Detrás del barniz: Los gráficos de Diablo IV
Diablo IV hace su lanzamiento oficial el 5 de junio a las 16:00 h (hora del Pacífico) y, a partir de ese momento, se abre un nuevo plano del Infierno para que los caminantes recorran. Los matademonios de Santuario notarán de inmediato una cualidad distintiva de Diablo IV: es tentadoramente oscuro. Esta estética nos remonta a las raíces del universo, a los amados tonos góticos de los Diablo y Diablo II originales. El primero de estos juegos se lanzó hace casi 27 años y, desde entonces, la tecnología usada para establecer el lenguaje visual de los videojuegos ha cambiado drásticamente.
Los ingenieros de software principales Keven Cantin, John Buckley y Kevin Todisco, el artista técnico principal Aaron Aikman y el ingeniero de software sénior Samuel Delmont ilustrarán el enfoque del equipo para lograr que los gráficos de Diablo IV cobren vida, mostrarán parte de la tecnología usada durante el desarrollo y detallarán nuestro enfoque respecto de la escalabilidad.
Códice
Filosofía y principios rectores
El regreso a la oscuridad mediante la tecnología
El rendimiento en consolas para el lanzamiento
Filosofía y principios rectores
con Keven Cantin, ingeniero gráfico principal
Las metas y la filosofía del equipo de gráficos de Diablo IV están ancladas en los mismos valores que impulsan el éxito de Blizzard. Somos una empresa que prioriza la jugabilidad, lo que significa que cada decisión que tomamos debe orientarse a crear un juego divertido. Con cada iteración única del reino de los mortales de Santuario, superamos los límites de nuestra tecnología de renderizado. Como Diablo IV tiene un tono oscuro, nos preguntamos lo siguiente: "¿Qué podemos hacer como equipo de gráficos para respaldar esta idea?". En respuesta, seleccionamos una pequeña cantidad de características sólidas, priorizando un resultado muy pulido antes que una mayor variedad de opciones.
En el núcleo de nuestra filosofía reside la colaboración. Nuestro equipo de ingenieros gráficos y artistas técnicos trabajaron con distintos equipos artísticos de Diablo IV, colaborando con ellos durante el proceso de diseño y desarrollo. Que haya equipos de intervención multidisciplinarios trabajando en una característica específica es algo habitual para nosotros. Valoramos mucho las distintas perspectivas; no solo las del equipo artístico, sino también las del resto de las personas que trabajan en el juego.
Otro aspecto importante para nosotros es hacer que el juego sea accesible para un público amplio, garantizando que la mayor cantidad de jugadores posible puedan disfrutar plenamente el juego. Entendemos que los jugadores pueden tener distintos dispositivos con capacidades variables y queremos asegurarnos de entregar una experiencia de alto rendimiento y visualmente atractiva para todos. Nuestros procesos gráficos están optimizados para ejecutarse con eficiencia en hardware de gama baja; en el caso de quienes tienen hardware de gama alta, usamos las capacidades adicionales de su dispositivo para mejorar la fidelidad visual y llevar el juego a nuevas alturas.
El regreso a la oscuridad mediante la tecnología
con John Buckley, ingeniero gráfico principal
Renderizado basado en la física
La apariencia oscura de Diablo se logra mediante el renderizado basado en la física (PBR, por sus siglas en inglés), que les da un aspecto más realista a nuestros materiales de juego. Como el nombre indica, usamos el mundo real y magnitudes físicas para modelar la interacción entre la luz y la materia en el mundo virtual de nuestro juego. En un videojuego puedes programar tu propia realidad, algo que sin duda puede ser muy divertido. Pero, si los gráficos están completamente desconectados de la realidad, todo se puede volver muy confuso. Decidimos basar nuestra tecnología en la física del mundo real y solo nos desviamos de la realidad donde resultaba adecuado para el juego. Por ejemplo, las "fuentes de luz negativas" no existen en el mundo real, pero en el juego hay momentos en los que quisimos que la magia oscura absorbiera la luz del mundo.
Para lograr que los materiales se basaran en la física, nuestro equipo artístico creó muchos datos nuevos para decirle a nuestro motor gráfico cómo debe interactuar la luz con su superficie. Por ejemplo, el equipo artístico decidió qué ondas de luz irradian de ciertos materiales, qué tan lisos o rugosos son los detalles microscópicos, qué tan metálicas son las superficies, entre otros aspectos.
