porque llevo 5 horas seguidas hablando dando clase en inglés»
Los personajes no tienen órganos
Un cuerpo de videojuego está literalmente vacío por dentro: ni huesos, ni corazón, ni pulmones. Modelar lo que nadie va a ver solo gastaría vértices y polígonos a cambio de nada.
«no os penséis que dentro del personaje se le hace unos pulmones o se le diseñan un corazón o unos huesos»
Árboles, rocas y coches también huecos
La regla no afecta solo a los personajes. Cualquier objeto que parezca macizo está vacío por dentro, porque su interior nunca entra en cámara.
«dentro de cualquier objeto que sea sólido, como tal, no hay nada, está vacío»
La cara trasera no se pinta
Lo que la cámara no va a enfocar directamente no se renderiza: la parte de atrás de una montaña o de una pared es invisible. De golpe desaparece la mitad de los polígonos del juego.
«no tiene sentido renderizar algo que no se va a mostrar en pantalla»
Un muro de ladrillos es una foto
Las fachadas no se modelan ladrillo a ladrillo. Se usa una textura con los ladrillos ya dibujados que se repite pegada de lado a lado hasta cubrir la superficie.
«cuando ves un muro de ladrillos, lo que estás viendo es una foto repetida, uno en lado del otro»
El mapa de normales finge el relieve
Junto a la imagen de color, el albedo, se fabrica otra imagen que indica en qué dirección debe rebotar la luz en cada punto. Así aparecen sombras y reflejos sobre algo totalmente plano, como las estatuillas de Dark Souls de la carátula del episodio.
«es como si nosotros pintáramos dos imágenes, la imagen del color que se va a haber y la imagen del rebote que va a existir»
El castillo del fondo es una imagen
Los objetos lejanos, la atmósfera y el skybox suelen ser imágenes planas de alta calidad. Cuatro vértices frente a los cientos de miles de triángulos que costaría el modelo real.
«hay escenarios donde tú igual al fondo ves un castillo, que el castillo no está ahí, que simplemente es una imagen»
La cueva que oculta la costura
Cuando vas a entrar en ese castillo, siempre hay un túnel, un ascensor o una cinemática de por medio. Mientras cruzas, el juego destruye la imagen plana e instancia el modelo 3D; al alejarte hace lo contrario.
«cuando sales de la cueva, al ordenador le ha dado tiempo o a la consola, de generar ese modelo 3D»
El episodio, en profundidad
El episodio 93 de Frogmación empieza con Juan Gabriel Gomila reconociendo que llega al micrófono fundido: "Hoy estoy realmente cansado porque llevo 5 horas seguidas hablando dando clase en inglés", sobre desarrollo de videojuegos. Y precisamente de esa clase sale el tema del día. Dando ejemplos a sus estudiantes se dio cuenta de que muchas de las técnicas que se usan a diario para construir un juego no las conoce ni la gente muy metida en el sector, aunque sea desde el lado de jugar y no del de programar. De ahí el titular: los videojuegos te mienten en la cara todo el rato, y tú no te has dado ni cuenta.
Los personajes están huecos por dentro
Primer engaño, y de los que peor sientan cuando te lo cuentan: un personaje de videojuego no tiene nada dentro. Ni pulmones, ni corazón, ni huesos, ni músculos, ni esqueleto, ni intestinos, ni sistema nervioso. Nada. Si pudieras meter la cámara dentro del cuerpo, lo que verías es el vacío absoluto.
La intuición de mucha gente es que los modelos son sólidos, como una figura de plastilina que por dentro tiene al menos una masa uniforme. No es así. Y no lo es por una razón puramente práctica: ¿de qué sirve modelar un hígado que nadie va a ver nunca? El personaje no respira, no hace la digestión, no tiene sistema nervioso. Meterle órganos solo significaría gastar más vértices y más polígonos, y empeorar el rendimiento del juego a cambio de cero. Lo mismo vale para un árbol, una roca o cualquier objeto que parezca macizo.
La cara que nadie pinta
El segundo truco es más difícil de imaginar, porque en el mundo real no existe. Coge una hoja de papel: la ves por delante y, si la giras, la ves por detrás. En un videojuego, la cara que la cámara no va a enfocar simplemente no se pinta. Es invisible. Una montaña que rodea un poblado tiene su ladera frontal con todo el detalle, y su cara trasera no existe como imagen.
Esa es la lógica que atraviesa el episodio entero:
no tiene sentido renderizar algo que no se va a mostrar en pantalla
Aplicado a lo grande, la cuenta sale sola: de una tacada desaparece la mitad de los polígonos del juego, porque son la parte trasera de todo lo que ves. Y aplicado al ejemplo anterior, dentro del personaje tampoco se pinta el interior de los ojos, de la nariz, de la boca o del pecho.
Detrás de esas montañas, además, tampoco hay nada. O casi. A veces ese espacio fuera de la vista del jugador se usa como trastero: cuando va a arrancar una cinemática con un enemigo, ese enemigo se carga en memoria antes, pero se coloca detrás del escenario, donde no molesta y no se ve, para que la escena empiece sin tirones.
