| Artículos | 01 DIC 1995

Conceptos básicos de gráficos 3D

Tags: Histórico
Ramón Montero.

La generación de objetos tridimensionales con ordenador ha dejado de ser una actividad reservada a las grandes máquinas para entrar de lleno en el mundo de los PCs.

Todos los usuarios conocemos las exigencias de los programas que trabajan con gráficos. Hoy en día, incluso aquellos que solo utilizan aplicaciones de gestión, ya sea porque trabajen en Windows, o bien, porque las últimas versiones de los tratamientos de texto, bases de datos, hojas de cálculo, etc. incorporan características gráficas propias, han comprobado que la velocidad y la capacidad de almacenamiento se ve especialmente afectada cuando intervienen los gráficos en el trabajo de cada día, y eso que solo se trata de gráficos planos (bidimensionales o 2D).

El caso es que cuando hemos asumido que debemos trabajar en entornos gráficos 2D en igualdad de condiciones que los alfanuméricos, y hemos mejorado nuestras máquinas para que traten los iconos, los tipos de letras especiales, las fotos y las ilustraciones a velocidades que no impliquen esperas que afecten al rendimiento, vemos que están apareciendo aplicaciones capaces de tratar gráficos espaciales (tridimensionales o 3D), con mayores exigencias de equipamiento que las que manejan gráficos 2D.

Las mejoras en la velocidad de proceso, en las características de los sistemas de vídeo y en la capacidad de almacenamiento de los ordenadores actuales, ha permitido que las técnicas de tratamiento de gráficos 3D reservadas a las estaciones de trabajo, se vayan incorporando a los PCs a marchas forzadas. La viabilidad del trabajo con entidades 3D desde PCs se debe a la conjunción de los siguientes factores: a) la gran potencia de los últimos procesadores del mercado, como el Pentium o el PowerPC; b) la adopción del bus PCI como estándar en las tarjetas gráficas; c) la generalización de los entornos operativos de 32 bits; d) la aparición de coprocesadores gráficos con capacidades 3D; y e) la introducción de la especificación OpenGL en el entorno de los PCs.

Pero, al igual que ha ocurrido con otras tecnologías, la aparición de los gráficos 3D generados por ordenador en los entornos habituales de los usuarios de PCs, da lugar a que éstos se hagan muchas interrogantes al respecto.

¿Son fáciles de utilizar las 3D? ¿Van a sustituir las 3D a las 2D? ¿Tendremos que volver a renovar los equipos para trabajar con 3D? ¿Qué es un rendering? ¿Están surgiendo nuevos periféricos especializados para 3D?

Preguntas de este tipo (y otras muchas) serán aclaradas en una serie de artículos sobre gráficos 3D que se publicarán en números sucesivos de PC World. El lector interesado en las técnicas 3D debe asumir que trabajar con este tipo de objetos no supone aprender a utilizar un determinado programa, ya que al igual que pasa con otros tipos de objetos, los gráficos 3D tienen unas características propias, independientemente de los programas que los controlan, características que deben ser conocidas si se desea tratar con ellos de tú a tú.

El concepto 3D

En principio, todos sabemos lo que son los objetos tridimensionales. Existe una clara divisoria entre entidades puntuales o que no tienen dimensión (0D), lineales o con una dimensión (1D), superficiales o con dos dimensiones (2D) y espaciales o con tres dimensiones (3D).

En realidad, todos los objetos reales son tridimensionales, pero en algunos casos, es más práctico prescindir de alguna dimensión para simplificar el tratamiento de algunos objetos, y así, decimos que una cuerda tiene una longitud de 10 metros lineales (1D) o que un terreno tiene una superficie de 15 kilómetros cuadrados (2D), prescindiendo del grosor de la cuerda o de las irregularidades del terreno.

