Renderizador de desplazamiento por vóxeles – modernización de la estética retro 3D

(blog.danielschroeder.me)

1 puntos por GN⁺ 2024-05-25 | Aún no hay comentarios. | Compartir por WhatsApp

Voxel Displacement Renderer — modernización de la estética retro 3D

Los juegos 3D de principios y mediados de los 90 (Doom, Quake, Duke Nukem) tuvieron una gran influencia tanto en la tecnología como en la jugabilidad.
En tiempos recientes, las limitaciones visuales de esos juegos se perciben como un encanto retro.
La geometría de los entornos era simple e imaginativa, y las texturas tenían bordes de píxel bien definidos.
Este estilo se parece a la abstracción estilizada del pixel art 2D.
Sigue siendo popular en juegos modernos inspirados en lo retro y en títulos indie 3D.

Una malla de vóxeles es una cuadrícula tridimensional en la que cada celda con forma de cubo está llena o vacía.
Los vóxeles grandes tienen textura, y los pequeños son de color sólido.
Para crear entornos grandes, se puede colocar toda la geometría en una cuadrícula compartida o ubicar mallas de vóxeles independientes dentro del mismo espacio.
Si decides construir un mundo de juego con vóxeles, necesitas crear geometría voxelizada, y la lógica de renderizado y de jugabilidad debe operar a nivel de vóxel.
Agregar o quitar geometría en una malla de vóxeles es sencillo.

El mapeo de desplazamiento define cuánto debe expandirse hacia adentro o hacia afuera cada píxel de una textura desde la superficie de la malla.
El software de modelado 3D puede subdividir la malla y desplazar los nuevos vértices para aplicar el mapeo de desplazamiento.
En gráficos en tiempo real, se usa junto con efectos de sombreado de superficie para generar detalle geométrico fino sin cambiar la forma física de la malla.
El shell mapping permite ver el desplazamiento a lo largo de la silueta de un objeto.

Se usan mallas low-poly convencionales para modelar entornos al estilo de los juegos 3D clásicos, y se aplican mapas de desplazamiento para definir detalle superficial a escala de vóxel.
Con una malla triangular y la información limitada de los mapas de desplazamiento, el renderizador transforma los datos geométricos que se cargarán en la GPU.
Las texturas se preprocesan para generar la información necesaria durante el renderizado.
Se renderiza geometría de desplazamiento voxelizado usando el estado de la malla y de la textura.

Hay que crear dos tipos de assets: texturas y mallas.
Cada textura se compone de un mapa de albedo y un mapa de desplazamiento.
Las mallas son mallas triangulares low-poly convencionales con mapeo de texturas.
Existen restricciones en la estructura de la malla y en el mapeo de texturas.

Permite crear contenido con un flujo de trabajo familiar.
Como los entornos se construyen con mallas triangulares, no hace falta escribir un motor físico ni un controlador de personaje desde cero.
La mayoría de los sistemas de jugabilidad no necesita preocuparse por el detalle voxelizado.

Hay muchas funciones por agregar o mejorar en el propio renderizador.
Se está investigando cómo integrar objetos pequeños u objetos animados.
También se planea mejorar la implementación de iluminación.
Se considera que integrar esta técnica de renderizado en un juego es una ruta realista.

Desafío técnico: combinar vóxeles y mapeo de desplazamiento es una tarea muy difícil. Requiere mucho trabajo mecánico personalizado.
Practicidad: es probable que esta técnica pueda integrarse en motores de juego existentes. Eso permitiría a los desarrolladores aprovechar sistemas ya establecidos.
Atractivo estético: reinterpretar de forma moderna la estética de los juegos 3D retro puede resultar muy atractivo para muchos jugadores.
Consideraciones de rendimiento: esta técnica de renderizado necesita optimización de rendimiento, especialmente en renderizado en tiempo real.
Potencial futuro: esta técnica podría aplicarse a varios géneros de juegos y ser especialmente útil para desarrolladores indie.