Librémonos del barniz: Los gráficos de Diablo IV
El lanzamiento oficial de Diablo IV tendrá lugar el 6 de junio a la 01:00 CEST y abrirá un nuevo plano del infierno que los valientes caminantes podrán explorar. Quienes anden asesinando demonios por Santuario notarán enseguida una de las principales características de Diablo IV: es oscuro de una forma sugerente. Dicha estética está inspirada en las raíces de este universo, es decir, en el popular estilo gótico del Diablo original y de Diablo II. El primer juego de esta saga se publicó hace casi 27 año y, desde entonces, la tecnología utilizada para establecer el lenguaje visual de los videojuegos ha evolucionado drásticamente.
El ingeniero jefe de software Keven Cantin, los ingenieros de software principales John Buckley y Kevin Todisco, el artista técnico jefe Aaron Aikman y el ingeniero sénior de software Samuel Delmont nos van a explicar el enfoque del equipo a la hora de dar vida a los gráficos de Diablo IV, nos enseñarán parte de la tecnología utilizada durante el desarrollo y nos contarán cómo hemos abordado la adaptabilidad.
Códice
Filosofía y principios rectores
Volver a la oscuridad gracias a la tecnología
Rendimiento en consolas en el lanzamiento
Filosofía y principios rectores
Con Keven Cantin, ingeniero jefe de gráficos
Tanto las metas como la filosofía del equipo encargado de los gráficos de Diablo IV están basadas en los mismos valores que impulsan el éxito de Blizzard. Somos una empresa centrada en la experiencia de juego, por lo que todas las decisiones que tomamos tienen el objetivo de crear un juego divertido. En cada nueva versión del reino de los mortales, Santuario, hemos superado los límites de nuestra tecnología de renderizado. Dado que el estilo de Diablo IV es bastante oscuro, nos preguntamos qué podíamos hacer, como equipo encargado de los gráficos, para respaldar dicha idea. Para dar con una respuesta, seleccionamos una pequeña cantidad de características interesantes dando prioridad a un resultado muy pulido por encima de una amplia variedad de alternativas.
El corazón de nuestra filosofía es la colaboración. Nuestro equipo de ingenieros de gráficos y artistas técnicos colaboró con diferentes equipos artísticos de Diablo IV durante los procesos de diseño y desarrollo. Que un equipo multidisciplinar trabaje en un mismo elemento es algo común para nosotros. Valoramos enormemente los puntos de vista no solo del equipo artístico, sino de todos los que trabajan en el juego.
Otro aspecto importante para nosotros es asegurarnos de que el juego sea accesible para un gran público; de que puedan disfrutar de él tantas personas como sea posible. Somos conscientes de que los jugadores tendrán dispositivos con capacidades distintas y queremos asegurarnos de ofrecer una experiencia de gran rendimiento y atractivo visual para todo el mundo. Hemos optimizado los gráficos para poder ejecutarlos sin problema alguno en hardware de gama baja. Para los que tengan hardware de gama alta, aprovechamos las capacidades adicionales de sus dispositivos para mejorar la fidelidad visual y potenciar el juego como nunca.
Volver a la oscuridad gracias a la tecnología
Con John Buckley, ingeniero de gráficos principal
Renderizado basado en la física
La sombría estética de Diablo es posible gracias al renderizado basado en la física (PBR por sus siglas en inglés), ya que otorga un aspecto más realista a los materiales del juego. Como sugiere su propio nombre, utilizamos valores físicos y del mundo real para modelar la interacción entre la luz y la materia en el mundo virtual de nuestro juego. En un videojuego puedes codificar tu propia realidad, y eso puede ser muy divertido. Sin embargo, puede resultar muy confuso desvincular por completo los gráficos de la realidad. Nosotros decidimos basar nuestra tecnología en la física del mundo real y desviarnos de dicho enfoque solo cuando tuviese sentido para el juego. Por ejemplo, no existen las «fuentes negativas de luz» en el mundo real, pero, en el juego, se dan situaciones en las que quisimos que la magia oscura absorbiese la luz a su alrededor.
