Información inicial de Modern Warfare: puesta a punto del motor gráfico de Call of Duty: Modern Warfare

Modern Warfare desde un punto de vista técnico: Michal Drobot, máximo responsable de ingeniería de renderizado y director del estudio de Infinity Ward en Polonia, nos habla de la tecnología empleada en el nuevo Call of Duty.

by David Hodgson on June 26, 2019

A estas alturas, seguramente ya hayas visto varias veces el tráiler de lanzamiento y las impresionantes capturas de pantalla de la nueva entrega de Call of Duty. Todas esas imágenes pertenecen a una partida real, no son gráficos sin renderizar, ni secuencias de vídeo o algo que los diseñadores hubiesen querido incluir en el juego pero no han podido. Como nos dice Michal Drobot con mucho entusiasmo, "todo es auténtico".

Y no ha sido fácil.

Infinity Ward abrió un nuevo estudio en Polonia "para hacer realidad todo lo que teníamos en mente. Había tantas peticiones de los diseñadores, de los grafistas... Teníamos que realizar algunas mejoras y hubo que crear un nuevo motor a medida de las exigencias de Modern Warfare". El proceso duró unos cinco años. Ahora, Michal Drobot está al frente de este estudio cuyo principal objetivo es "poner todos nuestros recursos para que realmente se note lo que el motor es capaz de hacer".

Reflejos flexibles

Hoy en día, el público espera que cualquier juego que salga al mercado tenga calidad HDR y gráficos en 4K. El motor es capaz de ejecutar esos gráficos con fluidez, pero también tiene algunas funciones creadas específicamente según el diseño del juego. Como explica Drobot, "queremos ofrecer al jugador una experiencia lo más realista posible. Visualmente, no es sencillo conseguir que todo parezca real". Para empezar, lo más importante son las técnicas de compresión. Las consolas tienen un par de gigas de RAM, pero el departamento gráfico de Infinity Ward "tiene más de dos teras de datos con imágenes de fotogrametría sacadas durante sus viajes al desierto de Arizona. No es nada fácil transferir eso al juego. Dedicamos mucho tiempo a buscar la mejor solución para comprimir todos esos datos y asegurarnos de que se vean en el juego como realmente son".

(¿Qué es la fotogrametría? Lo explicamos en esta otra entrada del blog)

Una vez procesados los datos de la fotogrametría, el equipo de Drobot empieza a convertir los elementos del entorno y del paisaje en recursos realistas. "Teníamos todos los detalles de los objetos reales gracias a la fotogrametría. No es tan sencillo como sacar una foto de un arbusto o del barro en un pantano y transferirla al juego. Tenemos que saber cómo reacciona ese barro ante distintos efectos y con distintos tipos de iluminación". Llegado este punto, el equipo de Drobot empezó a usar láseres. "Sí, usamos escáneres láser. Algunos elementos son semitransparentes. No es muy complicado hacer que un objeto transparente resulte convincente, pero es muy difícil conseguir que un objeto semitransparente que tiene una finalidad concreta durante la partida parezca real".

El proceso de conversión de las fotografías duró meses y el equipo de Drobot se dio cuenta de que los datos en bruto tienen sus limitaciones cuando un objeto requiere mapeado de entornos. "El departamento gráfico tiene cientos de cámaras que capturan todo. Usamos los láseres con los objetos para descubrir los reflejos de las superficies. No consiste únicamente en capturar los píxeles, también hay que ver cómo se reflejan y reaccionan a la luz. Dedicamos mucho tiempo y esfuerzo a esta tarea".

Obviamente, este proceso tan minucioso también se llevó a cabo con todas las armas.

"Durante el proyecto, he estudiado y he tenido en mis manos muchas armas distintas. Hay mucha gente que se dedica a modificar armas con todo tipo de detalles y con toda clase de materiales. Hay recubrimientos cerámicos, en polvo... Y para que el arma siempre funcione hay que limpiarla, engrasarla...". Todas las texturas de todas las armas debían tener un aspecto perfecto. "Hasta tuvimos que simular el brillo del efecto arcoíris que queda en el arma después de limpiarla y engrasarla. Los efectos translúcidos, los efectos cerámicos, el recubrimiento en polvo, los elementos de los cargadores... Investigamos todo eso".

"Conseguimos que todos los elementos del juego tengan el mejor aspecto visual posible. Los reflejos, las sombras, la oclusión ambiental... Absolutamente todo". 

Vamos a ponernos técnicos: almacenamiento en caché con los personajes

Como era de esperar, este meticuloso proceso también se empleó en la creación de todos los personajes del juego. "Nuestros personajes son fotorrealistas y parecen de carne y hueso. Con el regreso de Price, que para nosotros representa a Modern Warfare, teníamos que sacar todo el partido posible a nuestra tecnología de captura de movimiento y queríamos contar con el actor más adecuado para interpretar ese papel, así como con todos los soldados y asesores militares que interpretan a distintos personajes. Las imágenes en bruto de las sesiones de captura de movimiento se traducen en una gran cantidad de datos que hay que comprimir para reproducirlas en la consola sin que el personaje pierda realismo al ser controlado por el jugador".

