Motor de juego de disparos en primera persona

La representación gráfica de los juegos de esta primera generación de FPS ya se realizaba desde la perspectiva en primera persona y con la necesidad de disparar a cosas; sin embargo, en su mayoría se realizaban utilizando gráficos vectoriales .

Hay dos posibles candidatos al primer FPS: Maze War y Spasim . ^{[ 143 ]} Maze War se desarrolló en 1973 y consistía en que un solo jugador se abría paso a través de un laberinto de pasillos renderizados con una perspectiva fija. Las capacidades multijugador , donde los jugadores intentaban dispararse entre sí, se añadieron posteriormente y se implementaron en red en 1974. Spasim se desarrolló originalmente en 1974 y consistía en que los jugadores se movieran a través de un universo 3D de estructura alámbrica. Spasim podía ser jugado por hasta 32 jugadores en la red PLATO . ^{[ 144 ]}

Desarrollado internamente por Incentive Software , el motor Freescape se considera uno de los primeros motores 3D propietarios utilizados para videojuegos, aunque no se utilizó comercialmente fuera de los títulos de Incentive. El primer juego en utilizar este motor fue el juego de puzles Driller en 1987. ^{[ 145 ]}

Los juegos de esta generación a menudo incluían la palabra "3D" en sus nombres, pero no eran capaces de renderizar en 3D completo. En su lugar, utilizaban técnicas 2.5D , como el trazado de rayos , el renderizado de portales o el renderizado BSP, para crear un entorno aparentemente 3D a partir de un mapa 2D, y sprites planos para dibujar a los enemigos en lugar de modelos 3D . Estos juegos también comenzaron a usar texturas para la geometría del entorno en lugar de simples modelos de estructura alámbrica o colores sólidos.

Hovertank 3D , de id Software , fue el primero en utilizar esas técnicas en 1990, pero aún no usaba texturas , una capacidad que se añadió poco después en Catacomb 3D (1991), y luego con el motor Wolfenstein 3D, que posteriormente se utilizó para varios otros juegos. Catacomb 3D también fue el primer juego en mostrar la mano del personaje del jugador en pantalla, lo que reforzó la implicación del jugador en el rol del personaje. ^{[ 143 ]}

El motor 3D de Wolfenstein fue el único que utilizó el trazado de rayos, a diferencia de Catacomb, que empleaba un renderizado por rasterización lineal. Sin embargo, seguía siendo muy primitivo. No aplicaba texturas al suelo ni al techo, y el trazado de rayos limitaba la altura de las paredes a un valor fijo, mientras que todos los niveles se encontraban en el mismo plano.

Aunque todavía no utilizaba 3D real, el motor de Doom , utilizado por primera vez en Doom (1993) y de nuevo por id Software , eliminó estas limitaciones. También introdujo por primera vez el concepto de partición binaria del espacio (BSP), en sustitución del raycasting. Otro avance fue la introducción de capacidades multijugador en el motor. ^{[ 143 ]} Sin embargo, debido a que todavía utilizaba 2.5D, era imposible mirar hacia arriba y hacia abajo correctamente en Doom , y todos los niveles de Doom eran en realidad bidimensionales. ^{[ 143 ] [ 146 ]} Debido a la falta de un eje z, el motor no permitía el soporte de habitación sobre habitación .

El éxito de Doom dio lugar a varios juegos que utilizaban el mismo motor o técnicas similares, lo que originó el término " clones de Doom" . El motor Build , utilizado en Duke Nukem 3D (1996), eliminó posteriormente algunas de las limitaciones del motor de Doom , como la capacidad del motor Build para soportar la superposición de sectores, pero las técnicas empleadas siguieron siendo las mismas.

A mediados de la década de 1990, los motores de videojuegos recreaban mundos 3D reales con geometría de nivel arbitraria. En lugar de sprites, los motores utilizaban objetos poligonales con texturas simples (texturizado de una sola pasada, sin detalles de iluminación) .