En cuanto a los materiales basados en la física, el equipo artístico creó una enorme cantidad de datos con los que indicar al motor gráfico cómo debía interactuar la luz con las superficies. Por ejemplo, el equipo artístico decidió qué longitudes de onda tendría la luz emitida por cada material del juego, cómo de pulidos o rugosos debían ser los detalles microscópicos, cómo de metálica sería la superficie y muchos otros aspectos.
En la imagen de arriba se aprecian las propiedades físicas de los materiales de Lilith de forma independiente.
Luces, sombras y todo lo intermedio
Al entrar en escena la dirección artística en un principio, vimos clara la necesidad de que el estilo de Diablo IV transmitiese un tono más oscuro. Esto implicó la presencia de sombras (tantas como pudiésemos sacar del hardware), pero manteniendo al mismo tiempo una frecuencia de imágenes bastante alta. Teniendo en cuenta el mundo abierto en constante evolución, las mazmorras generadas de forma aleatoria, el clima dinámico y las secuencias de vídeo protagonizadas por el personaje único del jugador, no podíamos implementar demasiados trucos de optimización ni atajos. Por suerte, las tarjetas gráficas y consolas actuales son increíblemente rápidas y capaces de efectuar billones de operaciones matemáticas por segundo; una hazaña abrumadora que sería impensable hace unas décadas. Esos billones de operaciones matemáticas nos permiten ejecutar complejos cálculos de luces y sombras que sirven para imitar fielmente los intrincados detalles de la propia realidad.
La compleja red de formas de la imagen representa la iluminación de una mazmorra de Diablo IV.
Esta complejidad radica en la necesidad de generar sombras para todas las distintas fuentes de luz. Para acelerar estos cálculos, decidimos implementar lo que se conoce como renderizado diferido: una testada técnica gráfica que comparte complejos cálculos de materiales entre diferentes fuentes de luz.
Además del renderizado diferido, contamos con un elaborado sistema con el que calculamos, almacenamos y superponemos las sombras que desarrollamos de cero. Las mazmorras se generan de forma aleatoria, por lo que no sabemos qué forma tendrá cada mazmorra de antemano. Por suerte, no todas las partes de una mazmorra cambian cuando se genera. Conforme vayas recorriendo una mazmorra, el sistema de luces intentará gestionar y programar los cálculos de las sombras para no tener que realizarlos todos al mismo tiempo. El sistema de sombras está desarrollado para sacar partido a los objetos estáticos como el suelo o los muros, normalmente guardando esos cálculos para más adelante, y luego superpone los objetos dinámicos, como el personaje del jugador, sobre estos cálculos guardados.
Aunque los materiales de calidad son la base del apartado artístico de nuestro juego, las luces y las sombras son necesarias para darles vida. Al igual que sucede con los materiales, la luz de Diablo IV se basa en la física del mundo real. Los detalles técnicos de este tipo pueden abrumar con facilidad a cualquier equipo artístico que esté intentando expresar una determinada visión, por lo que confiamos estos detalles a un increíble conjunto de herramientas artísticas para que el equipo se centrase en su especialidad. Con ese fin, desarrollamos un nuevo conjunto de potentes herramientas artísticas para Diablo IV. Dichas herramientas abarcan una gran cantidad de elementos físicos con términos relevantes como «lúmenes», «irradiancia» y «candelas».
Una de las sorpresas con las que nos topamos durante el desarrollo fue la importancia del espacio intermedio. Para desarrollar un mundo oscuro, descarnado y realista, era necesario modelar el polvo y las partículas que flotan entre la luz y los objetos. Esto se llama «renderizado volumétrico» y desempeña un papel crucial a la hora de insuflar vida al estilo artístico de Diablo IV.
Anteriormente, imitábamos dichos efectos con sistemas de partículas e imágenes colocadas sobre formas rectangulares que luego se acoplaban frente a la cámara. El resultado creaba la ilusión de que había polvo y humo, pero era primitivo. En el mundo real, la luz rebota en todas partes e interactúa con estructuras sólidas y densas, como los muros. No obstante, también viaja a través de las nubes de polvo y partículas del aire, lo que va modificando sus características físicas. En Diablo IV hemos modelado el aire, de modo que las partículas que flotan en él están iluminadas: la luz se mueve por el espacio intermedio ocupado (dispersándose o siendo absorbida) en su recorrido hacia la cámara virtual del mundo del juego. Todo ello utilizando la física del mundo real. De hecho, hasta las vidrieras emiten luz sobre el aire.