Arriba están representadas las propiedades físicas de los materiales de Lilith, desglosadas por separado.
Luces, sombras y el espacio intermedio
La dirección de arte ha sido un aspecto central desde el principio, y vimos con claridad la necesidad de que el arte de Diablo IV expresara un tono más oscuro. Esto implicaba sombras —todas las que el hardware nos permitiera obtener—, manteniendo una tasa de cuadros muy alta. Con un mundo abierto en cambio constante, calabozos generados al azar, clima dinámico y cinemáticas que incorporaran a tu personaje único, eran pocos los trucos o atajos de optimización que se podían implementar. Por suerte, las tarjetas gráficas y las consolas actuales son increíblemente rápidas, capaces de hacer billones de operaciones matemáticas por segundo, un logro asombroso que hace unas décadas era inconcebible. Estos billones de operaciones nos permiten realizar cálculos complejos de luces y sombras, que modelan con precisión los intrincados detalles de la realidad.
La compleja red de formas en la imagen representa la iluminación en un calabozo de Diablo IV.
Aquí la complejidad proviene de la necesidad de calcular sombras para todas esas fuentes de luz individuales. Para ayudar a acelerar estos cálculos, decidimos implementar lo que se conoce como "sombreado diferido", una técnica gráfica comprobada que comparte cálculos materiales complejos entre distintas fuentes de luz.
Detrás del sombreado diferido hay un sistema elaborado que calcula, almacena y superpone las sombras que diseñamos desde cero. Los calabozos se generan al azar; no podemos saber de antemano qué configuración de calabozo aparecerá. Por suerte, no todas las partes de un calabozo cambian después de que este se genera. A medida que avanzas por un calabozo, el sistema de iluminación intenta gestionar y planificar estos cálculos de sombras, por lo que no se hacen todos de una vez. El sistema de sombras está diseñado para aprovechar los objetos estáticos como los suelos y paredes, almacenando a menudo estos cálculos para usarlos más tarde, y luego superpone objetos dinámicos, como tu personaje, encima de esos cálculos almacenados.
Mientras que los materiales buenos representan los cimientos del arte del juego, la iluminación y las sombras son necesarias para que ese arte cobre vida. Al igual que sucede con los materiales, la iluminación de Diablo IV se basa en la física del mundo real. Estos detalles técnicos pueden abrumar al equipo artístico que intenta expresar una visión del arte, así que estratificamos los detalles por debajo de un conjunto fantástico de herramientas artísticas, lo que facilita que este equipo se enfoque en su especialidad. Para hacerlo, creamos un nuevo conjunto de potentes herramientas artísticas para Diablo IV. Estas herramientas incluyen mucha física y usan magnitudes relevantes como los lúmenes, la irradiancia y las candelas.
Una de las sorpresas no planificadas durante el desarrollo resultó ser la importancia del espacio intermedio. Lograr un tono oscuro en un mundo crudo y realista implicaba que debíamos modelar el polvo y las partículas que hay entre las luces y los objetos. Esto se llama "renderizado volumétrico" y desempeña un papel fundamental en hacer que el arte de Diablo IV cobre vida.
En el pasado, imitábamos estos efectos con sistemas de partículas, imágenes colocadas sobre formas rectangulares, y luego las colocábamos en capas delante de la cámara. Esto daba como resultado una ilusión de polvo y humo, pero era un sistema primitivo. En el mundo real, la luz rebota e interactúa con estructuras rígidas y densas como las paredes. Pero también viaja por un aire lleno de polvo y partículas, cambiando las características físicas en el camino. En Diablo IV modelamos el aire, así que las partículas que hay allí se iluminan; la luz se mueve por el espacio intermedio no vacío, a veces esparciéndose y otras veces absorbiéndose, en un viaje hacia una cámara virtual en el mundo del juego. Y en todo momento se usa la física del mundo real. Incluso los vitrales emiten luz en el aire.