Un muro de ladrillos que es una foto
Piensa en la fachada de una catedral llena de ladrillos. Parece razonable suponer que cada ladrillo es un objeto tridimensional, modelado y colocado uno a uno, con su relieve. Sería una barbaridad de trabajo y de recursos. Lo que se hace en realidad es usar una textura: una imagen que ya lleva los ladrillos dibujados y que se va repitiendo, pegada de lado a lado, hasta cubrir toda la superficie sin que tú puedas ver dónde acaba una y empieza la siguiente.
Y ahí llega la objeción lógica: en un juego con arquitectura victoriana bien iluminada, tú ves el relieve. Ves sombras, ves brillos, ves ladrillos que sobresalen. Eso se consigue combinando dos imágenes distintas. Por un lado la del color, lo que en la jerga se llama el albedo. Por otro, el mapa de normales.
La idea es sencilla si piensas en física de instituto: sobre una superficie totalmente plana, un rayo de luz rebota siempre con el mismo ángulo con el que incide. Sin relieve, no hay variación y todo se ve igual de liso. El mapa de normales es una imagen que se fabrica a mano, según la arquitectura que quieres representar, y que le dice a cada punto de la figura en qué dirección debe rebotar la luz. Sumando color y rebote aparecen sombras, reflejos e iluminación sobre algo que sigue siendo plano. Como resume el propio episodio, es como pintar dos imágenes: la del color y la del rebote.
El ejemplo que da está en la propia carátula del podcast: unas estatuillas de Dark Souls que parecen tridimensionales, con su iluminación y sus sombras, y que son completamente planas. La ilusión óptica la montan el mapa de normales y la textura de color trabajando juntos. Lo mismo aplica a las catedrales de estilo victoriano de un juego como Bloodborne.
El castillo del fondo no está ahí
Último engaño, y el favorito del episodio. Estás en un mundo grande y ves al fondo un castillo enorme.
hay escenarios donde tú igual al fondo ves un castillo, que el castillo no está ahí, que simplemente es una imagen
Lo que ves es una versión simplificada, reducida, o directamente una imagen plana. La cuenta vuelve a ser de recursos: para colocar una imagen en pantalla necesitas cuatro vértices y un rectángulo. Para modelar de verdad ese castillo o esa catedral, según la calidad gráfica, harían falta diez mil, cien mil o un millón de triángulos. Por eso los objetos lejanos, la atmósfera y el skybox suelen ser imágenes ya preparadas de mucha calidad, y solo se convierten en geometría 3D cuando te acercas.
Esta técnica también existe para evitar el efecto popping, ese aparecer de golpe de edificios, coches y enemigos delante de tus narices. Juan Gabriel lo recuerda de los mundos abiertos de PlayStation 2: en San Andreas podías conducir tan rápido que la consola no llegaba a cargar la ciudad, y las cosas iban brotando por sorpresa a medida que te acercabas.
La cueva es un telón
¿Y qué pasa cuando ese castillo pintado resulta ser un sitio al que sí vas a entrar, porque dentro hay una llave, un arma o un jefe? Ahí aparece la costura, y una vez la ves ya no puedes dejar de verla: casi siempre hay un túnel, un ascensor, un puente o una cinemática de por medio. Algo que corte el antes y el después.
Mientras tú avanzas tan tranquilo por la cueva, un programa destruye la imagen plana e instancia el modelo tridimensional. Cuando sales por el otro lado, el castillo ya es real. Y funciona igual en sentido contrario: al alejarte, se destruye el modelo 3D para no cargar con cientos de miles de polígonos innecesarios y se vuelve a colocar la imagen, por si te giras a mirar.
Mienten para que el juego vaya fino
Todas estas trampas apuntan a lo mismo: optimizar. Que el juego corra a 60 frames por segundo, que sea rápido, fluido y bonito a la vez. Si la máquina gastara polígonos, vértices, texturas, ray tracing, reflejos e iluminación en cosas que no se van a ver o que apenas tienen relevancia, no habría gráfica en el mercado capaz de moverlo.
Si quieres aprender a construir juegos con estas técnicas, la ruta completa de desarrollo de videojuegos de Frogames Formación es el camino largo y ordenado: ruta de desarrollo de videojuegos.
Lo que te llevas
- Los modelos 3D están huecos: ni personajes ni objetos sólidos tienen interior, porque nadie lo va a ver.
- Solo se renderiza la cara visible de cada superficie; la trasera es invisible y eso elimina la mitad de los polígonos.
- El espacio fuera de cámara se usa para precargar enemigos que van a entrar en una cinemática, sin tirones.
- Las superficies repetitivas se resuelven con una textura que se repite, no modelando cada pieza.
- El relieve se simula combinando el albedo, la imagen de color, con un mapa de normales que dicta cómo rebota la luz.
- Lo lejano es una imagen plana de cuatro vértices; la transición a modelo 3D se esconde en un túnel, una cueva o una cinemática.
- Todo se hace por optimización: que el juego corra a 60 frames por segundo, fluido y bonito.