Primeros planos
Uno de los platos fuertes de Diablo IV es que su historia se cuenta a través de secuencias de vídeo en partida. Cuando la cámara se acerca a un personaje, representar la piel con precisión se vuelve crucial. La luz se proyecta a través de la piel desde el fondo hacia delante, como se aprecia en las alas de Lilith. En el mundo real, la luz también penetra en tu piel, rebota en tu interior y sale por un punto distinto. La luz cambia al atravesar la carne, la sangre y los huesos: es un fenómeno que se conoce como «dispersión del subsuelo». Al modelar esta compleja interacción de la luz, los rostros de los personajes cobran vida, pues sin ella parecen de plástico.
En la imagen de la izquierda se aprecia la piel en partida sin una distribución realista de la luz, mientras que en la imagen de la derecha la luz se distribuye de forma realista por la piel.
HDR en Diablo IV
Con Kevin Todisco, ingeniero de gráficos principal
Otro nuevo elemento tecnológico que impulsa nuestro regreso a la oscuridad son las pantallas con un alto rango dinámico.
El HDR (por sus siglas en inglés) se ha puesto de moda ahora que cada vez más pantallas son compatibles con esta tecnología. Antes de profundizar en el HDR de Diablo IV, parece buena idea hablar un poco sobre qué es y cuáles son sus ventajas frente a la tecnología de las pantallas a la que nos hemos acostumbrado en las últimas décadas.
Las pantallas antiguas solo podían emitir un determinado rango de brillo. En sentido estricto, el mínimo era de alrededor de 0,1 nits (un nit es una unidad que mide el brillo sobre una superficie plana y equivale al brillo de una candela en un metro cuadrado). El máximo de dichas pantallas antiguas era de 80 nits, que no es demasiado brillante. Si te acuerdas de los televisores CRT, esos tendrían un máximo de 80 nits. Lo cual tiende a quedarse corto. Cuando las televisiones de alta definición salieron a la venta, los fabricantes de pantallas querían que sus productos tuviesen el mejor aspecto posible. Por ello, comenzaron a aumentar el brillo de sus pantallas hasta valores que rondan los 300 nits. Además, gracias algo llamado «efecto Hunt», los colores más brillantes también parecen más saturados. Esto hace que los colores resalten más y que las imágenes se vean más intensas en las pantallas de alta definición: es decir, todo lo que nos gusta en los videojuegos.
Las pantallas HDR han expandido dicho rango aún más hasta alcanzar un máximo de 10 000 nits en la actualidad, y las pantallas OLED han logrado emitir el negro absoluto en cualquier parte de la pantalla. Gracias a dichos avances, se puede enviar directamente a la pantalla el renderizado HDR interno realizado por el motor del juego sin la compresión de rango necesaria para el SDR estándar. No solo podemos conseguir una mayor luminosidad, sino que también las sombras son más oscuras, y eso es todavía más importante en Diablo IV.
Veamos cómo se traduce todo esto en el juego. En esta escena, hemos activado un visualizador de colores falso para mostrar el rango de brillo que se emitiría en pantalla. Abajo hay una leyenda con la que interpretar estas dos imágenes.
En primer lugar, esto es Diablo IV en una pantalla SDR.
Ahora, compáralo con la misma escena en una pantalla HDR.
Fíjate en que la pantalla HDR consigue emitir el negro absoluto en algunas partes y que, en general, la escena es mucho más oscura. Pero ¿por qué tiene mucho más brillo la escena en SDR? En las pantallas SDR, debemos mapear los tonos de la imagen para aumentar los valores más oscuros hasta ese mínimo de 0,1 nits, lo que se aprecia en las sombras de la primera captura de pantalla. Esta compresión de rango también implica que debemos aumentar el brillo del resto de la escena, ya que, de lo contrario, todo estaría en penumbra. Este problema se suele llamar «aplastamiento de negros» y es lo que evitamos al mapear los tonos para pantallas SDR.
En cambio, el HDR nos permite reproducir de una forma más fiel la luz tenue de esta mazmorra y tener sombras totalmente negras, lo que nos ayuda a potenciar el estilo oscuro y gótico de Diablo IV.