Primeros planos
Uno de los aspectos destacados de Diablo IV es que la historia se narra por medio de cinemáticas dentro del juego. Cuando la cámara se acerca a un personaje, representar la piel con precisión se vuelve fundamental. La luz se transmite por la piel desde la parte trasera hasta el frente, como se ve en las alas de Lilith. En el mundo real, la luz también entra en tu piel, rebota en su interior y luego sale de ella por otro lugar. La luz sufre cambios debidos a la carne, la sangre y los huesos por donde viaja; un fenómeno físico que se conoce como "dispersión subsuperficial". Al modelar esta compleja interacción lumínica, el rostro de un personaje cobra vida; sin ella, el rostro parecería de plástico.
La imagen de la izquierda muestra la piel en el juego sin una distribución de luces realista, mientras que la de la derecha muestra la luz distribuida de forma realista por la piel.
El HDR en Diablo IV
con Kevin Todisco, ingeniero gráfico principal
Otra nueva tecnología que respalda el regreso a la oscuridad son las pantallas de rango dinámico alto o HDR.
El HDR se convirtió en un tema muy candente, ya que en el mercado hay cada vez más pantallas compatibles con esa tecnología. Antes de adentrarnos en el HDR de Diablo IV, tal vez sea una buena idea explicar un poco más qué es y cuáles son sus beneficios frente a la tecnología de visualización habitual de las últimas décadas.
Las pantallas de antaño solo admitían un rango específico de brillo. Estrictamente hablando, la gama baja lograba unos 0.1 nits. El nit es una unidad de brillo sobre una superficie plana, y un nit equivale al brillo de una vela en un área de un metro cuadrado. La gama alta de estas pantallas más antiguas llegaba a los 80 nits, lo cual no representa mucho brillo. Tal vez conozcas los televisores de tubo; estos llegaban a un máximo de unos 80 nits. Es algo que tiende a resultar poco satisfactorio. Cuando los televisores de alta definición llegaron al mercado, los fabricantes de pantallas quisieron que sus productos tuvieran la mejor calidad visual. Por lo tanto, comenzaron a aumentar el brillo de sus pantallas hasta valores que rondaban los 300 nits. Y, debido a algo llamado el "efecto Hunt", los colores más brillantes también parecían estar más saturados. Esto hace que los colores resalten más y la imagen parezca más llamativa en pantallas HD; son cosas que nos gusta ver cuando jugamos.
El estándar de pantallas HDR ha ampliado más ese rango hasta un máximo actual de 10,000 nits, y la tecnología OLED hizo que fuera posible lograr un negro puro en una parte determinada de una pantalla. Estos avances implican que ahora el renderizado interno de HDR de un motor de juego se puede enviar directamente a la pantalla sin la compresión de rango necesaria para la tecnología de rango dinámico estándar o SDR. No solo podemos conseguir luces más brillantes, sino también algo más importante para Diablo IV: una oscuridad más penetrante.
Veamos cómo se plasma esto en el juego. En esta escena activamos un visualizador de colores falsos para mostrar el rango de brillo que se podría emitir en una pantalla. Debajo hay una leyenda para interpretar las dos imágenes subsiguientes.
Primero, fíjate cómo se ve Diablo IV en una pantalla SDR.
Ahora compáralo con la misma escena en una pantalla HDR.
Observa que en la escena con HDR se logra el negro puro en algunas partes de la pantalla y, en general, parece mucho más oscura. Entonces, ¿por qué la escena con SDR se ve mucho más brillante? En las pantallas SDR, debemos mapear los tonos de la imagen para aumentar los valores más oscuros hasta esa gama baja de 0.1 nits; puedes verlo en las sombras de la primera captura. Esta comprensión de rango también implica que aumentamos el brillo del resto de la escena; de otro modo, todo estaría en las sombras. A este problema se lo llama a menudo "aplastamiento del negro", y es lo que el mapeo de tonos evita en las pantallas SDR.
En cambio, en la HDR podemos reproducir con más fidelidad la iluminación tenue de este calabozo e incluso tener zonas de negro puro en las sombras, lo que ayuda mucho a aumentar la ambientación oscura y gótica de Diablo IV.
