Digital Foundry vs. Unreal Engine 4

Vídeos, capturas y análisis del nuevo motor de Epic.

En el E3 de este año Epic ha ofrecido algo que muchos otros se han resistido a mostrar: su visión del futuro de los videojuegos, un vistazo a las posibilidades gráficas del hardware de la próxima generación de consolas. Lo hemos visto en movimiento y hoy, en este artículo, tú lo verás también. El Unreal Engine 4 puede no ser exactamente lo que esperas, pero es real, muy ambicioso y, en muchos aspectos, bastante espectacular.

Cuando pensamos en lo que representa la próxima generación desde la perspectiva del rendering, tomamos como guía el hardware gráfico de PC: una mejora del detalle a través del teselado, shaders procesados por la GPU y mejores efectos de post-proceso. Miramos a las actuales iteraciones de tecnología como el Frostbite 2 o el CryEngine 3, que cubren la diferencia entre las consolas HD y el rendering de PC más puntero. El tema es que, como Epic demostró con la demo Samaritan, eso se puede hacer también con el Unreal Engine 3 ya existente, y deberíamos ver un montón de juegos intergeneracionales con el actual middleware de Epic en PS3, 360, PC y en las consolas de nueva generación.

Esta demo del Unreal Engine 4 es diferente. El principio más básico en el que se basa es que los resultados de los juegos que usen esta plataforma sencillamente no pueden conseguirse con el hardware de la actual generación sin hacer grandes compromisos. Ahora, la mayoría de títulos usan una mezcla de iluminación estática - pre-calculada e integrada en los escenarios - y fuentes de iluminación dinámicas. El sistema de iluminación global que usa el UE4 es totalmente en tiempo real, siempre: no hay nada pre-generado, y el nivel de fidelidad visual de la simulación es un obvio paso adelante que no es posible con el hardware de las consolas actuales.

"El enfoque en el renderizado en tiempo real permite a los desarrolladores hacer cambios en su juego mientras éste está en funcionamiento, algo que no era posible con el UE3."

La demo Elemental funcionando en tiempo real con el Unreal Engine 4. Hemos codificado a mano las dos versiones del vídeo para proporcionar la máxima calidad en SD y en HD 720p.

"No hay ningún tipo de iluminación estática en esta demostración. De hecho, hemos eliminado la posibilidad de integrar mapas de iluminación", me explica Alan Willard, artista técnico senior en Epic Games.

"Todo lo que estás viendo es el resultado de las fuentes de luz que puedo buscar, seleccionar, mover y cambiar por completo a la misma velocidad que ves ahora mismo. No se necesita tiempo para recalcular al mover las luces, todo forma parte de cómo el motor renderiza cada escena".

Esto también proporciona otras ventajas. Todo se genera en tiempo real, hasta el punto en que todo el juego funciona dentro del propio editor. Los cambios que se hacen al código se compilan de fondo mientras el juego sigue ejecutándose. Es algo que hemos visto antes en el CryEngine 3 (el cual también puede correr el mismo código en varias plataformas simultáneamente) y hemos hablado con otros desarrolladores que tienen flujos de trabajo con edición en tiempo real, pero es algo nuevo para el Unreal Engine.

Ciertamente la fidelidad del modelo de iluminación y la relación entre todos los objetos de la escena es destacable. Las texturas no sólo son texturas, sino materiales completos con características únicas que definen cómo se iluminan y cómo interactúan con el resto del mundo. En Epic lo definen así:

"El material define cómo interacciona la luz, cómo se ilumina y cómo la luz rebota tanto en difusa como en especular, así que conseguimos rebotes de color en cada objeto".

Willard coge el martillo que lleva el Guerrero en la demo Elemental del UE4.

"También damos soporte a materiales que emiten luz, así que este martillo emite luz basada en su temperatura real".

"Cuanto más caliente está el martillo, más brillante es la luz - y todo se basa en el material y las superficies. No luz integrada en el martillo, es todo completamente en tiempo real y en las propias superficies".

"Todo lo que hay en el mundo del juego se ilumina de forma precisa respecto a las fuentes de iluminación cercanas, teniendo en cuenta también el rebote de la luz en otros objetos."

Materiales dinámicos, iluminación indirecta y efectos de partículas

Dependiendo del material, todos los objetos se reflejan en los escenarios dependiendo de cómo están iluminados. La luz puede ser directa o indirecta - literalmente rebota en los objetos, incluso a través de ellos. Los diseñadores de videojuegos pueden ajustar los parámetros de los materiales, cambiando la cantidad de luz que pasa a través de ellos y cómo se filtra. Absolutamente todo se renderiza en tiempo real, en términos tanto de iluminación como de sombreado.

Los propios materiales también son dinámicos: como verás en el vídeo con las herramientas de desarrollo que hay en este mismo artículo, la naturaleza totalmente deferred del nuevo motor también se extiende a la implementación de las deferred decals. Willard coge una esfera mojada y la mueve por la habitación.

"Esta esfera soltará un determinado número de decals mojadas en el suelo, lo cual redefinirá no sólo el componente difuso del suelo, sino también el especular, así como las normales de la superficie", explica.

"Lo que esto significa es que puedo tener una superficie compleja que refleja en tiempo real todos los cambios y que puede cambiar según parámetros jugables o cualquier otra cosa que decida el diseñador".