FromSoftware lanzó King's Field , un título de acción en tiempo real en primera persona de mundo abierto con polígonos completos para la Sony PlayStation en diciembre de 1994. Metal Head, lanzado por Sega para 32X, fue un juego de simulación de mechas en primera persona que utilizaba gráficos poligonales 3D con mapeo de texturas completo . ^{[ 147 ]} Un año antes, Exact lanzó el juego para computadora X68000 Geograph Seal , un juego de disparos en primera persona poligonal en 3D completo que empleaba mecánicas de juego de plataformas y tenía la mayor parte de la acción en entornos exteriores de mundo abierto en lugar de los laberintos de pasillos de Wolfenstein 3D . Al año siguiente, Exact lanzó su sucesor para la consola PlayStation, Jumping Flash!, que utilizaba el mismo motor de juego pero lo adaptó para poner más énfasis en las plataformas que en los disparos. La serie Jumping Flash! continuó utilizando el mismo motor. ^{[ 148 ] [ 149 ]}

Dark Forces , lanzado en 1995 por LucasArts , ha sido considerado uno de los primeros juegos de disparos en primera persona "verdaderamente en 3D". Su motor, el Jedi Engine , fue uno de los primeros en admitir un entorno en tres dimensiones: las áreas pueden existir una al lado de la otra en los tres planos, incluso una encima de la otra (como los pisos de un edificio). Aunque la mayoría de los objetos en Dark Forces son sprites, el juego incluye soporte para objetos renderizados en 3D con texturas. Otro juego considerado como uno de los primeros juegos de disparos en primera persona verdaderamente en 3D es Descent, de Parallax Software , lanzado en 1994.

El motor de Quake ( Quake , 1996) utilizaba menos sprites animados y empleaba geometría e iluminación 3D reales, utilizando técnicas elaboradas como el z-buffering para acelerar el renderizado. Los niveles en Quake y algunos motores posteriores se crean con objetos geométricos llamados pinceles , que permiten la construcción de mapas en tres dimensiones, en lugar de mapas 2D proyectados en 3D, como había hecho Doom . Quake fue también el primer juego 3D real en utilizar un sistema especial de diseño de mapas para preprocesar y prerrenderizar el entorno 3D: el entorno 3D en el que se desarrollaba el juego (denominado por primera vez Mapa ) se simplificaba durante la creación del mapa para reducir el procesamiento necesario al jugar.

Los mapas de luz estáticos y las fuentes de luz 3D también se "hornearon" durante el renderizado y se añadieron a los archivos BSP que almacenan los niveles. Estas características permitieron una iluminación más realista de lo que había sido posible anteriormente.

Las primeras unidades de procesamiento gráfico ^{[ 150 ]} aparecieron a finales de la década de 1990, pero muchos juegos todavía admitían la renderización por software en ese momento. id Tech 2 ( Quake II , 1997) fue uno de los primeros juegos en aprovechar los gráficos acelerados por hardware ^{[ 151 ]} ( id Software luego modificó Quake para agregar soporte para OpenGL al juego).

GoldSrc , el motor derivado del motor Quake por Valve para Half-Life (1998), agregó soporte para Direct3D y un marco esquelético para renderizar mejor los NPC , ^{[ 152 ] [ 153 ]} y también mejoró enormemente la inteligencia artificial (IA) de los NPC en comparación con el motor Quake. ^{[ 152 ]}

Durante este periodo se introdujeron las primeras tarjetas gráficas con transformación, recorte e iluminación (T&L) . La primera tarjeta con esta innovadora tecnología fue la GeForce 256. Esta tarjeta era superior a la que ofrecía 3dfx en aquel momento, concretamente la Voodoo3 , que solo se quedaba corta por la falta de T&L. Empresas como Matrox con su G400 y S3 con su Savage4 se vieron obligadas a retirarse del mercado de los videojuegos 3D durante este tiempo. Un año después, ATI lanzó su Radeon 7200 , una línea de tarjetas gráficas que realmente competía con la competencia.

