Abriendo nuevos horizontes | Las nubes alcanzan un nuevo nivel en Horizon Forbidden West: Burning Shores

El mundo de Horizon es inmenso y majestuoso, repleto de paisajes exuberantes coronados de cielos en apariencia infinitos. Cuando el equipo de Guerrilla empezó a crear este mundo, los desarrolladores de varias disciplinas estuvieron sopesando cómo aportarle un nivel de vida que resultara inmersivo. Para el equipo de efectos atmosféricos, esto implicaba poblar los cielos de nubes realistas. 

Este trabajo ya había evolucionado con Horizon Forbidden West. Y ahora, en Burning Shores, Aloy surcará un cielo aún más alucinante y realista que nunca. 

El método  

“Cuando pensamos en un horizonte, imaginamos una extensión inmensa como el mar abierto, y que el sol y las nubes lo tocan a alguna distancia inconmensurable”, cuenta Andrew Schneider, principal artista de FX en Guerrilla. “Los juegos de mundo abierto plantean a los desarrolladores desafíos similares, metafóricamente. ¿Cómo conseguir que el jugador se sienta en un entorno que puede ser infinito?”. 

Una cosa era formular la pregunta, pero otra distinta era descomponerla en tareas técnicas. 

A principios de la década de 2010, los largometrajes y los efectos visuales de animación empezaron a usar renderizado volumétrico para crear nubes. En el caso de los videojuegos, esta técnica tardaba demasiado en renderizar con resultado de calidad para velocidades de fotogramas interactivas, pero los desarrolladores sabían que tenía el potencial de revolucionarlo todo.

Las innovaciones en hardware supusieron un cambio. En el nexo de PlayStation 4, en 2015, Andrew unió fuerzas con Nathan Vos, principal programador técnico de Guerrilla. Juntos desarrollaron el sistema de nubes volumétricas de mundo abierto y alta eficiencia que puede disfrutarse en Horizon Zero Dawn. Las elaboradas nubes servían de bello y esperanzador marco al mundo de Aloy. Integraba cambios en la hora del día y animaciones realistas, lo que creaba la ilusión de un mundo que vivía y respiraba. 

Esto sentó las bases sobre las que el equipo construyó Horizon Forbidden West. 

La evolución 

En los videojuegos, las nubes pueden transmitir un estado de ánimo. Junto a la abundancia de verdor, aguas cristalinas y riscos escarpados, las nubes de Horizon siembran el mundo de emociones. Para conseguirlo, no basta con poner unas volutas blancas sobre la cabeza de Aloy. Necesitan movimiento, variedad y definición. 

“Para inspirarnos, buscamos a artistas pertenecientes al luminismo, como Albert Bierstadt, el pintor del siglo XIX. Estos pintores dominaban la interacción entre las nubes y la tierra bajo ellas, usando la luz y los detalles para crear espacio, lo que resultaba en pinturas de paisajes dramáticas.   

Tormenta en la Sierra Nevada, de Albert Bierstadt, 1870

“Para reproducir este efecto en 3D, tuvimos que desarrollar un método para modelar nubes. Para Horizon Zero Dawn, exploramos varios métodos para crear paisajes de nubes. Los vóxeles son bloques con los que se pueden construir nubes volumétricas en 3D. Creamos un simulador de nubes y experimentamos con el renderizado de datos de vóxeles tridimensionales en tiempo real”. 

“Pero tecnológicamente era demasiado pronto para esto”, recuerda Andrew. “El hardware y el software no estaban lo suficientemente desarrollados. Así que nos conformamos con modelar nubes centrándonos en la eficiencia en el renderizado, que daba unos resultados de alta calidad, pero con más esfuerzo de modelado que simulación”. 

La solución fue pintar capas fijas de nubes, en lugar de formaciones individuales. Pero este proceso necesitaba ampliarse para que admitiera la inclusión de monturas voladoras en Horizon Forbidden West. 

Para la secuela, Andrew y Nathan mejoraron la calidad de renderizado del sistema base usado en Zero Dawn, ampliándolo para admitir una nueva nube parecida a la niebla que el jugador podía atravesar al volar a baja altitud. Esto permitió el uso de efectos atmosféricos increíbles, como una supertormenta con un siniestro movimiento de vórtice y efectos de iluminación internos. Ahora, las nubes eran un personaje en sí mismas, rugiendo con tensión atmosférica. 

El nuevo desafío técnico 

Naturalmente, el siguiente paso era seguir innovando con este sistema en Horizon Forbidden West: Burning Shores. Para la expansión, el equipo ha mejorado la experiencia usando tecnología de vóxeles, entre otros muchos avances técnicos en todo el mundo.  

