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Vamos a hacer un juego...


T&L, parte 1: Transformaciones y GPU

T&L, parte 2: Iluminación

Más efectos: Cube Environment Mapping

Interpolación 3D, modelado mediante NURBS

Fill Rate

La tarjeta T&L por excelencia: GeForce 256

Rendimiento

¿Triunfará T&L?

Página publicada
el 24/3/2000


Autores:
Miguel Tarazona "Skaug"
y Juan Herrerías
 

3Dfx Voodoo 3 vs. nVidia Riva TNT2


¿Qué es... la tarjeta de vídeo?
 

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nVIDIA GeForce256 y T&L


 

Logotipo de la nVIDIA GeForce256

El mercado informático evoluciona a pasos ASÍ DE GRANDES, y una muestra de ello es que hace apenas unos meses comparábamos las TNT2 con las Voodoo 3, como últimas novedades en juegos. Estos monstruos acaban de ver arrasadas sus capacidades por los nuevos chips gráficos de sus respectivas compañías: nVIDIA GeForce256 (o "NV10") y 3Dfx VSA-100 (el chip de las Voodoo 4/5).

La meta podréis imaginárosla: mayor velocidad en gráficos 3D, más resolución, más colores, más calidad de imagen, hacer difícil el establecimiento de los límites entre la realidad y la ficción. Los caminos elegidos por estas dos empresas son totalmente diferentes, pero dejaremos para otro día a 3Dfx; en este artículo vamos a intentar explicar cómo funciona la GeForce y su nueva tecnología Transform & Lighting (T&L).

 

Vamos a hacer un juego...

Alguien que lea estas líneas habrá pensado alguna vez en programar un juego, pero visto lo bien que lo hacen los actuales programadores, les vamos a dejar seguir haciendo su trabajo, que encima ellos cobran; nosotros vamos a contentarnos con intentar entender qué ocurre mientras jugamos.

Cuando un juego tiene que presentar en pantalla una imagen cualquiera de las decenas que son dibujadas cada segundo (técnicamente, cuando "renderiza un frame"), debe pasar por los siguientes 6 pasos:

1.- Cálculos normales:

Estos cálculos son los que definirán el movimiento de los objetos, la cámara o punto de vista y la interacción de los objetos en el mundo tridimensional, incluyendo los cálculos físicos (si lanzamos una pelota de tenis, seguirá una parábola, porque si no, nadie jugaría a ese juego), además de calcular las colisiones entre objetos (nadie puede atravesar paredes en el Quake II sin hacer trampa ¿verdad?)

2.- Prever la escena:

Vamos a ver, estamos en una carrera de coches con el último título de simulación, ¡Y SOMOS LOS PRIMEROS DE 32!, entonces ¿es necesario que nuestro ordenador calcule los polígonos de los otros 31 coches, que no se ven en la imagen?

O en otro caso, es nuestra primera carrera y vamos los últimos (¿a quién no le ha pasado?), y ese punto minúsculo que se ve al fondo es el coche que va muchísimo delante de nosotros; tampoco será necesario que se le aplique una enorme cantidad de texturas, así ahorraremos un montón de tiempo y de potencia de cálculo. Por supuesto, también esto lo hace nuestro procesador.

3.- Transformaciones:

En esta escena tenemos a ese coche a cierta distancia, pero ahora estamos acelerando con el cursor a punto de salir por debajo de nuestro teclado, ya casi hemos conseguido atascar esa tecla... se supone que pronto ese objeto (el coche 31) estará más cerca, por lo que tendrá una nueva posición respecto a nuestro punto de vista; y también tendrán nueva posición todos los objetos del juego, con lo que os podéis imaginar la cantidad de cálculos que serán necesarios.

(Conclusión: si quieres que el juego vaya más rápido, sé siempre el primero)

Por cierto, el resto de coches que no vemos (los coches 30, 29, 28...) también tendrán nuevas posiciones, pero éstos no necesitan ser "transformados" porque no se ven, sino que serían calculados en los pasos 1 y 2.

4.- Iluminación:

Vaya, hemos hecho un montón de cálculos y no vemos nada, será porque no hemos encendido la luz. En los primeros juegos 3D, la luz era casi siempre luz ambiental, había luz o no la había. Con el tiempo se han ido aumentando los efectos: luces de colores, luces que se mueven, luces de colores que encima se mueven... La importancia de la iluminación radica en el alto grado de realismo que otorga a los juegos.

5.- Cálculo y ajuste ("clipping") de triángulos:

Nuestro maravilloso procesador ha calculado ya un montón de cosas, y va y nos las envía como las coordenadas de una serie de puntos (los "vértices", ¿como si no?). Ahora, todos esos vértices vamos a transformarlos en los distintos triángulos que forman los objetos (uniendo los vértices que correspondan, no vamos a unirlos todos "a saco"), y otros datos que el motor de "render" de la tarjeta podrá entender.

Escena en estructura de polígonos, sin renderizar

6.- Renderizado:

Ya tenemos todos los datos necesarios. Y vemos que tenemos una pantalla de 640*480 puntos; cojamos el primero, y llamémosle "píxel" que es más elegante que "punto". Miramos qué color tiene, teniendo en cuenta qué textura tiene aplicada; ahora miramos si le incide la luz, vemos de qué color es la luz, vemos si tiene algún grado de transparencia (puede ser cristal de color), vemos desde qué dirección le da la luz; además, a lo mejor le llega la luz rebotada desde otro objeto... lo pintamos, ahora cogemos el 2º pixel y repetimos estas operaciones..., así hasta lo hacemos en 307.200 puntitos. Ahora bien, tal vez estemos jugando a 800*600, con lo que tenemos 480.000 puntos, si la resolución es de 1024*768 tenemos 786.432 puntos... y así podemos seguir multiplicando. Menos mal que tenemos aceleradoras gráficas ¿verdad?

Escena renderizada, sin texturas

Escena renderizada y con luces, sin aplicar texturas.

Escena renderizada, con luces y texturas

La misma escena, aplicadas texturas (de ladrillo, de madera...); evidentemente, la imagen gana mucho en realismo (sobre los gustos del decorador hablaremos en otro momento).

Pues bien, hasta ahora hace un mes, casi todo lo indicado ahí arriba lo hacía nuestro procesador, excepto los 2 últimos pasos (cálculo de triángulos y renderizado), de los que se encargaba la tarjeta gráfica aceleradora 3D (si teníamos, si no también le tocaba al micro... y por eso hoy en día una tarjeta con capacidades 3D es un requisito indispensable).

Con la nueva BESTIA de nVIDIA, la GeForce, ya no es así, ya que la tarjeta gráfica toma el control desde la fase de transformaciones. Ahora todo debería ir más rápido, ya que hemos liberado a nuestro procesador de gran parte de la tarea y puede dedicarse a otras cosas. Como consecuencia, los programadores podrán dedicar su trabajo a crear enemigos más inteligentes, a mejorar las físicas de los juegos (como mejoren la física del Blade...).

 


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