Para conseguir esto, Infinity Ward siguió el mismo método que emplean en las escenas cinemáticas los estudios de animación por ordenador, con la diferencia de que aquí estamos hablando de gráficos en tiempo real. "Obtenemos muchos datos durante las sesiones de captura de movimiento. Estos datos incluyen hasta el más mínimo detalle, como las arrugas o el movimiento de la piel alrededor de los labios cuando los personajes hablan o muestran emociones. Todos estos detalles forman parte de lo que podríamos llamar captura de movimiento 2.0". Aquí es donde Drobot se pone en plan técnico.

"Tenemos una tecnología llamada almacenamiento en caché LMB. Ampliamos los datos de las texturas para obtener la sensación de la piel y luego usamos mallas de alta fidelidad para reproducir todas las arrugas y los cambios de texturas. Duplicamos las superficies de las subdivisiones para el motor y usamos la misma tecnología que en las películas para adaptar las mallas a los datos sobre los que se aplican. Aplicamos esta tecnología sobre la marcha para asegurarnos de que obtenemos el mayor nivel de detalle posible y, cuando el personaje está lejos, reducimos el nivel de detalle para que el rendimiento no baje de 60 FPS. Esta es una técnica del cine de animación por ordenador que hemos integrado en el juego".

Renderizado espectral: visión más allá del espectro humano

La iluminación desempeña un papel esencial en Call of Duty: Modern Warfare y el motor debía tener la potencia suficiente para soportar la acción ante cualquier efecto del entorno. Esto incluye elementos visuales que se escapan al ojo humano. "Contamos con una tecnología que se llama renderizado espectral, de la cual me siento muy orgulloso. Por ejemplo, si observamos con condiciones de iluminación normales una imagen del nivel de la casa de Londres del modo Campaña, gran parte está en completa oscuridad. El ojo humano solo percibe las longitudes de onda de los colores primarios, es decir, rojo, verde y azul. No vemos luces infrarrojas ni ultravioletas. Pero, con el motor del juego, queríamos ver todos los espectros de la luz".

¿Significa esto que el juego puede renderizar luces infrarrojas aunque no sean visibles? Sí. "Queríamos que el juego fuese lo más realista posible. Por ejemplo, con un operador de alto nivel, el jugador puede usar las gafas de visión nocturna. Basta con activarlas para poder ver en la oscuridad. ¿Y qué es la visión nocturna? Es poder ver luces infrarrojas. Toda la iluminación del juego tiene el espectro infrarrojo". Dicho de otro modo, el juego se está ejecutando constantemente en infrarrojos por si activas la visión nocturna. Drobot menciona también otros efectos adicionales. "Hemos ido un paso más allá. También tenemos infrarrojo de barrido frontal, que cuenta con infrarrojos profundos, y otras formas de reaccionar de la luz. Tenemos luces con emisiones térmicas. Son luces con poco brillo, pero que desprenden mucho calor. También eso está en el juego".

Y no es un simple filtro de posprocesamiento, existen un par de diferencias. Drobot hace referencia a uno de los dispositivos de los operadores. "Si te fijas, en el tráiler se ven unos cuadrados brillantes. Todos los equipos de operaciones especiales del mundo tienen unos parches de infrarrojos que colocan en los accesorios y la ropa. Los usan para distinguir a los enemigos de los aliados cuando activan la visión nocturna". En pleno combate, puedes entrar en una habitación, y activar la visión nocturna para saber al instante quién es quién. "Con la visión normal, los parches apenas se aprecian, pero con la visión nocturna se ven perfectamente".

El motor no solo emplea estas técnicas de iluminación para la visión humana, también las aplica a otros elementos del juego. En el tráiler, durante las escenas de visión nocturna, las luces infrarrojas de las gafas proyectan e iluminan sombras. "Este tipo de luces infrarrojas se pueden acoplar a armas o a la cabeza y muestran más información en la vista de infrarrojos. Queríamos que el juego fuese lo más realista posible". Esto significa que en las misiones puede hacer el uso que quieras de las luces y jugar como quieras.

"En el nivel de la casa de Londres, puedes disparar a las luces y activar la visión nocturna. Pero esas mismas habitaciones siguen pareciendo reales con la iluminación natural, ya que las luces tienen filtros de reflejos que reproducen las condiciones que el jugador crea, como la visión nocturna o térmica. Se pueden usar de verdad. No son de pega. Son una parte más del juego". Los desarrolladores se encontraron con algo curioso al pretender alcanzar un nivel tan alto de realismo. La calidad de las imágenes de los dispositivos antiguos de visión nocturna era mucho peor que la de los sistemas modernos.

Distorsión auténtica: visión de menor calidad en dispositivos antiguos

Drobot nos explica que "los dispositivos de visión nocturna se crearon en la Segunda Guerra Mundial. Los francotiradores usaban fusiles con visión nocturna. Es interesante ver cómo ha evolucionado la tecnología a lo largo de los años y queríamos ofrecer al jugador distintas generaciones de estos dispositivos". ¿Y qué usan los operadores de alto nivel? "La versión más moderna y avanzada de las gafas de visión nocturna". En cambio, hay misiones en las que podrás usar dispositivos antiguos en los que la calidad de las imágenes no es precisamente perfecta. "Durante una misión, el jugador se puede encontrar con dispositivos de los años 60 y 70 del siglo pasado y somos capaces de reproducir su calidad con gran precisión".