Cambios del HDR desde la beta abierta
Durante la beta abierta, se produjo un problema que provocaba que los niveles de negro del juego fuesen más altos de lo que permiten las pantallas HDR (y las OLED más concretamente). El equipo llegó a la conclusión de que el problema radicaba en una función log() dedicada a la distribución de muestras en las tablas de búsqueda de colores. Dicha función log() hace maravillas a la hora de distribuir muestras de todos los colores, pero los fans de las matemáticas se percatarán de que nunca puede llegar a cero, ya que 20 equivale a 1 e incluso 2-10 equivale a 0,000976. De hecho, 0,000976 es una cifra importante porque era el valor de color mínimo que el juego era capaz de introducir en el framebuffer debido a un error. Gracias al procesamiento de imágenes adicional que los fabricantes de pantallas incluyen en las televisiones SDR, dichas pantallas emitirán un color similar al negro al introducir esos valores. Sin embargo, las televisiones HDR interpretan estos valores de una forma más literal. El valor anterior, 0,000976, se traduce en alrededor de 0,07 nits de brillo en pantalla; una cantidad muy superior al mínimo cercano al cero del OLED que resultaría en un brillo extraño de todos los elementos oscuros del juego. Nos alegra haber podido solucionar ese problema en el evento Vuelve la beta.
Otro cambio importante que implementamos gracias a la beta abierta y al evento Vuelve la beta fue la introducción de una nueva curva de mapeo de tonos para el HDR. Enviar directamente a la pantalla los valores HDR internos sería como hacer una foto con una cámara y publicarla en redes sociales sin añadir ningún tipo de filtro. Puede que parezca algo desgastada o que le falte contraste o intensidad. Al introducir una nueva curva para el mapeo de tonos creada por el equipo artístico, conseguimos el contraste y la saturación de los colores que queríamos para el HDR. Quizá resulte más sencillo de comprender con una imagen del desierto. Primero, la imagen sin el mapeo de tonos.
Ahora la misma imagen, pero con el mapeo de tonos para el HDR.
Es bastante sutil, pero, al alternar entre ambas imágenes, se aprecia que la escena con el mapeo de tonos tiene un mayor contraste y que la arena es menos gris y más… arenosa.
Esto también puede afectar sutilmente, aunque eso no le resta importancia, a la saturación de los colores. Fíjate bien en las dos fuentes de luz de estas imágenes.
La fuente de luz de la derecha parece natural, pero le falta algo de contraste en las áreas más brillantes. Ahora, compárala con la misma imagen, pero con el mapeo de tonos del HDR.
De nuevo, se trata de un efecto sutil, pero muy importante. El brillo naranja de la fuente de luz que hay en el lado izquierdo ha adquirido un tono rojizo y el área iluminada de la derecha está más saturada. Estos cambios resultaron cruciales para conseguir la misma sensación en todo tipo de pantallas, tanto SDR como HDR.
Calibrar el infierno
Nos hemos esforzado muchísimo para conseguir que las versiones SDR y HDR de Diablo IV sean impresionantes de forma predeterminada. Sin embargo, existen opciones de calibración con las que reaccionar a las diferencias entre la iluminación de la pantalla y la luz ambiental de una habitación. La siguiente es una imagen de la pantalla de calibración HDR en la que se pueden ajustar el punto negro, el brillo y el punto blanco para personalizar los gráficos del juego como prefieras.
Tender puentes con el arte técnico
Con Aaron Aikman, artista técnico de gráficos jefe
El arte técnico de gráficos sirve para tender puentes entre ingenieros y artistas combinando la destreza necesaria para utilizar los sombreadores y la generación por procedimientos con los detalles del renderizado que llevan a la pantalla tanto los vértices como los píxeles.
La mayor parte de nuestra labor con sombreadores la llevamos a cabo con sombreadores de píxeles, que generan valores (como el albedo, la rugosidad, el normal, el alfa y la emisividad) para materiales basados en la física. Diseñar un sombreador es como crear una serie de pasos que se han de seguir para acceder a los datos y modificarlos antes de emitirlos. Acceder a los datos suele implicar el uso de texturas desarrolladas fuera del motor, pero la parte interesante se da cuando dichos datos se mezclan entre sí.