Aunque todos los juegos de este período admitían color de 16 bits , muchos también estaban adoptando el color de 32 bits (en realidad, color de 24 bits con un canal alfa de 8 bits). Pronto, muchos sitios de evaluación comparativa comenzaron a promocionar los 32 bits como estándar. El Unreal Engine , utilizado en una gran cantidad de juegos FPS desde su lanzamiento, fue un hito importante en ese momento. ^{[ 154 ]} Utilizaba la API Glide , desarrollada específicamente para las GPU 3dfx , ^{[ 153 ]} en lugar de OpenGL . Probablemente la razón principal de su popularidad fue que la arquitectura del motor y la inclusión de un lenguaje de scripting facilitaron su modificación . ^{[ 155 ] [ 156 ]} Otra mejora de Unreal en comparación con la generación anterior de motores fue su tecnología de red , que mejoró enormemente la escalabilidad del motor en el modo multijugador . ^{[ 157 ]}

id Tech 3 , utilizado por primera vez en Quake III Arena , mejoró respecto a su predecesor al permitir almacenar animaciones mucho más complejas y fluidas. También mejoró la iluminación y las sombras , e introdujo sombreadores y superficies curvas. ^{[ 158 ]}

El nuevo hardware gráfico proporcionó nuevas capacidades, lo que permitió a los nuevos motores añadir diversos efectos nuevos, como efectos de partículas o niebla, así como aumentar el detalle de las texturas y los polígonos. Muchos juegos presentaban grandes entornos exteriores, vehículos y físicas de muñeco de trapo .

Requisitos promedio de hardware de video: generalmente se requería una GPU con procesamiento y renderizado por hardware , como la GeForce 2 o la Radeon 7200 compatibles con DirectX 7.0. Se recomendaban las GeForce 3 o Radeon 8500 de nueva generación debido a su arquitectura más eficiente, aunque sus sombreadores de vértices y píxeles de DirectX 8.0 eran de poca utilidad. Algunos juegos aún eran compatibles con chipsets DirectX 6.0, como RIVA TNT2 y Rage 128 , y renderizado por software (con una Intel GMA integrada ), aunque era evidente que incluso una CPU potente no podía compensar la falta de procesamiento y renderizado por hardware.

Los motores de juegos desarrollados originalmente para la plataforma de PC , como Unreal Engine 2 , comenzaron a adaptarse para las consolas de sexta generación como PlayStation 2 o GameCube , que ahora cuentan con la potencia informática necesaria para ejecutar videojuegos con gráficos intensivos.

La nueva generación de chips gráficos permitió que las texturas basadas en sombreadores de píxeles , el mapeo de relieve y las tecnologías de iluminación y sombreado se volvieran comunes. Las tecnologías de sombreado incluían HLSL (para DirectX ), GLSL (para OpenGL ) o Cg .

Esto provocó la obsolescencia de los chips gráficos DirectX 7.0, como la popular GeForce 2 y la Radeon 7200 , así como de los chipsets DirectX 6.0, como la RIVA TNT2 y la Rage 128 , y los aceleradores gráficos integrados en la placa base . Hasta esta generación de juegos, una CPU potente podía compensar en cierta medida una tarjeta de video antigua. Requisitos promedio de hardware de video: el mínimo era una GeForce 3 o una Radeon 8500 , y se recomendaba encarecidamente la GeForce FX, la Radeon 9700 (u otras tarjetas con soporte para Pixel Shader 2.x ). La Radeon 9700 demostró que el antialiasing (AA) y/o el filtrado anisotrópico (AF) podían ser opciones totalmente utilizables, incluso en los títulos más nuevos y exigentes de la época, lo que resultó en la aceptación generalizada de AA y AF como características estándar. AA y AF ya eran compatibles con muchos chips gráficos anteriores, pero conllevaban una gran pérdida de rendimiento, por lo que la mayoría de los jugadores optaban por no habilitar estas características.