Cambios en el HDR desde la Beta abierta
Durante la Beta abierta, hubo un problema por el que los niveles oscuros del juego parecían estar "por encima" de los valores de oscuridad que admiten las pantallas HDR (en particular, las OLED). Nuestro equipo concluyó que se debía a una función log() diseñada para ayudar con la distribución de muestras en nuestras tablas de búsqueda de colores. La función log() distribuye muy bien las muestras en todo el cubo de colores, pero quienes sepan de matemáticas notarán que jamás puede llegar a 0 porque 20 es 1, e incluso 2–10 es 0.000976. De hecho, 0.000976 es una cifra significativa porque era el valor de color mínimo que el juego podía colocar en la memoria de imagen debido al error. Gracias al procesamiento de imágenes adicional que los fabricantes de pantallas introdujeron en sus televisores SDR, esas pantallas mostrarán algo cercano al negro cuando reciban esos valores. Sin embargo, en un televisor HDR, estos valores se interpretan de una forma más literal. Ese valor, 0.000976, se traduce en unos 0.07 nits de brillo en la pantalla, lo que está muy por encima del mínimo de nits cercano al cero de una OLED, y todos los lugares oscuros del juego tendrían una luminosidad inusual. Nos alegró poder solucionar este error a tiempo para la Prueba de Servidores.
Otro cambio fundamental que hicimos entre la Beta abierta y la Prueba de Servidores fue la introducción de una nueva curva de mapeo de tonos específica para el HDR. Piénsalo de este modo: tomar los valores de HDR internos y enviarlos directamente a la pantalla es como si tomaras una foto con tu cámara y la publicaras sin agregarle ninguna clase de filtro. Podría verse un poco "lavada", o puede que le falte contraste o brillo de manera uniforme. Al presentar una nueva curva de mapeo de tonos seleccionada por el equipo artístico, logramos el contraste y la saturación de colores que buscábamos en el HDR. Quizás esto se puede demostrar mejor en esta escena desértica. Esta primera imagen no tiene mapeo de tonos.
Y esta es la misma escena con nuestro mapeo de tonos de HDR.
Es bastante sutil, pero, si pasas rápido de una imagen a la otra, verás que la imagen con mapeo de tonos tiene un mayor contraste y que la arena luce menos gris y más... arenosa.
También puede tener un efecto sutil pero importante en la saturación de colores. Presta mucha atención a las dos fuentes de luz de esta escena.
La fuente de luz del lado derecho de la imagen parece natural, pero le falta un poco de contraste en las áreas más brillantes. Ahora compárala con la misma escena, pero con nuestro mapeo de tonos de HDR.
De nuevo, el efecto es sutil pero muy importante. El resplandor naranja de la fuente de luz de la izquierda se desplazó hacia el rojo, y el área iluminada de la derecha logró mayor saturación. Estos cambios fueron muy importantes para mantener el aspecto y la sensación del juego en todas las pantallas SDR y HDR por igual.
Calibrando el Infierno
Nos esforzamos mucho para que las versiones SDR y HDR de Diablo IV se vieran impresionantes de forma predeterminada. También tenemos opciones de calibración para tomar en cuenta las diferencias en la visualización y en la iluminación ambiental de las habitaciones. Debajo se muestra la pantalla de calibración del HDR, donde puedes ajustar el punto negro, el brillo y el punto blanco para adaptar los entornos visuales del juego a tu gusto.
Cerrando la brecha con el arte técnico
con Aaron Aikman, artista técnico principal de gráficos
El arte técnico de gráficos ayuda a cerrar la brecha entre los ingenieros y los artistas combinando el arte de los sombreadores y la generación de arte por procedimientos con los detalles de renderizado de bajo nivel que llevan los vértices y, en última instancia, los píxeles a tu pantalla.
La mayoría de nuestro trabajo con los sombreadores reside en los sombreadores de píxeles, que muestran valores de materiales basados en la física, por ejemplo, "albedo", "rugosidad", "normal", "alfa" y "emisivo". Crear un sombreador es similar a desarrollar una serie de pasos para que se acceda a los datos y se los modifique antes de mostrarlos. Con frecuencia, acceder a los datos implica muestrear texturas creadas fuera del motor, pero la parte interesante llega cuando los datos se mezclan.
En el caso de los efectos visuales, esto podría implicar la combinación de texturas de ruido en mosaico a fin de crear nieblas flotantes, infiernos abrasadores o estanques venenosos sin la necesidad de crear texturas cuadro por cuadro. También podemos usar texturas con información direccional 2D para distorsionar las texturas de ruido y obtener aún más variedad.
