Por @Alvy — 10 de Noviembre de 2015

La deconstrucción gráfica y computacional de GTA V (1)

Grand Theft Auto V (Windows, PS3/4, Xbox 360/One) lleva años sido todo un éxito de críticas, popularidad y premios de la industria de los videojuegos. Uno de los aspectos más cuidado del juego son sin duda los gráficos y la cinemática. Pero apenas somos conscientes de la infinidad de técnicas y el trabajo computacional que suponen estos elementos. El hardware y el software han de crear meticulosamente cada imagen que permite dar vida a los personajes y el entorno visual del juego, no sin poco «esfuerzo».

Adrian Courrèges se ha entretenido haciendo un estudio gráfico de GTA V (que continúa en la segunda y tercera partes), más concretamente sobre versión PC/DirectX 11, aunque muchas de las explicaciones deben ser válidas para el resto de sistemas. Se trata de una disección completa de un fotograma y de todo lo que que las imágenes (a) cobren realismo físico (b) resulten visualmente atractivas y (c) simulen un aspecto casi «cinematográfico» de la experiencia global. «Con tan bestiales cálculos gráficos lo raro es que el equipo no explote a los 20 minutos», dice en su artículo.

Las diversas técnicas que se aplican a cada fotograma consisten en unos buffers HDR en los que se puede pensar como «capas de efectos» superpuestas unas a otras. Lo primero que se hace es renderizar el entorno 3D en una especie de cubo, similar a las «imágenes 360» tan populares hoy en día; en total se combinan unas 30 «fotos» calculadas individualmente para crear el escenario que luego se verá y reflejará en ciertos objetos seleccionados – esta es la razón por la que el coche protagonista refleja estupendamente el escenario, pero los otros coches no lo hacen.

A continuación se renderizan los diversos objetos, dependiendo de la distancia –por eso no es necesario calcular los detalles lejanos– y se mezclan el color de cada píxel con algunos de los efectos básicos: reflejos, luz solar, etcétera.

La deconstrucción gráfica y computacional de GTA V (2)

En todos estos procesos se aplican ciertos «ahorros computacionales» cuando se trata de calcular el renderizado de objetos lejanos, como árboles, flores o edificios del paisaje: los texels (píxeles de textura) se calculan a medias si están muy lejos: con el movimiento y un valor aproximado quedan bien y no es necesario calcularlos con gran precisión.

Luego llega el momento de las sombras: se calculan cuatro mapas de sombras, porque por ejemplo los efectos de la luz del sol o las nubes son diferentes. Se utilizan diferentes canales y patrones para aplicarlos a la imagen. Lo mismo sucede con los reflejos; la escena completa se calcula «boca abajo» para que aparezca correctamente reflejadas en el agua. El agua o la atmósfera son por sí mismos todo un «mundo computacional aparte», en los que se calcula para cada zona la opacidad, color, reflejo, olas, nubes…

Después de haber combinado todo esto se aplican más filtros a los personajes «humanos», para resaltar los tonos de piel y evitar problemas en los bordes (por ejemplo la ropa o las gafas). Otros «objetos especiales» son los objetos semitransparentes (como el parabrisas del coche), las fuentes de luz, faros nocturnos, cristales y espejos… También se aplican efectos puramente fotográficos como la deformación de lentes, el anti-aliasing, destellos o el control de la exposición – que evita el molesto efecto de las cámaras de vídeo cuando se sale de una habitación oscura al exterior soleado, por ejemplo, y «se queda ciega» (en el juego se aplica gradualmente y nunca sucede).

La cantidad de trabajo matemático-geométrico-computacional que hay en todo esto es sencillamente titánica, una auténtica obra de arte de los mejores especialistas. Y la cantidad de cálculos necesarios, sobre todo teniendo en cuenta que es algo que se aplica a cada fotograma de un juego de acción que puede alcanzar sin problemas los 60 fotogramas por segundo –y que tiene otra capa de simulación física espectacular– es sencillamente descomunal. Muchos científicos, médicos y expertos querrían para si herramientas gráficas y de simulación tan avanzadas y complejas como el software sobre el que corren GTA V y otros videojuegos – algo que abre la puerta a una interesante reflexión al respecto.

A continuación más vídeos y otros asuntos relacionados con GTA V:

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