| Artículos | 01 JUN 2001

La revolución 3D: un nuevo universo gráfico

Tags: Histórico
Juan Cuello.
La revolución tecnológica que ha sufrido el mundo gráfico de las tres dimensiones en los últimos años ha sido de unas magnitudes estratosféricas. Desde la aparición a mediados de la década de los ochenta de los primeros efectos gráficos generados por ordenador, en películas como Tron, hasta la actualidad, con juegos en tiempo real como el próximo lanzamiento de ID-Software, Doom3, han transcurrido menos de 20 años. Dos décadas de continuos avances y nuevos productos que duplican o triplican las prestaciones, servicios y calidad de los anteriores, un torbellino de tecnología, software, efectos y aplicaciones 3D que no ha hecho más que comenzar y que promete nuevas sorpresas sin limite.

En el campo del PC, esta revolución también se ha dejado notar. El mundo de las 3D cautiva tanto a usuarios como a fabricantes, por lo que no es de extrañar que cada nuevo día que pasa se ofrezcan nuevos productos de hardware que permiten nuevos avances en software y programación. Este nuevo software se transmite en mejores juegos y programas que hacen las delicias de los usuarios, hipnotizados por un mundo de color, texturas, iluminación, movimiento y adicción, sobre todo, mucha adicción.

Un poco de historia
No obstante, hay que recordar que esto no siempre fue así, ya que los primeros efectos 3D en juegos para PC o en programas comerciales dejaban mucho que desear. Sin embargo, ya ofrecían la perspectiva de infinitas posibilidades creativas: mundos virtuales, interacción en entornos 3D, realidad virtual y un largo etcétera. Sólo era cuestión de tiempo y de un mejor hardware que permitiera estas posibilidades. Así, la llegada de nuevos procesadores como el 80386 o los primeros Pentium comenzaron a poner en manos de los desarrolladores la potencia que venían demandando, y juegos como el Ultima Underworld de Origin, o el famoso Doom de ID Software así lo demostraron. Los programas comerciales no se quedaron atrás, y producciones como el 3D-Studio o las versiones de AutoCAD de la época dieron rienda suelta a profesionales y aficionados.
Por entonces, toda la carga matemática necesaria para poder mover y dar vida a estos mundos virtuales recaía en el procesador, el cual lamentablemente se veía sobresaturado con suma facilidad. Algo que tampoco era de extrañar, ya que el procesador principal del sistema era el encargado de realizar las transformaciones geométricas, iluminación y procesado de todos los elementos que intervenían en la escena, dejando a la tarjeta gráfica la única tarea de mostrar en pantalla los resultados. Nuevamente, la situación requería un nuevo avance tecnológico que solventara este problema, y entró en escena uno de los elementos más importantes dentro de esta revolución: la aceleradora 3D.
Si bien es cierto que la existencia de tarjetas gráficas encargadas de acelerar el procesado matemático es casi tan antigua como los propios ordenadores, éstas estaban limitadas al uso profesional, y era necesario realizar fuertes inversiones para disfrutar de una de ellas. Como suele suceder con la mayoría de las cosas, la revolución comenzó cuando el usuario medio tuvo acceso a estas tarjetas por un precio asequible, lo que provocó su proliferación y llamó la atención de las compañías de hardware gráfico que, rápidamente, supieron ver una situación más que favorable.
Para poder entender hasta qué punto suponen un avance estas tarjetas, es necesario comprender un poco más cuál es el funcionamiento interno de una aplicación 3D. El objetivo principal de toda aplicación 3D es simular con mayor o menor realismo un entorno por el cual el usuario será capaz de moverse e interactuar con él. Para ello, las aplicaciones 3D emplean objetos mediante una representación geométrica de los mismos y los distribuyen por el entorno con unas relaciones de distancia y posición establecidas. El usuario será capaz de moverse por el entorno libremente, cambiando principalmente su posición (andar, correr, saltar, volar) y orientación (giros de cabeza, giro de dirección), de tal modo que la aplicación deberá volver a calcular las nuevas posiciones de los objetos guardando las relaciones establecidas, pero desde el nuevo punto de vista del usuario. Para la representación geométrica de los objetos se emplean las mallas 3D, que no son sino una sucesión de puntos en el espacio pertenecientes a las superficies de los objetos. Estos puntos en el espacio se denominan vértices, y se unen unos con otros formado los triángulos que componen la malla del objeto. Obviamente, a mayor número de vértices disponibles en un objeto más triángulos tendrá éste y estará definido con mejor calidad. Una vez que el objeto 3D queda definido, es necesario realizar una serie de transformaciones (traslaciones, rotaciones, o escalados, entre otras muchas) para colocar el objeto dentro del entorno. Posteriormente, el objeto se iluminará, según las luces establecidas en la escena y según el material del que esté compuesto. Por último, es necesario realizar unas proyecciones para poder representar los objetos 3D de la escena en una superficie 2D como la pantalla, y rellenar todos los triángulos resultantes según sea el color obtenido en el proceso de iluminación. Este complicado proceso lleva consigo miles y miles, incluso millones, de operaciones, dependiendo de la complejidad de la escena, y, en un principio, era el propio procesador principal del ordenador el encargado de realizarlas, con lo que rápidamente puede entenderse que éste se quedará saturado a las primeras de cambio cuando se introducían un número alto de vértices y triángulos. Es aquí donde la figura de la aceleradora gráfica aparece para poder “echar una mano” al procesador en sus tareas. Como se ha visto anteriormente, el proceso 3D consiste en una serie de pasos entre los que destacan las transformaciones geométricas, la iluminación, la proyección 2D y, por último, la “rasterización” o proceso de rellenar los triángulos con los colores adecuados. Las aceleradoras gráficas se encargan de realizar uno, varios o todos estos procesos dependiendo de su potencia, dejando al procesador libre para realizar otras tareas más propias de su condición. A esto hay que añadir que el hardware de las aceleradoras gráficas está pensado y optimizado para el procesamiento de vértices y triángulos, con lo que siempre serán más rápidas que los procesadores internos de uso general.

Un mercado en continua expansión
La compañía 3Dfx fue una de las primeras en ver con claridad las posibilidades comerciales que podrían derivarse del auge y expansión de las capacidades gráficas 3D, y sus aceleradoras gráficas dominaron el comienzo de la revolución 3D. Así, procesadores gráficos como Voodoo eran los más potentes del momento y marcaron el ritmo a seguir durante algún tiempo. Muy lejos ya de las prestaciones de la última hornada de procesadores gráficos, los primeros Voodoo eran capaces de gestionar la rasterización de los vértices y triángulos de la escena, dejando a cargo del procesador principal las tareas de transformación e iluminación. Asimismo, el estándar de programación glide fue el más utilizado y el que mejores rendimientos obtenía, el cual se caracterizaba por ser soportado to

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