Las miras de los fusiles también hacen uso de esta tecnología. "La distorsión de las imágenes que producen las lentes es la misma que en el mundo real. Gracias al posprocesamiento, se ve lo mismo que con los dispositivos y también se muestran los artefactos y las distorsiones".

Las imágenes térmicas también resultan esenciales a la hora de revelar aspectos de la trama del juego. Drobot nos enseña un mapa en desarrollo en el que se muestra una imagen de un dron que sobrevuela una base enemiga en el desierto durante el crepúsculo. "Se nota que ahí abajo está sucediendo algo, pero es difícil apreciar qué pasa exactamente. Se ve que hay fuego, pero poco más. Si activamos la visión térmica, la situación se entiende mucho mejor". Y no solo eso. Como explica Drobot, las señales térmicas permiten ver elementos del juego que normalmente pasarían desapercibidos. "Se ve claramente lo que acaba de suceder, qué vehículos acaban de apagar el motor, las huellas recién marcadas en la arena, tus aliados y tus enemigos".

Según la tecnología que uses, la calidad de la imagen refleja la época en la que esa tecnología se desarrolló. "La calidad de las imágenes térmicas es peor porque la resolución es inferior, la cantidad de datos que recibe la cámara es distinta. Si nos fijamos en imágenes del dron Predator desde 1996 hasta 2012 aproximadamente, veremos que son un poco borrosas. El ejército tiene que simplificar los datos para transmitirlos rápidamente por su red de satélites y los comprime en archivos jpeg".

En estos casos, el equipo de Drobot se dedicó a reducir la calidad de las imágenes para que fuese lo más parecida posible a la calidad real. "Dedicamos mucho tiempo a crear imágenes de baja calidad comprimiendo los rojos y los azules, formando cuadrados de artefactos. A esto lo llamamos el filtro "mierdero". Es curioso, pero no resulta tan sencillo hacer que algo tenga mal aspecto a propósito. Dedicamos mucho menos tiempo a que los filtros de profundidad de campo tengan buen aspecto que el que dedicamos a hacer ingeniería inversa con la compresión de datos para que el aspecto sea tan malo como el de las imágenes reales".

Gracias a esto, los diseñadores de Infinity Ward pueden especificar parámetros en los filtros de posprocesamiento del motor gráfico en función del aspecto de una imagen según el equipo usado en décadas pasadas para obtenerla.

Llevando al límite los polígonos.

Otra de las mejoras que el nuevo motor gráfico aporta a Modern Warfare es la iluminación volumétrica. A diferencia de otros juegos que usan los "rayos crepusculares" como si fuese una técnica muy avanzada, este hace algo distinto. Drobot nos lo explica. "En cada centímetro cúbico del aire que rodea al jugador hay algo. Polvo, arena, aerosoles, gases... Todo esto puede afectar a la visión y a la iluminación, pero también puede formar parte de la narrativa, puede indicar al jugador que ha pasado algo en un lugar concreto antes de que llegase. En este sentido, hemos querido ir un paso más allá y todas las luces del juego son volumétricas, son luces reales con luces volumétricas en su interior". No hay ninguna luz "de mentira".

"Nuestros grafistas tienen herramientas para cambiar la densidad del aire en cualquier parte del entorno. Puede que en un sótano haya muchas partículas de polvo. Las acciones del jugador y otros acontecimientos pueden cambiar esto. Si hay un ataque aéreo, la densidad del aire aumenta. Hemos experimentado con esas cosas para que la iluminación volumétrica sea una parte más de la partida, y que afecte a los gráficos y a la manera de jugar".

La última faceta del motor gráfico de la que nos quiere hablar Drobot son las mejoras en la geometría. El nuevo motor renderiza los objetos de una manera distinta. "Nos permite usar muchos más polígonos que antes". En las imágenes del tráiler en las que sale una multitud, cada una de las personas que hay frente a la embajada es una masa de triángulos.

"Antes no podíamos usar ni tantos triángulos ni tanta geometría. Gracias al nuevo sistema, ahora empleamos cinco veces más geometría por imagen que antes en las consolas. En los juegos anteriores de Call of Duty, cada imagen movía entre tres y cinco millones de polígonos. Hace poco, aumentamos el límite artificial que habíamos impuesto al motor del juego a 16 o 17 millones de polígonos por imagen. Hemos llegado a alcanzar cifras inimaginables, como 24 millones de triángulos por segundo, para asegurarnos de que todos los datos que habíamos obtenido estaban en el juego".

Detrás de todo esto hay muchas horas de trabajo y esfuerzo por parte de los increíbles equipos de Infinity Ward, que han diseñado todas estas funciones con el principal objetivo de que "cobren vida las secuencias, las partidas y todas las experiencias del juego que los jugadores van a ver y no olvidarán".

Ya se puede reservar el juego en las tiendas que participen y a través de CallofDuty.com.

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