Sistema de cámara virtual

En los videojuegos 3D , un sistema de cámara virtual tiene como objetivo controlar una cámara o un conjunto de cámaras para mostrar una vista de un mundo virtual 3D . Los sistemas de cámara se utilizan en videojuegos para mostrar la acción desde el mejor ángulo posible; de ​​forma más general, se utilizan en mundos virtuales 3D cuando se requiere una vista en tercera persona.

A diferencia de los cineastas, los creadores de sistemas de cámara virtual deben lidiar con un mundo interactivo e impredecible. Es imposible saber dónde estará el personaje del jugador en los próximos segundos; por lo tanto, no es posible planificar las tomas como lo haría un cineasta. Para solucionar este problema, el sistema se basa en ciertas reglas o en inteligencia artificial para seleccionar las tomas más adecuadas.

Existen principalmente tres tipos de sistemas de cámara. En los sistemas de cámara fija , la cámara permanece inmóvil y muestra al personaje del jugador en una sucesión de imágenes estáticas. Las cámaras de seguimiento , por otro lado, siguen los movimientos del personaje. Finalmente, los sistemas de cámara interactivos están parcialmente automatizados y permiten al jugador cambiar la vista directamente. Para implementar sistemas de cámara, los desarrolladores de videojuegos utilizan técnicas como solucionadores de restricciones , scripts de inteligencia artificial o agentes autónomos .

En los videojuegos, la " tercera persona " se refiere a una perspectiva gráfica que se muestra desde una distancia fija detrás y ligeramente por encima del personaje del jugador. Este punto de vista permite a los jugadores ver un avatar con mayor definición y es más común en juegos de acción y aventuras gráficas . Los juegos con esta perspectiva suelen utilizar audio posicional, donde el volumen de los sonidos ambientales varía según la posición del avatar. ^{[ 1 ]}

Existen principalmente tres tipos de sistemas de cámara en tercera persona: los "sistemas de cámara fija", en los que la posición de la cámara se establece durante la creación del juego; los "sistemas de cámara de seguimiento", en los que la cámara simplemente sigue al personaje del jugador; y los "sistemas de cámara interactiva", que están bajo el control del jugador.

Fijado

Con un sistema de cámara fija, los desarrolladores configuran las propiedades de la cámara, como su posición, orientación o campo de visión , durante la creación del juego. Las vistas de la cámara no cambian dinámicamente, por lo que siempre se mostrará el mismo lugar con el mismo conjunto de vistas. Algunos juegos que utilizan cámaras fijas son Grim Fandango (1998) y los primeros juegos de Resident Evil y God of War . ^{[ 2 ]}

Una ventaja de este sistema de cámara es que permite a los diseñadores de juegos usar el lenguaje cinematográfico , creando ambiente a través del trabajo de cámara y la selección de planos. Los juegos que usan este tipo de técnica suelen ser elogiados por sus cualidades cinematográficas. ^{[ 3 ]} Muchos juegos con cámaras fijas usan controles de tanque , donde los jugadores controlan el movimiento del personaje en relación con la posición del personaje del jugador en lugar de la posición de la cámara; ^{[ 4 ]} esto permite al jugador mantener la dirección cuando cambia el ángulo de la cámara. ^{[ 5 ]}

Seguimiento

Las cámaras de seguimiento siguen a los personajes desde atrás. El jugador no controla la cámara de ninguna manera; por ejemplo, no puede rotarla ni moverla a una posición diferente. Este tipo de sistema de cámara era muy común en los primeros juegos 3D como Crash Bandicoot o Tomb Raider, ya que es muy sencillo de implementar. Sin embargo, tiene varios problemas. En particular, si la vista actual no es adecuada (ya sea porque está ocluida por un objeto o porque no muestra lo que le interesa al jugador), no se puede cambiar, ya que el jugador no controla la cámara. ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]} A veces, este punto de vista causa dificultades cuando un personaje gira o se coloca de frente contra una pared. La cámara puede dar tirones o terminar en posiciones incómodas. ^{[ 1 ]}

Interactivo

Este tipo de sistema de cámara supone una mejora respecto al sistema de seguimiento. Si bien la cámara sigue al personaje, algunos de sus parámetros, como su orientación o distancia al personaje, pueden modificarse. En las consolas de videojuegos , la cámara suele controlarse con un joystick analógico para lograr una buena precisión, mientras que en los juegos de PC se suele controlar con el ratón . Este es el caso de juegos como Super Mario Sunshine o The Legend of Zelda: The Wind Waker . Los sistemas de cámara totalmente interactivos suelen ser difíciles de implementar correctamente. Por ello, GameSpot argumenta que gran parte de la dificultad de Super Mario Sunshine reside en el control de la cámara. ^{[ 9 ]} The Legend of Zelda: The Wind Waker tuvo más éxito en este aspecto: IGN calificó el sistema de cámara como «tan inteligente que rara vez necesita corrección manual». ^{[ 10 ]}

Uno de los primeros juegos en ofrecer un sistema de cámara interactivo fue Super Mario 64. El juego contaba con dos tipos de sistemas de cámara entre los que el jugador podía alternar en cualquier momento. El primero era un sistema de cámara de seguimiento estándar, pero parcialmente impulsado por inteligencia artificial . De hecho, el sistema era consciente de la estructura del nivel y, por lo tanto, podía anticipar ciertos planos. Por ejemplo, en el primer nivel, cuando el camino hacia la colina está a punto de girar a la izquierda, la cámara automáticamente comienza a mirar también hacia la izquierda, anticipándose así a los movimientos del jugador. El segundo tipo permite al jugador controlar la cámara en relación con la posición de Mario . Al presionar los botones izquierdo o derecho, la cámara gira alrededor de Mario, mientras que al presionar arriba o abajo, la cámara se acerca o se aleja de Mario. ^{[ 11 ] [ 12 ]}

