Analizamos los procesos de iluminación de los videojuegos para ver el impacto que tendrán las novedades que se han presentado para la nueva generación de consolas.

Caminar entre la niebla o recorrer los edificios de Sillent Hill 2 no sería tan aterrador sin esa luz tenue que sale de nuestra linterna y que nos deja ver solo un punto fijo del escenario, dejando el resto en las sombras para generar inseguridad al jugador. La soledad de la Tierra prohibida en Shadow of the Colossus, no se percibiría igual sin esa luz pálida que baña las estepas que recorremos con Agro.  Lo mismo pasa en Bioshock y su ciudad, Rapture, con sus luces de neón parpadeantes y los focos que iluminan los rascacielos de una metrópolis sumergida que quedó destruida por la codicia y las adicciones. Por no hablar del nivel de detalle y realismo de juegos como Red Dead Redemtion 2 y sus espectaculares atardeceres que te transportan al oeste americano de finales del siglo XIX. Ejemplos de buena iluminación en los videojuegos podemos encontrar muchos, y no solo en los grandes Triple AAA, todos nos enamoramos, por ejemplo, de la calidez de los rayos de luz de Journey que bañaban los desiertos por los que surfeábamos.

La calidez de Journey en PS3

Las técnicas de iluminación en el mundo de los videojuegos no paran de evolucionar y crecer hacia el fotorealismo, un buen ejemplo de ello es la reciente presentación del nuevo motor gráfico Unreal Engine 5 para la nueva generación. A partir de una demo técnica, llamada “Lumen in the Land of Nanite”, que corría en tiempo real en una PS5, Epic Games, los propietarios del nuevo Unreal, nos mostraron dos tecnologías novedosas destinadas a mejorar el moldeado y las texturas, y el tema que nos ocupa en este texto, la iluminación. El gran objetivo, según explica Epic, es que los videojuegos alcancen gráficos fotorrealistas al mismo nivel que lo hacen las películas creadas con CGI (imagen generada por computadora).

Por una parte, se nos mostró Nanite: un sistema pensado para que los artistas y diseñadores puedan utilizar los modelos ZBrush y los datos de fotogrametría (imágenes de paisajes reales) directamente en Unreal Engine 5 sin tener que sacrificar calidad en sus modelos y renunciar a la ambición de sus bocetos. Además de una lógica de renderización basada en el concepto REYES “Render Everything Your Eye See” – “Renderiza todo lo que ve tu ojo”, desplegando miles de millones de polígonos para conseguir un nivel de detalle hiper minucioso.

Y por otro lado Lumen: una solución de iluminación global que permite generar interreflexiones difusas, es decir, reflejos de luz producidos por objetos, con rebotes infinitos en tiempo real. De esta manera los desarrolladores ahorrarían tiempo al crear mapas de luz.

Presentación de “Lumen in the Land of Nanite”, la demo técnica con la que Epic Games presentó el nuevo Unreal Engine 5

¿Pero qué queremos decir con que ahorrarían tiempo? ¿Cómo funciona el proceso de iluminación de un videojuego?, y como se consigue imitar la luz de la vida real como si se tratase de un plano de cine o una fotografía? ¿Qué supone esta nueva tecnología?

En el cine de animación se iluminan las escenas a partir de una técnica denominada “raytraicing” que consiste en una serie de algoritmos complejos que permiten deducir por donde reincide la luz y ser capaz de mostrar adecuadamente los reflejos y refracciones. Pero en los videojuegos, con sus ángulos de cámara en constante cambio y sus acciones impredecibles se hace muy complicado aplicar esta tecnología en tiempo real. Aunque se ha intentado con algunas de las últimas tarjetas Nvidia y juegos como Battelfield V, el resultado ha sido un descenso en la tasa de refresco de la pantalla. La nueva tecnología que propone Epic Games permitiría la compatibilidad con “raytracing” aumentado las posibilidades de los desarrolladores para trabajar con las denominadas luces dinámicas.

Cuando se trata de conseguir fotorealismo en la iluminación de un videojuego sin perder velocidad, se utilizan dos tipos de procesamientos: las luces estáticas, (conocidas como luces horneadas o baked lights) que funcionan de forma estacionaria y de esta manera se pueden excluir del cálculo dinámico para ahorrar recursos del juego. Y por otro lado las luces dinámicas: que responden de forma interactiva a la escena 3D creada, son las que permiten cambiar la posición de las sombras dependiendo de la transición del día a la noche, el movimiento del jugador o la interacción con los materiales.

Como es obvio, la composición de las luces en un videojuego va estrechamente ligada a la intencionalidad del guion y a las mecánicas que propone el juego. Por eso las primeras luces no se empiezan a aplicar hasta la denominada fase de Grey Box Testing, momento en el que se prueba el software con conocimiento parcial del funcionamiento interno de la programación. En esta etapa se empieza a incluir la configuración de luces y se esbozan las primeras composiciones.

Así explica el proceso el artista de iluminación Gabe Betancourt, quien trabajó para el juego Uncharted 4, en una entrevista a la revista 80 Level:

“Por lo general, hacia el punto medio de la preproducción, cuando los diseñadores finalizan el proceso de moldeado y se establece la dirección de la historia, comenzamos a trabajar con el sol, el cielo, las luces de tiempo y ejecución, la niebla, y los reflejos para ver cómo funcionan juntos, y nos planteamos: Cuando un jugador entra en un espacio, ¿la iluminación incita a un sentido de presencia? ¿Genera maravilla, temor, alegría, ira, paz o tristeza?”

Gabe Betancourt
El fotorealismo en la luz de Uncharted 4 nos acompaña en cada escenario

Una vez que el arte y el diseño de niveles ha avanzado, generalmente se continua con la segunda “pincelada” de iluminación con el objetivo de pulir el trabajo que se hizo antes. En este punto los modelos 3D (conocidos como meshes), deberían estar listos para el que se denomina lightmap UV (un proceso para precalcular el brillo de las superficies en una escena y almacenar el resultado en un gráfico o “mapa de luz” para su uso posterior). Finalmente se procede a asegurar que los espacios se entiendan y sean interesantes. Con la nueva tecnología Lumen se elimina la necesidad de esperar que finalice el proceso de modelaje y se eliminan los mapas de luz, por lo que el artista de iluminación puede mover la iluminación de una escena directamente dentro del Unreal Editor viendo exactamente lo mismo que se vería si el juego se estuviera ejecutando en una consola.

Tal y como defiende Gabe Betancourt en la entrevista mencionada anteriormente, el papel de los artistas de iluminación en un videojuego se asemejaría mucho al de un director de fotografía en el mundo del cine. Con la nueva tecnología que propone Epic Games para simplificar los procesos y mejorar el fotorealismo de las luces, se abren aún más las posibilidades de los creadores, no solo para elaborar entornos virtuales hiper realistas, sino para mejorar aún más la inmersión del usuario a partir de una libertad creativa más amplia y menos ligada a los procesos de producción.  

Aunque también existen algunas dudas. Como por ejemplo los costes de esta nueva tecnología. Desde Epic se han esforzado en remarcar que su intención es dar herramientas sencillas de usar a los desarrolladores, unificando la tecnología y los recursos necesarios para que funcionen tanto en los proyectos independientes más pequeños como en las películas y juegos de mayor presupuesto. Esto quedará por ver, al igual que la salida definitiva de este nuevo motor que se espera para finales de 2021 después de un proceso de transición, según la compañía, suave, entre el motor actual y el nuevo modelo. Lo que queda claro es la apuesta de la industria hacia el hiperrealismo.