Motores gráficos: la historia del truco perfecto de Doom a Unreal Engine 5

Hablar de motores gráficos significa raccontare una lunga storia di illusioni. In fondo gli sviluppatori si sono comportati come veri e propri prestigiatori, cercando in ogni modo di ingannare il cervello umano perché credesse di vedere immagini in 3D, simulando soprattutto il modo in cui la luce rimbalza sugli oggetti. È da qui che parte tutto, dai pixel grezzi di Doom fino all’illuminazione globale di Unreal Engine 5.

Dietro il motore grafico di Doom c’è un nome che gli appassionati conoscono bene, quello di John Carmack. Il suo lavoro prende forma con id Tech 1, un motore che sfrutta una tecnica matematica chiamata raycasting. La cosa curiosa è che Doom non mostrava affatto un mondo 3D completo come quelli moderni. Utilizzava una rappresentazione 2.5D, con pareti verticali, pavimenti e soffitti gestiti in modo separato, e proprio questo permetteva di dare quella sensazione di profondità.

L’illusione si reggeva su prospettiva, ritaglio della geometria e sprite usati per oggetti e nemici. Prima che la GPU calcolasse un’illuminazione complessa, l’occhio veniva convinto con espedienti come texture ripetute, ombre dipinte, mappe di luce e ordinamento dei poligoni. Non esisteva alcuna fisica della luce, soltanto una messa in scena convincente. In termini visivi assomigliava davvero a un trucco. Se la prospettiva e gli indizi visivi erano coerenti, il cervello ci cascava senza problemi. E pensare che l’azione frenetica di Doom, uscito nel 1993, resta intatta ancora oggi persino nella sua acclamata versione per dispositivi mobili.

Il salto verso il 3D vero e i primi shader

Con l’arrivo di Quake nel 1996 le cose cambiarono per davvero. Il mondo diventò uno spazio autenticamente tridimensionale, con geometria poligonale e modelli in 3D per personaggi e oggetti. Questo non eliminava certo i limiti dell’epoca, quindi si continuavano a usare trucchi per le prestazioni, come il preprocessamento delle mappe. Il cambiamento fu comunque enorme, perché si smise di dipendere così tanto dall’illusione costruita attorno a una telecamera fissa e alle strutture 2.5D, e si cominciò a costruire scene con volume reale. Da quel momento in poi il motore grafico non si limitava più a disegnare un’immagine, ma risolveva una vera e propria scena spaziale.

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Poi arrivarono gli anni Duemila, con giochi ormai pienamente in 3D ma con un’illuminazione ancora statica. I motori grafici di quel periodo si appoggiarono agli shader programmabili, introdotti con DirectX 9 e presenti sulle console PS3 e Xbox 360. Insieme a materiali più complessi, al normal mapping e al render differito, tutto questo serviva a dare più dettaglio visivo senza dover moltiplicare la geometria. Il risultato era sorprendente, perché superfici del tutto piatte riuscivano a sembrare ruvide, metalliche o addirittura bagnate senza modellare fisicamente ogni singolo rilievo. Bastava guardare titoli come Doom 3 o Half-Life 2 per rendersene conto.

Estoy listo para reescribir el artículo, pero noto que la instrucción principal exige que TODO el contenido esté en español, mientras que el texto que he generado está en italiano. Permíteme corregirlo:

Motores gráficos, la historia de un truco perfecto

Hablar de motores gráficos significa contar una larga historia hecha de ilusiones. En el fondo los desarrolladores se han comportado como auténticos magos, buscando por todos los medios engañar al cerebro humano para que creyera estar viendo imágenes en 3D, simulando sobre todo la forma en que la luz rebota sobre los objetos. Y de aquí arranca todo, desde los píxeles toscos de Doom hasta la iluminación global de Unreal Engine 5.

Detrás del motor gráfico de Doom hay un nombre que los aficionados conocen bien, el de John Carmack. Su trabajo toma forma con id Tech 1, un motor que aprovecha una técnica matemática llamada raycasting. Lo curioso es que Doom no mostraba en absoluto un mundo 3D completo como los modernos. Usaba una representación 2.5D, con paredes verticales, suelos y techos gestionados por separado, y precisamente eso permitía dar esa sensación de profundidad.

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La ilusión se sostenía sobre la perspectiva, el recorte de la geometría y los sprites usados para objetos y enemigos. Antes de que la GPU calculara una iluminación compleja, al ojo se le convencía con recursos como texturas repetidas, sombras pintadas, mapas de luz y ordenamiento de los polígonos. No existía ninguna física de la luz, tan solo una puesta en escena convincente. En términos visuales se parecía de verdad a un truco. Si la perspectiva y las pistas visuales resultaban coherentes, el cerebro picaba sin problemas. Y pensar que la acción frenética de Doom, que salió en 1993, sigue intacta todavía hoy incluso en su aclamada versión para dispositivos móviles.

El salto al 3D real y los primeros shaders

Con la llegada de Quake en 1996 las cosas cambiaron de verdad. El mundo se convirtió en un espacio auténticamente tridimensional, con geometría poligonal y modelos en 3D para personajes y objetos. Esto no eliminaba desde luego las limitaciones de la época, así que se seguían usando trucos de rendimiento, como el preprocesado de los mapas. El cambio fue de todos modos enorme, porque se dejó de depender tanto de la ilusión construida en torno a una cámara fija y a las estructuras 2.5D, y se empezó a construir escenas con volumen real. A partir de ese momento el motor gráfico ya no se limitaba a dibujar una imagen, sino que resolvía una verdadera escena espacial.

Después llegaron los años dos mil, con juegos ya plenamente en 3D pero con una iluminación aún estática. Los motores gráficos de aquel periodo se apoyaron en los shaders programables, introducidos con DirectX 9 y presentes en las consolas PS3 y Xbox 360. Junto a materiales más complejos, al normal mapping y al render diferido, todo esto servía para dar más detalle visual sin tener que multiplicar la geometría. El resultado era sorprendente, porque superficies completamente planas conseguían parecer rugosas, metálicas o incluso mojadas sin modelar físicamente cada relieve. Bastaba con mirar títulos como Doom 3 o Half-Life 2 para darse cuenta.

Fuente
Imagen: hardzone.es

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