Existe una amplia investigación sobre cómo implementar un sistema de cámara. ^{[ 13 ]} La función de un software de resolución de restricciones es generar la mejor toma posible a partir de un conjunto de restricciones visuales. En otras palabras, se le proporciona al software de resolución de restricciones una composición de toma solicitada, como por ejemplo: "mostrar este personaje y asegurar que ocupe al menos el 30 por ciento del espacio de la pantalla". El software utilizará entonces diversos métodos para intentar crear una toma que satisfaga esta solicitud. Una vez encontrada una toma adecuada, el software genera las coordenadas y la rotación de la cámara, que el motor gráfico puede utilizar para mostrar la vista. ^{[ 14 ]}

En algunos sistemas de cámara, si no se encuentra una solución, se relajan las restricciones. Por ejemplo, si el solucionador no puede generar una toma donde el personaje ocupe el 30 por ciento del espacio de la pantalla, podría ignorar la restricción de espacio de pantalla y simplemente asegurarse de que el personaje sea visible. ^{[ 15 ]} Dichos métodos incluyen el alejamiento de la imagen.

Algunos sistemas de cámara utilizan guiones predefinidos para decidir cómo seleccionar la toma actual para escenarios de toma comunes, denominados modismos cinematográficos. Normalmente, el guion se activa como resultado de una acción. Por ejemplo, cuando el personaje del jugador inicia una conversación con otro personaje, se activa el guion de "conversación". Este guion contiene instrucciones sobre cómo "filmar" una conversación entre dos personajes. Así, las tomas serán una combinación de, por ejemplo, tomas por encima del hombro y primeros planos . Estos enfoques basados ​​en guiones pueden cambiar la cámara entre un conjunto de cámaras predefinidas o depender de un solucionador de restricciones para generar las coordenadas de la cámara y tener en cuenta la variabilidad en la disposición de la escena. Este enfoque basado en guiones y el uso de un solucionador de restricciones para calcular cámaras virtuales fue propuesto inicialmente por Drucker. ^{[ 16 ]} Investigaciones posteriores demostraron cómo un sistema basado en guiones podía cambiar automáticamente de cámara para visualizar conversaciones entre avatares en una aplicación de chat en tiempo real. ^{[ 17 ]}

Bill Tomlinson empleó un enfoque más original para el problema. Ideó un sistema en el que la cámara es un agente autónomo con personalidad propia. El estilo de las tomas y su ritmo se verán afectados por su estado de ánimo. ^{[ 18 ]}

En 2010, Microsoft lanzó Kinect como un dispositivo periférico híbrido de escáner 3D y cámara web que proporciona detección corporal completa de jugadores de Xbox 360 y control manos libres de las interfaces de usuario de videojuegos y otro software en la consola. Posteriormente, Oliver Kreylos ^{[ 19 ]} de la Universidad de California, Davis, modificó este dispositivo en una serie de videos de YouTube donde mostró la combinación de Kinect con una cámara virtual basada en PC. ^{[ 20 ]} Debido a que Kinect es capaz de detectar un rango completo de profundidad (a través de visión estéreo computarizada y luz estructurada ) dentro de una escena capturada, Kreylos demostró la capacidad de Kinect y la cámara virtual para permitir la navegación de punto de vista libre en el rango de profundidad, aunque la cámara solo podía permitir la captura de video de la escena tal como se mostraba frente a Kinect, lo que resultaba en campos de espacio negro y vacío donde la cámara no podía capturar video dentro del campo de profundidad. Más tarde, Kreylos demostró una elaboración adicional de la modificación al combinar los flujos de video de dos Kinects para mejorar aún más la captura de video dentro del campo de visión de la cámara virtual. ^{[ 21 ]} Los desarrollos de Kreylos utilizando Kinect fueron cubiertos entre los trabajos de otros en la comunidad de hacking y homebrew de Kinect en un artículo del New York Times . ^{[ 22 ]}

Se han desarrollado cámaras virtuales que permiten a un director filmar captura de movimiento y ver los movimientos del personaje digital en tiempo real ^{[ 23 ]} en un entorno digital preconstruido, como una casa o una nave espacial. ^{[ 24 ]} Resident Evil 5 fue el primer videojuego en utilizar la tecnología, ^{[ 25 ]} que se desarrolló para la película Avatar de 2009. ^{[ 24 ] [ 26 ]} El uso de captura de movimiento para controlar la posición y orientación de una cámara virtual permite al operador mover y apuntar intuitivamente la cámara virtual simplemente caminando y girando el equipo de la cámara virtual. Un equipo de cámara virtual consta de un monitor portátil o un dispositivo tableta, sensores de movimiento, un marco de soporte opcional y controles de joystick o botones opcionales que se utilizan comúnmente para iniciar o detener la grabación y ajustar las propiedades de la lente. ^{[ 27 ]} En 1992, Michael McKenna del Media Lab del MIT demostró el primer equipo de cámara virtual documentado cuando fijó un sensor de movimiento magnético Polhemus y un televisor LCD portátil de 3,2 pulgadas a una regla de madera. ^{[ 28 ]} El proyecto Walkthrough de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill produjo varios dispositivos de entrada físicos para el control de la vista de la cámara virtual, incluidos joysticks duales de tres ejes y un accesorio con forma de bola de billar conocido como UNC Eyeball que presentaba un rastreador de movimiento integrado de seis grados de libertad y un botón digital. ^{[ 29 ]}

• Matriz de la cámara
• Primera persona (videojuego)
• Vista libre
• Motor de juego
• Cinematografía virtual