En el mundo de los videojuegos, la optimización es el arte de aprovechar al máximo los recursos de un sistema, o visto de otra forma, de mejorar el rendimiento de tu juego. Es un vocablo que no debe faltar en el vocabulario de cualquier desarrollador. Se optimiza el código, los gráficos, los sonidos… en general, todo aquello admisible de ser optimizado.

En los juegos 3D, uno de los pilares de la optimización son los gráficos, por lo que la responsabilidad de esta labor recae en los artistas.

Las costuras

La base en la optimización de un modelo 3D reside en el número de polígonos (triangulares) y el número y tamaño de las texturas que utiliza. Por lógica, cuantos menos polígonos y menos texturas mejor. Pero también hay que tener en cuenta lo que yo llamo costuras de un modelo 3D. También se las conocen por splits, vertex splits, seams o descosidos. He oido a nuestro director de tecnología llamarlas cuñas (o falques en valenciano, según él, traducción de “wedge”, termino que vió usar en un artículo sobre gráficos de Microsoft Research).

Una costura se crea cuando dos polígonos:
A. No comparten el mismo grupo de suavizado (smothing groups o shading)
B. No comparten el mismo material.
C. No comparten las coordenadas de mapeado (UVW).
D. Mezcla de los anteriores.

Ampliar imagen

Una vez en el juego, una costura provoca que se dupliquen vértices para calcular las transformaciones. Por lo general, el número total de vértices reales suele ser mayor de lo que pensamos, y suele llegar a duplicarse o triplicarse. Generalmente es más importante evitar las costuras que ahorrar en memoria para texturas.

Buenas prácticas

Evitar las discontinuidades de las coordenadas UVW. En la siguiente imagen se muestra en rojo las costuras producidas por el mapeado de un personaje. Muchas costuras son evitables fusionando zonas y creando un figura continua, aunque suele ser más complicado recrear la textura. La mayoría de paquetes de edición 3D como 3DS Max o Maya disponen de herramientas avanzadas de edición UVW para este fin.

Reducir el número de materiales en una malla sólida. Lo ideal es utilizar un sólo material.

Unificar los grupos de suavizado. Es más complicado si se requieren esquinas definidas. Si se usan pocos polígonos, es más necesario jugar con los grupos de suavizado para evitar aberraciones en el sombreado. En ocasiones, es posible prescindir del sombreado si al objeto no le afecta la luz.

El flat shading es el peor de los casos y el modelo a evitar a no ser que se soporte específicamente. Por el contrario, el normal mapping evita el uso de los grupos de suavizado (y las costuras producidas por estos) y mejora considerablemente el acabado final.

Por último, conviene hacer coincidir costuras. Por ejemplo la costura producida por un grupo de suavizado y por las coordenadas UVW.

Eliminar nodos de geometría innecesarios

Aunque menos importante en la optimización de gráficos, puede llegar a representar un problema si no lo tenemos en cuenta.

Cada elemento de nuestro juego dispone de un nodo (o pivote), gracias al cual podemos acceder a él para moverlo, rotarlo, etc. Es deseable reducir el número de nodos en escena ya que esto afecta al rendimiento, aunque depende en última instancia de cómo funcione nuestro engine. Los programas de edición 3D suelen representan un nodo mediante un eje local.

Para reducir el número de nodos simplemente hay que unificar varias mallas en un único objeto. Por ejemplo, la rueda de un coche debe disponer de su propio nodo ya que debe girar de forma independiente (tendría una relación padre-hija con el resto del vehículo). Por el contrario, un retrovisor no requiere de un nodo propio y simplemente lo “fusionaríamos” con la carrocería (a no ser que deseemos que se desprenda en una colisión).

Bibliografía: GameDeveloper, July 2003

Tema:

Arte y 3D