En el caso de los efectos visuales, esto podría llevarnos a combinar texturas de ruido apilables para crear neblinas flotantes, llamas infernales o charcos de veneno sin la necesidad de crear dichas texturas fotograma a fotograma. También podemos utilizar texturas que contengan información direccional en 2D para distorsionar las texturas de ruido y conseguir una mayor variabilidad.
Las sombras de Santuario
Los personajes utilizan una interesante combinación de elementos y características simples de sombreadores para transmitir sus efectos de estado, como estar quemándose, envenenados o en sigilo. Para que la interacción con el entorno sea más dinámica, los personajes se mojan cuando llueve y se secan al entrar en algún edificio. En el fragor de la batalla, quizás se llenen de sangre, dependiendo de las habilidades que utilicen. Además, para ofrecer una gran fidelidad al estar cerca del personaje, sus sombreadores cuentan con texturas muy detalladas para los primeros planos.
Los sombreadores del entorno también emplean varias técnicas, como el fundido direccional, la adaptación de texturas y la disolución. Los sombreadores direccionales nos permiten fundir diferentes texturas basándonos en la dirección de cada superficie, como en el caso de unas rocas cubiertas de nieve. Los datos de curvatura nos sirven para modificar el color y la rugosidad de los bordes y cavidades de los elementos del entorno. Los sombreadores de los objetos utilizan elementos emisores para iluminar y que llamen más la atención aquellos con los que es posible interactuar. Los sombreadores del terreno hacen complejas fusiones con muchas texturas apilables para crear suelos que parezcan naturales. Con el fin de limitar la complejidad de los sombreadores, hemos creado texturas virtuales que combinan múltiples texturas en una en lugar de tener que fusionarlas en cada fotograma que renderizamos.
Los sombreadores del agua utilizan diversas técnicas de sombreado de píxeles para imitar la realidad. Los artistas pueden pintar máscaras para crear capas utilizando texturas de ruido y distorsionarlas con el tiempo. La luz simulada bajo la superficie se refracta para crear un efecto de distorsión y el color varía según la profundidad del agua. Además, los personajes pueden interactuar con el agua. Los jugadores y monstruos crearán estelas y generarán espuma al atravesarla. Esto es posible gracias a los sombreadores de vértices, que nos permiten desplazar los vértices de la superficie. Este efecto se nota especialmente cuando las olas del mar chocan contra la costa o una habilidad provoca una explosión.
Hablando de los sombreadores de vértices, muchos elementos del entorno ejecutan cálculos para mover lo que de lo contrario serían mallas estáticas. El follaje se menea cuando los personajes y las habilidades interactúan con él, las rachas de aire mueven la hierba, las excrecencias pueden ondularse, los coágulos de sangre y extremidades se agitan… Todo gracias a los datos y cálculos del sombreador.
La adaptabilidad en Santuario
Con Samuel Delmont, ingeniero sénior de gráficos
Hemos desarrollado Diablo IV para que sea compatible con PC con Windows y dos generaciones de consolas. Para conseguirlo, hemos implementado múltiples sistemas con los que adaptar el motor y mantener la calidad, al mismo tiempo que respetamos la frecuencia de imágenes de cada dispositivo para ofrecer la mejor experiencia de juego posible.
Teniendo en cuenta las características de los PC y las consolas, como las limitaciones de la CPU y la potencia del procesador GPU, Diablo IV se ejecutará al nivel óptimo para el dispositivo en el que se esté reproduciendo. Por ejemplo, las mallas y texturas se pueden cargar con un menor nivel de detalle y aplicar ese mismo tratamiento a los sombreadores, efectos visuales, efectos de posprocesado y demás sistemas. Modificar dichos ajustes permite para priorizar la calidad de la imagen sobre el rendimiento o viceversa.
Comprender las opciones de PC
El motor de Diablo IV seleccionará de forma automática los ajustes gráficos más compatibles con el hardware de cada PC. Hay cuatro opciones predeterminadas entre las que escoger: baja, media, alta y ultra. También es posible seleccionar otra para ajustarla y que tenga la calidad y la frecuencia de imágenes que prefieras. Sin embargo, es importante comprender el impacto que tiene cada ajuste en limitaciones como el uso de memoria y el coste de procesamiento.