Las sombras de Santuario
Los personajes representan una mezcla interesante de elementos y funciones simples de sombreado para mostrar efectos de estado como estar prendido fuego, envenenado o en modo sigiloso. Para agregar más interacción dinámica con el entorno, los personajes se mojan bajo la lluvia y se secan en los interiores. En el fragor de la batalla, los jugadores pueden ensangrentarse en función de las habilidades que usen. Y, para mantener una fidelidad alta al acercarse al personaje jugador, los sombreadores de personajes integran texturas de alto detalle durante los primeros planos.
Los sombreadores de entornos también aplican una variedad de técnicas, como la mezcla direccional, el escalado de texturas adaptativo y la disolución. Los sombreadores direccionales permiten mezclar distintas texturas según la dirección hacia donde mira la superficie, como sucede con las rocas cubiertas de nieve. Los datos de curvatura se pueden usar para modificar los valores de color y rugosidad de los bordes y cavidades de los recursos del entorno. Los sombreadores de objetos usan elementos emisivos para iluminar los objetos interactivos y atraer la atención hacia ellos. Los sombreadores de terreno hacen mezclas complejas de varias texturas repetibles para crear un suelo que se vea natural. Para limitar la complejidad de los sombreadores, creamos texturas virtuales que combinan varias texturas de una vez, en lugar de tener que mezclarlas por cada cuadro que renderizamos.
Los sombreadores de agua utilizan varias técnicas de sombreado de píxeles para emular la realidad. Los artistas pueden pintar máscaras para las capas de texturas de ruido y distorsionarlas con el paso del tiempo. La luz simulada debajo de la superficie se refracta para crear un efecto de distorsión, y el color varía según la profundidad del agua. Es más, los personajes pueden interactuar con el agua. Los jugadores y monstruos que pasen por el agua dejarán estelas y generarán espuma. Los elementos sombreadores de vértices nos permiten desplazar la posición de los vértices de las superficies. Esto se vuelve muy evidente cuando las olas del océano llegan hasta la costa o cuando las habilidades activan explosiones.
Hablando de sombreadores de vértices, muchos recursos del entorno usan cálculos matemáticos para mover lo que de otro modo serían mallas estáticas. El follaje se mueve cuando los personajes y las habilidades interactúan con él, las ráfagas de viento agitan el pasto, los brotes de carne pueden ondular, los glóbulos de sangre y las extremidades se retuercen..., y todo se logra usando datos y cálculos en el sombreador.
La escalabilidad en Santuario
con Samuel Delmont, ingeniero gráfico sénior
Diablo IV se diseñó para ejecutarse en Windows PC y en dos generaciones de consolas. Para respaldar esto, se implementaron muchos sistemas para que el motor sea escalable y pueda mantener la calidad, respetando la tasa de cuadros requerida por cada dispositivo para entregar la mejor experiencia de juego posible.
Considerando las capacidades de las PC y las consolas, como las limitaciones de memoria y el poder de procesamiento de la CPU y la GPU, Diablo IV tendrá el nivel de rendimiento que mejor se adapte al dispositivo donde se ejecuta. Por ejemplo, los recursos como las mallas y las texturas se pueden cargar con un nivel inferior de detalle, y se puede aplicar el mismo tratamiento a los sombreadores, efectos visuales, efectos posteriores y otros sistemas. Modificar cada uno de estos ajustes te permite priorizar la calidad de la imagen sobre el rendimiento, o viceversa.
Comprendiendo las opciones de la PC
El motor de Diablo IV seleccionará de forma automática la configuración gráfica más compatible con el hardware de tu PC. Hay cuatro preajustes que se pueden seleccionar: Baja, Media, Alta y Ultra, además de una opción de seleccionar un preajuste distinto para ajustar la calidad y la tasa de cuadros a tu gusto. Pero es importante entender el impacto que tiene cada ajuste en limitaciones como el uso de memoria y el costo de procesamiento.
Resolución
Uno de los condicionantes principales del rendimiento es la resolución a la que se renderiza el juego. Cuando juegas en la PC, el mundo se puede renderizar en una resolución alta o baja, según el control deslizante de porcentaje de resolución, y luego volver a escalarse para que coincida con la resolución final del monitor o la ventana que el jugador está usando.
