Mundo tridimensional: cómo funcionan los gráficos en una computadora

¿Cómo funcionan los gráficos 3D en los videojuegos?

Los videojuegos son una maravillosa creación de la tecnología moderna que nos permite explorar mundos complejos y visualmente atractivos desde la comodidad de nuestras pantallas. Pero, ¿alguna vez te has preguntado cómo se generan esas impresionantes imágenes en tres dimensiones? Aunque parezca magia, son el resultado de un proceso de renderización que transforma complejas escenas tridimensionales en imágenes 2D que vemos en nuestros dispositivos.

El fenómeno que observamos como gráfico 3D no es más que la ilusión creada mediante la proyección de imágenes 2D. Incluso en tecnologías avanzadas como la realidad virtual, lo que vemos son imágenes ligeramente desfasadas que engañan a nuestro cerebro para percibir profundidad y tridimensionalidad. Pero, vamos a sumergirnos un poco más en cómo se logran estas representaciones dentro del mundo de los videojuegos.

¿Qué papel juegan los polígonos en los gráficos 3D?

Los polígonos son los ladrillos fundamentales para construir mundos 3D en las computadoras. En lugar de representar cada curva y superficie con precisión infinita, los objetos se modelan utilizando estos polígonos, que usualmente son triángulos. ¿Y por qué triángulos? Porque cualquier forma en el espacio 3D puede descomponerse en triángulos, los cuales son mucho más fáciles de manejar y procesar por las computadoras.

• En juegos como "The Legend of Zelda: Ocarina of Time", de la Nintendo 64, podemos observar que los elementos, como el terreno y los personajes, están compuestos de polígonos. A pesar de que sus gráficos pueden parecer básicos comparados con los estándares actuales, sientan las bases para la evolución del diseño 3D.

El terreno, los árboles y personajes como Link se crean utilizando estas técnicas. Las curvas suaves no se representan exactamente sino que se aproximan con líneas rectas, que son los bordes de los triángulos. Este método simplifica el proceso mientras se mantiene un nivel aceptable de detalle y realismo.

¿Cómo se determinan las posiciones en un espacio 3D?

Un sistema de coordenadas es esencial para definir la posición de los objetos en el espacio tridimensional. Cada vértice de un polígono tiene coordenadas que determinan su posición exacta en el sistema tridimensional. Los ejes X, Y, y Z definen este mundo digital.

¿Cómo se crean los personajes y objetos?

El modelado 3D empezaría con la definición de una serie de vértices y aristas:

1. Vértices: son los puntos en el espacio donde convergen los bordes de los poliedros. Estos puntos tienen coordenadas que les dicen a la computadora dónde deben estar en el espacio
2. Aristas: actúan como líneas que conectan los vértices, formando las caras del objeto.
3. Caras: generalmente triangulares, son las superficies que compilan todos los vértices y aristas en un objeto tridimensional visible.

Por ejemplo, al diseñar una bota de un personaje, uno podría comenzar dibujando triángulos sencillos y luego modelar detalles más complejos para que se asemeje a una bota real.

¿Cómo se almacenan y manipulan estos datos?

La posición de cada vértice se almacena como un punto con una triple coordenada (X, Y, Z). Así, las computadoras pueden manipular fácilmente estos elementos para escalar, rotar o trasladar modelos completos durante la ejecución del juego.

Supongamos que tenemos un punto en (0, 0, 0) como origen. Si deseamos dibujar algo como una bota, podríamos definidamente posicionar cada parte relativa a este origen utilizando coordenadas como (5, 5, 5) o cualquier otra que dimensione nuestro objeto en el terreno virtual.

Ejemplo práctico

Imagina que queremos crear un triángulo en nuestro mundo tridimensional. Podemos unir puntos con coordenadas (1, 0, 0), (5, 5, 5), y (1, 10, 10). Estas coordenadas indican las posiciones exactas de los vértices que luego se conectarán para formar nuestro polígono.

En resumen, los gráficos 3D son una compleja interacción de matemáticas y tecnología. Cada elemento que vemos y experimentamos en los videojuegos está intrínsecamente vinculado a cómo las coordenadas y polígonos se organizan en un espacio 3D para finalmente proyectarse como una imagen 2D en nuestras pantallas. Conocer estos fundamentos no solo te permite apreciar más los videojuegos, sino que también abre las puertas a comprender cómo la tecnología moldea nuestras experiencias digitales diarias.