[Artigo traduzido] EDGE: A brief History of 3D – Parte 1

Saudações, adultos e crianças.

Trago-lhes mais um artigo traduzido, desta vez direto do site da EDGE, conhecida como uma das melhores publicações sobre games que existe. É um texto muito bem escrito e detlahado falando sobre a evolução das técnicas utilizadas nos games tridimensionais, desde as mais primitivas até mais modernas. O artigo é grande, com cinco páginas, então eu dividirei pra não ficar um post muito longo. Como a tradução é apenas minha, pode eventualmente conter falhas, nesse caso, basta me mandarem um aviso que corrijo. Tudo na continuação do link.

O 3D que vemos em nossas TVs e monitores é uma mentira. Complexas misturas de segredos, mentiras e contornos que criaram do vazio matemático até alguma coisa no espaço. No fim das contas, os computadores ainda não tiveram a chance de simular uma ótica própria e mundos tão intricados quanto os nossos. Ao invés disso, os gráficos 3D em tempo real se desenvolveram ano após ano em um portifólio de técnicas e efeitos que são projetados para emular o mundo real. E agora eles estão finalmente se aproximando do objetivo – se você olhar o suficiente – a qualidade de fotografia.

Os processos por trás dos gráficos 3D são abstratos, exigindo um desencorajador conjunto de palavras para ser totalmente entendido. Mas as inspirações por trás deles são perfeitamente ligadas à realidade. Programadores têm cuidadosamente estudado o sutil jogo dos raios solares ao redor das sombras, o brilho delicado sobre o asfalto gasto ou o modo como a água brilha enquanto refrata a luz, para traduzi-los em código para trabalhar no hardware do período. São esses desenvolvimentos em incrementos que, passo a passo, animaram e articularam os mundos tridimensionais dos jogos, desde aqueles em Elite em 1984, até o Far Cry 2 de hoje.

Mesmo agora, entretanto, os princípios básicos que permitiram Stive Russel programar o PDP-1 para desenhar os maravilhosamente simples triângulos das naves de Spacewar, ainda se baseiam no princípio do 3D em tempo real, assim como a influência do modo como às televisões de raios catódicos mostram as imagens. Nossos gráficos 3D são feitos de um conjunto densamente interconectado de processos que foram desenvolvidos repetidamente, e em paralelo uns com os outros. As páginas seguintes detalham as técnicas que lideraram o desenvolvimento dos gráficos 3D e a maneira como afetam os jogos em si, de vetores perfeitamente brancos a superfícies texturizadas (textured surfaces), sombreamento suave (smooth shading) a luz e sombra cintilante (shimmering light and shadow).

Gráficos vetorizados em 2D

Quase todo mundo que estudou trigonometria na escola sabia que a matemática básica precisava representar e manipular formas geométricas desenhadas na folha de papel ou em uma tela de TV. Cada forma é representada por uma série de pontos, com a posição de cada um representado por dois números: sua localização horizontal ou X, ou sua localização vertical ou Y. Na matemática, esses são conhecidos como vetores 2D. Então, as formas são feitas conectando os vetores. Isso é como Spacewar, o primeiro videogame realmente interativo em tempo real, funcionava. Criado por Stive Russel e dois amigos que estudavam juntos no MIT em 1961, Spacewar rodava em um DEC PDP-1 com um monitor de raios vetorizados. O monitor trabalhava como se fosse uma espécie de osciloscópio, com o PDP enviando uma série de vetores junto com instruções de ligar e desligar os raios para pintar as linhas e formas que apareciam a cada quadro na tela.

Vetor: é um ponto no espaço definido como a distância da origem ao longo de cada eixo.

Wireframe 3D (aramado 3D)

Se os vetores de gráficos 2D são representados por dois pontos em um plano, 3D requer três, com um número extra representando a profundidade (a localização Z). Os cálculos para manipulá-los e projetá-los em um plano 2D tem sido compreendido por séculos, e de algumas maneiras, os jogos 3D eram inevitáveis assim que os computadores se tornassem poderosos o suficiente para manipular e mostrar pontos 3D o suficiente para representar um mundo virtual. Lançado em 1980, Battlezone da Atari foi o primeiro videogame totalmente tridimensional. Ele usava um monitor de raios vetorizados similar ao de Spacewar e, de fato, Asteroids da própria Atari, para mostrar tanques e um campo de batalha como simples contornos vetorizados. No fim das contas, o hardware, mesmo tendo um co-processador matemático customizado, podia apenas manipular um punhado de pontos a cada quadro.

Polígonos preenchidos

Enquanto muitos dos primeiros games em wireframe usavam monitores de raios vetorizados, o tubo de raios catódicos era muito mais comum entre os monitores até a tecnologia do Plasma e do LCD entrar em vigor. As telas CRT são baseadas nos desenhos formados por linhas, a imagem é formada por linhas de milhares ou milhões de pontos coloridos. Renderizando, ou “rasterizando”, polígonos nessas telas é um processo em que a imagem é “pintada”, ponto por ponto, enquanto a tela rastreia cada ponto em cada linha da tela, da esquerda para a direita, de cima para baixo. Computando os limites de cada polígono em cada linha rastreada, eles podem ser pintados com cor, de forma que eles pareçam sólidos. Isso ainda é usado atualmente no coração dos rasterzadores dos GPUs e como parte da família da linha Bresenham de desenhos algorítmicos, que determinam como os pontos podem representar linhas retas. Embora seu design de jogo atípico o impedisse de ser um sucesso, I Robot da Atari, lançado em 1983 é agora considerado o antepassado dos modernos videogames 3D, com seu uso de polígonos preenchidos e controle de câmera.

Por enquanto é só, mas vem mais por aí. Isso é o começo dos gráficos tridimensionais, assim que conseguir, vou postar as partes seguintes com as técnicas mais modernas. Abraços.

Andre V.C Franco/AvcF – Loading time.

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