Al disminuir el porcentaje de resolución, se reduce la resolución interna del juego, lo que entrega una mejor tasa de cuadros a expensas de una imagen más borrosa. Por otra parte, si subes el porcentaje de resolución, aumenta la resolución interna, lo que disminuye el rendimiento porque se deben renderizar más píxeles, y esto requiere más memoria. Hacer esto ofrece una mayor calidad y una imagen más detallada, y también se reduce el solapamiento.
Como alternativa al método de escalado predeterminado, en PC hay varias opciones de escalado disponibles, incluyendo NVIDIA DLSS 3, que permiten lograr una resolución más alta para la imagen final y renderizar el mundo a una resolución más baja con una pérdida de calidad mínima. Por otra parte, las consolas usan una combinación de escalado y gestión dinámica de la resolución para mantener una tasa de cuadros y calidad visual altas en todo momento.
Optimizando la configuración para tu experiencia
La opción de calidad de texturas es una de las configuraciones con el mayor impacto en el uso de memoria y una jugabilidad fluida. Hay cuatro opciones de calidad que puedes elegir, pero nos enfocaremos en dos: Ultra y Alta. Ultra, la calidad más alta, requiere que se seleccionen los recursos de alta resolución mediante el menú de opciones de instalación en Battle.net y necesita al menos 32 GB de memoria en el sistema. La calidad Ultra se aprovecha mejor al jugar en un monitor 4K, pero el juego usará más memoria. La opción Alta es adecuada para pantallas con resoluciones de 1440p y 1080p. Disminuir la calidad de las texturas hace que el juego cargue texturas de resolución más baja y aumente el rendimiento, y también reduce la cantidad de memoria usada por el juego sacrificando texturas más suaves.
La calidad de las sombras también tiene un gran impacto en el uso de memoria. Si reduces este ajuste, disminuirá el uso de memoria y aumentará el rendimiento, pero las sombras se verán menos nítidas, tanto las del sol como las de luces locales.
Si te preocupa la memoria, te recomendamos disminuir tanto la calidad de las texturas como la calidad de las sombras. Algunos de los demás ajustes tienen un impacto relevante en la memoria (como la complejidad geométrica), pero la mayoría no tienen prácticamente ningún impacto. Para ver más información sobre cada opción individual, visita el menú de configuración.
El rendimiento en consolas para el lanzamiento
Diablo IV se lanzará en varias consolas. Seleccionamos personalmente los mejores valores en cada consola para obtener la mayor calidad posible. Las resoluciones y tasas de cuadros enumeradas abajo son representativas del rendimiento en consolas Xbox y hardware similar.
Xbox:
- Xbox Series X: 60 cuadros por segundo en 4K
- Xbox Series S: 60 cuadros por segundo en 1440p
- Xbox One X: 30 cuadros por segundo en 1440p
- Xbox One S: 30 cuadros por segundo en 1080p
- Xbox One: 30 cuadros por segundo en 1080p
¿Qué sigue?
Nuestras ambiciones gráficas no terminan aquí. Después del lanzamiento, el equipo seguirá introduciendo nuevas funciones, y mejorará y optimizará las existentes. Agradecemos tus comentarios y te sugerimos que compartas tus opiniones en los foros de Diablo IV. Pero, por ahora, gracias por acompañarnos en este análisis profundo de los gráficos que hacen que Diablo IV sea tan ominoso artísticamente.
¡Nos vemos en Santuario!
-El equipo de Diablo IV
Mejora tu paseo por Santuario con NVIDIA DLSS 3
Como mencionamos antes, NVIDIA DLSS 3 es una de las opciones de escalado disponibles para Diablo IV en PC. Usando NVIDIA DLSS 3, puedes multiplicar las tasas de cuadros en las tarjetas gráficas GeForce RTX 40 Series para hacer que las llamas de los Infiernos Ardientes ardan con mucha más intensidad. Si quieres habilitar DLSS 3, visita este sitio y desplázate hasta la parte inferior de la página.
El controlador GeForce Game Ready de NVIDIA para Diablo IV ya está disponible para descargarlo en la pestaña Drivers de GeForce Experience o mediante el sitio web de GeForce.