La luz no sólo ilumina los objetos y produce sombras. Igual que en la vida real, la luz rebota. Willard señala una moqueta en otra habitación, ajustando la hora del día para que entre más luz del sol - y el resultado es que las paredes se iluminan más con un tono rojo a medida que más luz rebota en el escenario. Epic usa un enfoque basado en vóxeles para la iluminación indirecta - algo intensivo en términos de RAM, pero con un rendimiento decente al menos en hardware de alto nivel. Parece recordar un poco a los vólumes de propagación lumínica que desarrolló Crytek para su middleware CryEngine 3.

"Cualquier cambio en el material, cualquier cambio en el escenario se refleja no sólo en la forma en que la luz ilumina algo, sino también en cómo la luz rebota y afecta al resto del mundo", explica Willard.

"La iluminación, la iluminación indirecta, las sombras, las partículas, los efectos de post-proceso... el Unreal Engine produce resultado fenomenales en hardware de gama alta para PC. Pero, ¿podrán soportarlo las consolas de nueva generación?"

Alan Willard muestra las nuevas características del Unreal Engine 4 en una versión acortada de la presentación que dio en el E3. En muchos aspectos esta charla nos 'ilumina' mucho más sobre las posibilidades de la tecnología que la demo Elemental, y es un visionado obligatorio para todo aquel que quiera saber cómo consigue el UE4 todos estos efectos.

Las partículas también se han mejorado muchísimo respecto al UE3: las partículas de humo tienen volumen, producen sombras y se iluminan por el sol, mientras que otras fuentes de luz e incluso la del sol se reflejan en el escenario que tiene alrededor. La demo del UE4 tiene una simulación de partículas por GPU en la que un millón de partículas se renderizan en tiempo real con campos de desplazamiento vectorial interactivos que determinan su comportamiento.

Post-proceso y el reto con las consolas

Los efectos de post-proceso también alcanzan un nuevo nivel de fidelidad comparados con el estándar de la actual generación: en la demo del UE4 Willard muestra la adaptación de ojo - una versión con mayor precisión y físicamente más correcta de un efecto que vemos en la actual generación cuando se simula la adaptación del ojo a un cambio súbito en la iluminación. Incluso un viejo conocido - el lens flare - tiene ahora nueva iluminación per-pixel. Inevitablemente la profundidad de cambio también mejora con esta implementación de gran calidad.

"Muchas de las cosas que ves convencen a tu ojo de que algo es real tienen que ver con el post-proceso, y hemos dedicado muchísimo tiempo a ello", explica Willard.

"Cuanto más te acercas a la realidad siempre habrá que realizar algún compromiso. Nuestro mayor objetivo es dar el mayor control posible... ponerlo en manos de los desarrolladores para que puedas escoger hacer un juego que tenga una adaptación de ojo realista con las herramientas que tienes a tu disposición".

"Pero si quieres hacer algo con un aspecto más de dibujo animado no estás limitado. Pasamos mucho tiempo haciendo herramientas tan potentes y versátiles como podemos. Hay muchas cosas - motion blur, adaptación de ojo, lens flare - que están diseñadas para acercarnos al fotorrealismo cinemático más que a la imagen de una fotografía real, y seguiremos haciendo evolucionar el motor en esa dirección durante bastante tiempo".

"Epic dice desconocer las especificaciones finales de las consolas de próxima generación y sugiere que quizás haya que tomar ciertos compromisos para trasladar esta demo técnica en algo que se pueda usar en un juego real."

Si esto es una demo técnica, ¿cuánto de ello veremos en los juegos reales de nueva generación? La demo del UE4 funciona en un PC, en concreto en uno con un procesador Core i7 con una NVIDIA GTX680 y 16GB de RAM, lo que Epic define como una máquina de desarrollo estándar. Estas especificaciones son superiores al hardware base que en un principio tendrán Orbis y Durango, pero teniendo en cuenta las ventajas que aporta una plataforma cerrada con APIs dedicadas la diferencia se reduce.

"Obviamente no conocemos las especificaciones finales de las consolas de próxima generación y estoy convencido de que tendremos que tomar compromisos para hacer un juego final cuando salgan", dice Willard.

"Tenemos un buen historial haciendo demos técnicas que se ven muy parecidas a como se ven nuestros juegos finales. Gears empezó como una demo técnica en el E3 de 2004. Desde luego no intentamos engañar con lo que somos capaces de hacer. Obviamente el motor es muy nuevo y todavía estamos explorando lo que podemos hacer con él, pero a medida que aparezcan más detalles sobre el hardware de la próxima generación sabremos que compromisos habrá que tomar. Todavía estamos esperando".

No podemos evitar pensar que Epic quizás está jugando un poco con nosotros en este aspecto. Teniendo en cuenta la realidad sobre el diseño moderno de GPUs (pueden pasar años entre que se diseña la arquitectura y ésta entra en producción) y que las consolas llegarán en un principio en el último trimestre de 2013, Orbis y Durango seguro que están en las últimas fases de desarrollo. Como una pieza importante de la industria por su negocio middleware y su experiencia como asesor en el diseño de Xbox 360, Epic seguro que sabe de qué serán capaces esas máquinas. Esto hace, quizás, que la demo del UE4 sea aún más emocionante: lo que aquí vemos es su visión de las piezas centrales alrededor de las que girará toda una nueva generación de juegos.

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