“Los sistemas de nubes que desarrollamos para Horizon Zero Dawn y Horizon Forbidden West eran rápidos, porque no almacenaban las nubes como objetos 3D, sino como instrucciones para crear nubes 3D a partir de información 2D limitada. PlayStation 5 puede gestionar conjuntos de datos más extensos. De modo que, tras el cierre de Forbidden West, nos pusimos a crear un prototipo de renderizador de nubes de vóxeles que pudiera dar la talla con nuestros estándares de calidad, y que permitiera al jugador volar a través de formaciones de nubes muy detalladas. 

Conseguir un equilibrio entre el rendimiento y la calidad, cuando el jugador puede estar en tierra y en el cielo fue un desafío muy ambicioso. No obstante, el prototipo mereció la pena: generó resultados dinámicos y densos en altitudes bajas y elevadas, una hazaña que logramos con esfuerzo y con la gran potencia de PlayStation 5. 

Pero construir una sola nube distaba mucho de crear todo un paisaje de ellas. 

Andrew ideó lo que llamaba “Frankennubes”, grandes formaciones nubosas que permitían que pudiéramos tratar el cielo como lo haría un modelador de terreno sobre un paisaje. De este modo, el paisaje de nubes era tanto un elemento de fondo como un entorno explorable. 

Para que esto funcionara a la escala de Burning Shores, un equipo de asalto de Guerrilla aceptó el desafío de volar a través de las nubes, la auténtica prueba de rendimiento y calidad. Andrew se unió a Nathan, y trajo a Hugh Malan, un programador técnico principal sénior.

El primer obstáculo con el que se toparon fue extremadamente técnico: ¿cómo gestionar semejante cantidad de datos de vóxeles volumétricos? 

“Hugh y yo aplicamos la estrategia ‘divide y vencerás’. Desarrollé un método para tomar datos de vóxeles de bajo detalle y añadir detalles durante el renderizado. Entretanto, Hugh se dedicó a comprimir los datos para poder acceder a ellos más rápidamente desde la memoria. Entre ambos procesos, conseguimos que el renderizado de nubes de vóxeles volumétricos fuera exponencialmente más rápido”. 

“Pero aún no era suficientemente rápido”, recuerda Andrew. “La parte más costosa del proceso era calcular la iluminación de las nubes, que ya de por sí era complicada. Para sortear esto, Nathan ideó un método para reducir el tiempo de renderizado a una velocidad que serviría tanto para velocidades de fotogramas normales y altas”. 

“Esta fue una de esas raras situaciones en las que una optimización redundó en un mejor resultado visual. Nos permitió proyectar sombras entre nubes a distancias mucho más largas, lo que incrementaba el realismo. En este punto, contábamos con un método para renderizar nubes volumétricas desde el suelo y en el aire, estando justo a su lado”. 

El segundo desafío era el equilibrio. “Los ingenieros de gráficos en tiempo real siempre están a vueltas con el equilibrio entre calidad y rendimiento”, prosigue Andrew. “Normalmente la calidad supone un coste en lo que respecta a procesamiento. Por eso, cada vez que mejoramos la calidad de nuestras nubes, tenemos que hacerlo de modo que cueste lo mismo o menos que el sistema de nubes actual”. 

Para dar con este equilibrio, James McLaren, programador técnico principal sénior e ingeniero de gráficos, ayudó al equipo a entender cómo se comportaba el código a bajo nivel en el propio hardware de PlayStation. Sus conocimientos les permitieron aprovecharlo al máximo para optimizar el código para la consola. “La contribución de James fue fundamental en los primeros compases del desarrollo, lo que permitió a Guerrilla llegar más lejos durante la producción”, rememora Andrew.  

Finalmente, las piezas encajaron para que el jugador pudiera disfrutar del increíble sentimiento de surcar un paisaje de nubes tan preciso y variado como la tierra a sus pies. Todo a lomos de su Alasol. 

Lo que aguarda en Burning Shores 

Cuando se dirija a las Orillas Ardientes, Aloy se topará con máquinas y rostros familiares. Pero también descubrirá nuevas formas de explorar su mundo. 

“Era importante que la experiencia resultara divertida y disfrutable por sí misma, aparte del juego principal. Las nubes no son solo un escenario inmersivo, sino un paisaje explorable por derecho propio. Entre las nubes, los jugadores podrán explorar túneles, cuevas y otras sorpresas que hacen de volar una actividad divertida”, afirma Andrew. 

“Lo mejor es que la experiencia variará en función de dónde decidáis poner a prueba estas funcionalidades. A medida que el día avanza, irán cambiando la cualidad y la dirección de la luz, ocultando y revelando algunas de estas funcionalidades y modificando las sensaciones que transmiten cada viaje. 

Y no queremos desvelar nada, pero esperamos que no os den miedo los relámpagos”.