Con estas nuevas tecnologías, los motores de juego presentaban entornos interiores y exteriores perfectamente integrados, utilizaban sombreadores para animaciones más realistas (personajes, agua, efectos climáticos, etc.) y, en general, aumentaban el realismo. El hecho de que la GPU realizara algunas de las tareas que ya realizaba la CPU , y en general la creciente potencia de procesamiento disponible, permitió añadir efectos físicos realistas a los juegos, por ejemplo, con la inclusión del motor de física Havok en la mayoría de los videojuegos. ^{[ 159 ]} La física ya se había añadido a un videojuego en 1998 con Jurassic Park: Trespasser , pero las limitaciones del hardware de la época y la ausencia de un middleware como Havok para gestionar la física lo convirtieron en un fracaso técnico y comercial. ^{[ 160 ]}

id Tech 4 , utilizado por primera vez en Doom 3 (2004), empleaba una iluminación dinámica por píxel , mientras que anteriormente, los motores 3D se basaban principalmente en la iluminación precalculada por vértice o mapas de luz y sombreado Gouraud . El enfoque de volumen de sombras utilizado en Doom 3 permitía una iluminación y sombras más realistas, ^{[ 161 ]} pero esto tenía un precio, ya que no podía renderizar sombras suaves, y el motor era principalmente bueno en interiores. Esto se corrigió posteriormente para que funcionara con grandes espacios exteriores, con la introducción de la tecnología MegaTexture en el motor id Tech 4 .

Ese mismo año, Valve lanzó Half-Life 2 , impulsado por su nuevo motor Source . Este nuevo motor se destacó, entre otras cosas, por tener animaciones faciales muy realistas para los NPC , incluyendo lo que se describió como una impresionante tecnología de sincronización labial . ^{[ 162 ]}

Las mejoras posteriores en las GPU, como Shader Model 3 y Shader Model 4 , posibles gracias a los nuevos chipsets gráficos como GeForce 7 o la serie Radeon X1xxx , permitieron mejorar los efectos gráficos.

Los desarrolladores de motores 3D de esta era suelen destacar su calidad cada vez más fotorrealista . Casi al mismo tiempo, los deportes electrónicos comenzaban a ganar popularidad. Estos motores incluyen materiales realistas basados ​​en sombreadores con física predefinida, entornos con objetos procedimentales y basados ​​en sombreadores de vértices ( vegetación , escombros, objetos hechos por el hombre como libros o herramientas), animación procedimental , efectos cinematográficos ( profundidad de campo , desenfoque de movimiento , etc.), renderizado de alto rango dinámico y modelos de iluminación unificados con sombreado suave e iluminación volumétrica .

Sin embargo, la mayoría de los motores capaces de estos efectos son evoluciones de motores de la generación anterior, como Unreal Engine 3 , Dunia Engine y CryEngine 2 , id Tech 5 (que se usó con Rage y hace uso de la nueva tecnología Virtual Texturing ^{[ 163 ]} ).

Los primeros juegos que utilizaron Unreal Engine 3 se lanzaron en noviembre de 2006, y el primer juego que utilizó CryEngine 2 ( Crysis ) se lanzó en 2007.

Las mejoras posteriores en las GPU, como Shader Model 5 , posibles gracias a los nuevos chipsets gráficos como la serie GeForce 400 o la serie Radeon HD 5000 y posteriores, permitieron mejoras en los efectos gráficos, como el mapeo de desplazamiento dinámico y la teselación .

A partir de 2010, se habían lanzado dos evoluciones futuras de motores importantes existentes: Unreal Engine 3 en DirectX 11 que impulsó Samaritan Demo ^{[ 164 ]} (que se usa con Batman: Arkham City , Batman: Arkham Knight y más juegos UE3 basados ​​en DX11) y CryEngine 3 , que impulsa Crysis 2 y 3 .

Pocas compañías habían discutido planes futuros para sus motores; id Tech 6 , el eventual sucesor de id Tech 5, fue una excepción. La información preliminar sobre este motor, que aún se encontraba en fases tempranas de desarrollo, tendía a mostrar que id Software buscaba una dirección donde se mezclarían el trazado de rayos y los gráficos rasterizados clásicos. ^{[ 165 ]} Sin embargo, según John Carmack , el hardware capaz de ejecutar id Tech 6 aún no existía. ^{[ 166 ]} El primer título que utilizó el motor, Doom , se lanzó a mediados de 2016.

En septiembre de 2015, Valve lanzó Source 2 en una actualización de Dota 2. ^{[ 167 ]}