Esta clasificación dimensional de las cosas se da en la vida cotidiana, pero sobre todo, se produce especialmente en las áreas que suponen análisis científico, matemático y técnico, en las cuales, existen otras dimensiones distintas de las comentadas anteriormente, entre las que se encuentran las dimensiones fraccionarias (véase el artículo "Fractales" publicado en PC World nº 109, Abril de 1995), o las multidimensionales (4D, 5D, ...), e incluso las denominadas 2+1/2D por los programas de CAD. La cuestión es que cuando nos apartamos de la realidad, como es el caso de las aplicaciones informáticas, es útil restringir niveles dimensionales y simplificar el procesado de tratamiento de la información.

En una forma muy amplia, se podría decir que un gráfico 3D es cualquier imagen que parezca tridimensional, pero si afinamos un poco, la cosa no está tan clara.

Veamos unos ejemplos que nos aclaren mejor esta cuestión. Casi todos hemos jugado alguna vez al "comecocos", con el que nos movemos a través de un laberinto lleno de premios y trampas. Este juego se ejecuta en un nivel bidimensional, tanto en lo que respecta a su funcionamiento interno como a su visualización en la pantalla, lo que es suficiente para lograr los fines que se persiguen. El paso siguiente son las simulaciones 3D, y entre las simulaciones tridimensionales más sencillas y conocidas por todos, se encuentran los botones que presentan algunos programas de Windows con sensación de relieve, potenciada por la impresión de que se mueven cuando se pulsa sobre ellos. Pero las simulaciones 3D pueden alcanzar niveles especiales. Por ejemplo, la mayoría de los lectores habrán jugado o visto jugar al DOOM, en el cual, adoptamos la personalidad de un personaje que se mueve por los pasillos de un intrincado laberinto de apariencia tridimensional, pero que en realidad, no es más que un levantamiento en tiempo real de los recorridos correspondientes al mapa de un plano 2D (algo parecido al del comecocos), lo que proporciona la suficiente velocidad para que produzca esa sensación de movimiento rápido solamente en cuatro direcciones hacia delante, detrás, derecha o izquierda. Sin embargo, los lectores que hayan utilizado alguno de los simuladores de realidad virtual o alguno de los modernos juegos de luchadores que existen en las salas de juegos (como Virtual Fighter), habrán experimentado lo que es un espacio 3D verdadero controlado por un ordenador, gracias al cual, podemos realizar cualquier movimiento con la consiguiente visualización de la escena que le corresponde, eso sí, con una velocidad de ejecución y una calidad de visualización menor que en los casos anteriores.

Estos ejemplos nos permiten ver la diferencia entre las "verdaderas 3D" y las "simulaciones 3D", que según se acerquen más o menos a un espacio 2D ó 3D, podríamos denominar 2'27D, 2'643D o algo similar. Las simulaciones 3D sirven para dar una sensación espacial, más o menos buena, utilizando equipamientos y sistemas sencillos pero rápidos, y las verdaderas 3D proporcionan sensaciones espaciales similares a las que experimentamos cada día en nuestro entorno, utilizando métodos más complejos que afectan a su velocidad si no se utilizan equipamientos suficientemente potentes.

No hay que confundir las restricciones dimensionales de movimiento que se realizan para reducir la complejidad del proceso, de las que se deducen de las características físicas y/o biológicas del observador, ya que por ejemplo, sería absurdo que una persona pudiese volar, que un avión pudiese navegar por el fondo del mar, o que un submarino pudiese andar por los caminos, cuestiones fáciles de conseguir en los mundos generados por ordenador.

Tampoco hay que meter en el mismo saco a todo lo que hoy se denomina 3D, y así por ejemplo, cuando se habla de un sonido 3D, en realidad se refiere a un sistema de sonido envolvente, o cuando leemos sobre memorias RAM-3D, hay que relacionarlas con memorias diseñadas para acoplarse unas encima de otras (diferentes de las normales que se organizan en forma lineal), y no con las memorias 3DRAM, que veremos con más detalle en otro apartado.

Empezando por el principio

Existe u

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