Resolución
Uno de los principales factores que afectan al rendimiento es la resolución en la que se renderiza el juego. Al jugar en PC, se puede renderizar el mundo con una resolución mayor o menor y después adaptarla para que concuerde con la resolución final del monitor o la ventana que esté usando jugador.
Al reducir el porcentaje de resolución, disminuye la resolución interna del juego, lo que mejora la frecuencia de imágenes a expensas de una imagen más borrosa. Por otra parte, incrementar el porcentaje de resolución aumenta la resolución interna, lo que empeora el rendimiento debido a la renderización de más píxeles y requiere más memoria. Al hacerlo, se consigue una mayor calidad e imágenes más detalladas, y se suavizan los contornos.
Como alternativa al método de escalado predeterminado, hay multitud de opciones de escalado para PC, como NVIDIA DLSS 3, para conseguir una mayor resolución en la imagen final renderizando el mundo a una resolución inferior y perdiendo solo un mínimo de calidad. Por su lado, las consolas utilizan una combinación de métodos de escalado y una resolución dinámica para mantener una alta frecuencia de imágenes y una gran calidad visual en todo momento.
Optimizar la configuración para tu experiencia
La opción que controla la calidad de las texturas es uno de los ajustes con un mayor impacto en el uso de memoria y una experiencia de juego fluida. En total, hay cuatro opciones de entre las que elegir, pero nos centraremos en dos: ultra y alta. Para utilizar la calidad más alta, ultra, es necesario seleccionar materiales de alta resolución en el menú de opciones de instalación de Battle.net y contar con 32 GB de espacio en el sistema. La calidad ultra se aprovecha mejor en monitores 4K, pero el juego consumirá más memoria. La opción alta es adecuada para pantallas con una resolución de 1440p y 1080p. Al reducir la calidad de las texturas, el juego las carga con una resolución menor y mejora su rendimiento, al mismo tiempo que reduce el uso que hace el juego de la memoria a costa de emplear texturas con un aspecto más plano.
La calidad de las sombras también afecta enormemente al uso de memoria. Al reducir este ajuste, disminuirá el uso de memoria y mejorará el rendimiento, pero las sombras proyectadas tanto por el sol como por otras fuentes de luz estarán menos definidas.
Si el uso de memoria te supone un problema, te recomendamos reducir la calidad de las texturas y de las sombras. Algunos de los otros ajustes también afectan al uso de memoria (como la complejidad geométrica), pero la mayoría no tienen casi ningún efecto. Para saber más sobre cada opción, visita el menú de ajustes.
Rendimiento en consolas en el lanzamiento
Diablo IV saldrá a la venta para varias consolas. Hemos seleccionado personalmente los mejores ajustes para cada consola para ofrecer a los jugadores la mejor calidad posible. La lista de resoluciones y frecuencias de imágenes a continuación representa el rendimiento en consolas de Xbox y hardware similar.
Xbox:
- Xbox Series X: 60 FPS en 4K
- Xbox Series S: 60 FPS en 1440p
- Xbox One X: 30 FPS en 1440p
- Xbox One S: 30 FPS en 1080p
- Xbox One: 30 FPS en 1080p
De cara al futuro
Nuestras ambiciones gráficas no acaban aquí. Tras el lanzamiento, el equipo seguirá implementando nuevas funciones y mejorando y optimizando las ya existentes. Nos gustaría que nos contases qué opinas y que compartas lo que piensas en los foros de Diablo IV. Por el momento, gracias por acompañarnos en este análisis de los gráficos que hacen de Diablo IV una siniestra obra de arte.
¡Nos vemos en Santuario!
El equipo de Diablo IV
Potencia tu viaje por Santuario con NVIDIA DLSS 3
Como hemos mencionado antes, NVIDIA DLSS 3 es una de las opciones de escalado disponibles para Diablo IV en PC. Al utilizar NVIDIA DLSS 3, multiplicarás la frecuencia de imágenes de las tarjetas gráficas de la serie GeForce RTX 40 para que el fuego de los Infiernos Abrasadores arda con más fuerza. Si quieres utilizar DLSS 3, visita esta página y baja hasta el final.
El controlador GeForce Game Ready de NVIDIA para Diablo IV se puede descargar en la pestaña de controladores de GeForce Experience o en el sitio web de GeForce.