Breath of the Wild o cómo Nintendo revolucionó la tecnología actual (Parte 1)

Analizamos los aspectos técnicos que definen la Trifuerza que compone el motor del título.

The Legend of Zelda: Breath of the Wild revolucionó la industria del videojuego. Siendo el mejor título del año pasado, la concepción del mundo abierto por parte de Nintendo marcó las pautas para entornos más interactivos gracias al portentoso motor que calza Breath of the Wild.

Aspectos gráficos y logradas físicas forman parte de la piedra angular del juego, un combinado que proporcionó una experiencia de gran profundidad gracias a las decenas de mecánicas que rompieron con los esquemas de los The Legend of Zelda predecesores. Los siguientes párrafos servirán para mostrar parte de estas virtudes técnicas, una auténtica Trifuerza que compone la puntera tecnología que goza el título.

Debido a la cantidad de aspectos que componen el motor de Breath of the Wild, dividiremos en dos este análisis para tratar el máximo de aspectos posibles. De esta forma, la primera parte servirá para dar a conocer el poderoso sistema de iluminación que goza el juego, mientras que la segunda ahondará en aspectos como las físicas, el sonido y las animaciones.

Especial mención antes de lanzarnos al meollo a @brainchildlight, quien en Twitter ha ido desgranando los aspectos técnicos los cuales mencionaremos, no en su totalidad, en el presente artículo. Os recomendamos encarecidamente visitar su perfil social, donde encontraréis en mayor profundidad un completísimo análisis de los muchos aspectos técnicos que inundan Breath of the Wild.

Iluminación

Uno de los causantes de las bellas estampas que proporcionan cada paraje en Breath of the Wild. Nintendo ha creado un motor capaz de recrear con realismo reflejos, oclusión y otros más aspectos de la luz.

Por ejemplo, el subsurface scattering o SSS (mecanismo que permite que se filtre la luz en objetos translúcidos, interactuando en función del material, la superficie, la intensidad de la luz…) permite que la parte inferior de estas plantas modifique su brillo en función de cómo incide la luz del sol:

Así como este efecto también está presente para fuentes locales de luz, no solo globales como el sol y la luna:

Este efecto también puede apreciarse en las carpas de las zonas de descanso donde el motor calcula, en función del momento del día y la iluminación, la opacidad de algunos materiales translúcidos como la tela, superponiendo multitud de capas para aproximar la transferencia de luz a través de estas superficies. De esta forma, conforme la opacidad disminuye mejor puede apreciarse la luz traspasando estos objetos:

Otra cualidad a nivel local del motor es la recreación de los reflejos. Un ejemplo es el de las armas elementales, las cuales actúan como emisores de luz. También útiles como antorchas improvisadas en zonas oscuras, el reflejo de su luminosidad en los objetos está condicionado por la reflectancia de los materiales:

Además de que también se ve condicionada por la forma de los mismos. Por ello, mientras que en superficies planas la difusión de luz es uniforme, en barriles la reflectancia está condicionada por el ángulo con el que se ilumina:

Este comportamiento local se identifica en ciertos materiales como un híbrido entre la imagen especular (el reflejo en, por ejemplo, un espejo donde los rayos de luz incidentes se reflejan con un ángulo igual al de incidencia, es decir, perpendiculares) y el SSR o Screen Space Reflections (efecto de post-procesado que altera la apariencia de los objetos en la superficie de los materiales).

Ejemplo de SSR en Unreal Engine 4

De esta forma, superficies como las de los santuarios (de las pocas en Breath of the Wild que permiten este grado de reflexión) son un buen ejemplo para apreciar este efecto:

Este mecanismo se ve superpuesto con el filtro SSAO o screen space ambient occlusion, técnica que aproxima el efecto de la oclusión ambiental (cómo de expuesta está una zona a la luz ambiental) en tiempo real sin necesidad de pre-procesado de la imagen ni tiempos de carga.

Ver las imágenes de origenImagen comparativa entre la aplicación o no del SSAO

El motor de Breath of the Wild se vale de estos dos mecanismos, SSAO y SSR, de forma simultánea en una misma imagen a la hora de calcular los reflejos, empleando el último los cálculos previos realizados por el SSAO para incluirlos en la reflexión de los objetos:

Como último detalle, algunos objetos recurren a más de dos técnicas simultáneas de iluminación, como por ejemplo los bloques metálicos en los santuarios. Estos objetos se basan en tres herramientas para reflejar aquella luz que les llega de forma indirecta: SSR, captura bidimensional y cálculos específicos para la reflexión en la superficie de dicho objeto:

Analizando desde un punto de vista más global, la complejidad del motor de iluminación en Breath of the Wild permite tratar aspectos como la radiosidad de forma natural y efectiva. Un ejemplo puede ser el grado global de iluminación en el entorno, donde en base a la distancia de la cámara respecto de la zona expuesta a la luz, el motor calcula cómo de expuesto se está a la misma:

El cielo es también uno de los grandes protagonistas dentro de la iluminación. Cabe destacar su fidelidad en momentos como el atardecer, donde la dispersión de Raileigh (fenómeno natural causante de, por ejemplo, el enrojecimiento del cielo en la puesta del sol) es fielmente recreado en el juego en base a la distancia del Sol en el horizonte. Este fenómeno también se ve representado en la nieve, la cual refleja en base a la luminosidad ambiente:

O el agua, donde mejor puede apreciarse este efecto:

Finalmente, la oclusión ambiental también afecta a las sombras, creadas dinámicamente y que se muestran más cuanta más grado de luminosidad hay:

La dispersión de Raileigh también se superpone en ciertos casos con la difusión de Mie, ocasionada por partículas esféricas en suspensión como por ejemplo las nubes. Un ejemplo son las estrellas, ocultas por el sol y en parte por la difusión de Mie, apareciendo cuando el motor detecta un grado de irradiancia menor a uno dado:

Concluimos el apartado con los rayos de luz, los cuales se dispersan por la presencia de obstáculos en su trayectoria. El siguiente ejemplo muestra este efecto, así como se detecta que los rayos son completamente independientes del punto de vista y dinámicos con el foco de luz, hecho debido a un sistema de iluminación volumétrico:

Este efecto puede combinarse con la difusión de Mie en zonas húmedas, donde los rayos filtrados por los árboles interactúan con la neblina característica de este entorno. De nuevo, cada rayo interactúa por sí mismo con la niebla, al igual que en el anterior caso:

Como detalle, la niebla en Breath of the Wild parece poseer volumen. Esto es debido a su renderizado dentro de los shadow volumes, técnica empleada en gráficos tridimensionales que añade sombras a escenas previamente renderizadas. De esta forma, la niebla recibe los rayos de luz, foco lumínico que en combinación con esta técnica induce este efecto:

Ver las imágenes de origenEjemplo de shadow volumes, donde las sombras se originan a partir de un foco de luz mediante proyecciones cónicas de los objetos

A modo de curiosidad, partículas como la nieve son renderizadas como pequeñas partículas de luz en lugar de objetos. Esto induce el efecto de parecer estar reflejando la luz. Además, dichas partículas pueden ser focos de luz, variando la radiosidad de las mismas en función del ángulo de la cámara al estar renderizadas en 3D:

Con esto, concluimos el extenso apartado de iluminación en Breath of the Wild. No habiendo tratado todos los aspectos, de nuevo os recordamos que podéis visitar las redes sociales del autor de estas capturas, en las cuales encontraréis en mayor profundidad lo que hemos tratado.

¡Y no olvidéis que esto es un primer aperitivo del extenso apartado gráfico del título! En breve encontraréis en la web la segunda entrega, con la cual concluiremos este análisis sobre la Trifuerza técnica en Breath of the Wild.

Comentarios
  1. 2.
    Madre mía. La verdad es que es tremendo todo. Tanto el artículo por su nivel (es para leerlo con tranquilidad porque hay mucha miga) como por todo lo que encierra este Zelda. Recuerdo a alguien que cuando se lo enseñé dijo "los gráficos son muy simples ¿No?", debería pasarle este artículo para que vea lo que realmente esconde.
    Es justo lo que pasa con las obras maestras, que parecen simples pero su complejidad es muy alta en cuanto rascas la superficie.
    Zelda además hace simple lo complejo. Tener un mundo que "funciona" y es coherente siempre con esas reglas. Por eso hay gente que usa combinaciones sorprendentes y que funcionan perfectamente.
    Supongo que los siguientes artículos hablarán de otros aspectos y a pesar de que todos nos hemos fijado en muchas cosas cuando las pongamos juntas va a salir algo sorprendente.
    Y luego el diseño del mundo, todo eso de cómo poner los elementos de interés de forma que te distraen de otros objetivos y se asoman por las lomas para que gires... buf... Es la leche.
    6.
    Doble post pero es para que me respondais.
    El contenido del artículo es muy bueno y no tengo queja, sí WiiU y Switch pueden hacer eso todo junto, perfecto ;)
    Pero el título del artículo... ¿realmente ha revolucionado la tecnología actual? ¿no se usan esas técnicas en otros títulos de la competencia en PC y otras consolas desde hace tiempo? Lo digo porque me están llegando críticas diciendo que de revolución nada. A lo mejor es que os habéis pasado en los términos XD
    Mis respetos por adelantado, que no quiero tirar por tierra el trabajo ya que el interior del artículo es oro ;)
    Gracias ;)
    8.
    Quizá se use la tecnología, pero la forma en que todo se integra en este juego va a ser -ya lo es- imitadísima, y eso es síntoma de revolución.
    Igual es que pica fuera de Nintendo que se hayan cascado el que para muchos es el mejor juego de la historia.
    9.
    El problema es que como dice Dee se quedan en el título y luego cuando leen ven que todos esas técnicas ya se usaban en PC. Por eso no ven revolución y ven "peloteo", literal.
    Quizá habría que ver si todo eso realmente está junto en un solo juego además de todas las demás cosas como el motor de físicas, el tiempo, etc.
    Lo que hace Nintendo siempre es coger tecnologías probadas y usarlas de otro modo. Ése es el valor de este Zelda, cómo reinterpreta el género a su manera para demostrar que se puede hacer algo diferente.
    Qué difícil se me hace ser muy crítico con ZeldaBOTW, cuando a mi me parece todo fantástico.
    10.
    Ayer justo me pasó... estás tan metido en la experiencia que cuando paras un poco a admirar el paisaje empiezas a ver detalles que sobrecogen...
    Como por ejemplo las pequeñas hojas de césped flotando en la dirección del viento :OO:
    11.
    Y los charcos de agua que se hacen en ciertos sitios cuando llueve y luego se secan cuando sale el sol.
    El brillo de la hierba mojada o a la luz de la luna.
    La hierba.
    La hierba de este juego es colosal.