En los videojuegos 3D , un sistema de cámara virtual tiene como objetivo controlar una cámara o un conjunto de cámaras para mostrar una vista de un mundo virtual 3D . Los sistemas de cámaras se utilizan en videojuegos donde su finalidad es mostrar la acción en el mejor ángulo posible; De manera más general, se utilizan en mundos virtuales 3D cuando se requiere una vista en tercera persona.
A diferencia de los cineastas, los creadores de sistemas de cámaras virtuales tienen que lidiar con un mundo interactivo e impredecible. No es posible saber dónde estará el personaje del jugador en los próximos segundos; por tanto, no es posible planificar los planos como lo haría un cineasta. Para solucionar este problema, el sistema se basa en determinadas reglas o inteligencia artificial para seleccionar los disparos más adecuados.
Existen principalmente tres tipos de sistemas de cámaras. En los sistemas de cámara fija , la cámara no se mueve en absoluto y el sistema muestra el personaje del jugador en una sucesión de tomas fijas. Las cámaras de seguimiento , por otro lado, siguen los movimientos del personaje. Finalmente, los sistemas de cámaras interactivas están parcialmente automatizados y permiten al jugador cambiar directamente la vista. Para implementar sistemas de cámaras, los desarrolladores de videojuegos utilizan técnicas como solucionadores de restricciones , scripts de inteligencia artificial o agentes autónomos .
En los videojuegos, "tercera persona" se refiere a una perspectiva gráfica representada desde una distancia fija detrás y ligeramente por encima del personaje del jugador. Este punto de vista permite a los jugadores ver un avatar más caracterizado y es más común en juegos de acción y juegos de acción y aventuras . Los juegos con esta perspectiva suelen utilizar audio posicional, donde el volumen de los sonidos ambientales varía según la posición del avatar. [1]
Existen principalmente tres tipos de sistemas de cámara en tercera persona: los "sistemas de cámara fija" en los que las posiciones de la cámara se establecen durante la creación del juego; los "sistemas de cámara de seguimiento" en los que la cámara simplemente sigue al personaje del jugador; y los "sistemas de cámaras interactivas" que están bajo el control del jugador.
Con un sistema de cámara fija, los desarrolladores establecen las propiedades de la cámara, como su posición, orientación o campo de visión , durante la creación del juego. Las vistas de la cámara no cambiarán dinámicamente, por lo que siempre se mostrará el mismo lugar bajo el mismo conjunto de vistas. Los juegos que utilizan cámaras fijas incluyen Grim Fandango (1998) y los primeros juegos de Resident Evil y God of War . [2]
Una ventaja de este sistema de cámara es que permite a los diseñadores del juego utilizar el lenguaje cinematográfico , creando ambiente a través del trabajo de cámara y la selección de tomas. Los juegos que utilizan este tipo de técnica suelen ser elogiados por sus cualidades cinematográficas. [3] Muchos juegos con cámaras fijas utilizan controles de tanque , mediante los cuales los jugadores controlan el movimiento del personaje en relación con la posición del personaje del jugador en lugar de la posición de la cámara; [4] esto permite al jugador mantener la dirección cuando cambia el ángulo de la cámara. [5]
Las cámaras de seguimiento siguen a los personajes desde atrás. El jugador no controla la cámara de ninguna manera; por ejemplo, no puede girarla ni moverla a una posición diferente. Este tipo de sistema de cámara era muy común en los primeros juegos 3D como Crash Bandicoot o Tomb Raider ya que es muy sencillo de implementar. Sin embargo, existen varios problemas al respecto. En particular, si la vista actual no es adecuada (ya sea porque está ocluida por un objeto o porque no muestra lo que le interesa al jugador), no se puede cambiar ya que el jugador no controla la cámara. [6] [7] [8] A veces este punto de vista causa dificultad cuando un personaje gira o se para de cara a una pared. La cámara puede dar tirones o terminar en posiciones incómodas. [1]
Este tipo de sistema de cámara es una mejora con respecto al sistema de cámara de seguimiento. Mientras la cámara sigue siguiendo al personaje, se pueden cambiar algunos de sus parámetros, como su orientación o distancia al personaje. En las consolas de videojuegos , la cámara suele controlarse mediante un dispositivo analógico para proporcionar una buena precisión, mientras que en los juegos de PC suele controlarse mediante el ratón . Este es el caso de juegos como Super Mario Sunshine o The Legend of Zelda: The Wind Waker . Los sistemas de cámaras totalmente interactivas suelen ser difíciles de implementar de la forma correcta. Así, GameSpot sostiene que gran parte de la dificultad de Super Mario Sunshine proviene de tener que controlar la cámara. [9] The Legend of Zelda: The Wind Waker tuvo más éxito en eso: IGN calificó el sistema de cámara como "tan inteligente que rara vez necesita corrección manual". [10]
Uno de los primeros juegos en ofrecer un sistema de cámara interactiva fue Super Mario 64 . El juego tenía dos tipos de sistemas de cámara entre los cuales el jugador podía cambiar en cualquier momento. El primero era un sistema de cámara de seguimiento estándar, excepto que estaba impulsado en parte por inteligencia artificial . De hecho, el sistema era "consciente" de la estructura del nivel y por tanto podía anticipar determinados disparos. Por ejemplo, en el primer nivel, cuando el camino hacia la colina está a punto de girar a la izquierda, la cámara automáticamente comienza a mirar también hacia la izquierda, anticipando así los movimientos del jugador. El segundo tipo permite al jugador controlar la cámara en relación con la posición de Mario . Al presionar los botones izquierdo o derecho, la cámara gira alrededor de Mario, mientras que presionar hacia arriba o hacia abajo acerca o aleja la cámara de Mario. [11] [12]
Existe una gran cantidad de investigaciones sobre cómo implementar un sistema de cámara. [13] La función de un software de resolución de restricciones es generar la mejor toma posible dado un conjunto de restricciones visuales. En otras palabras, al solucionador de restricciones se le asigna una composición de toma solicitada como "muestre este personaje y asegúrese de que cubra al menos el 30 por ciento del espacio de la pantalla". Luego, el solucionador utilizará varios métodos para intentar crear una toma que satisfaga esta solicitud. Una vez que se encuentra una toma adecuada, el solucionador genera las coordenadas y la rotación de la cámara, que luego pueden ser utilizadas por el renderizador del motor gráfico para mostrar la vista. [14]
En algunos sistemas de cámaras, si no se puede encontrar una solución, se relajan las restricciones. Por ejemplo, si el solucionador no puede generar una toma en la que el personaje ocupe el 30 por ciento del espacio de la pantalla, podría ignorar la restricción de espacio de la pantalla y simplemente asegurarse de que el personaje sea visible. [15] Dichos métodos incluyen alejar el zoom.
Algunos sistemas de cámara utilizan guiones predefinidos para decidir cómo seleccionar la toma actual para escenarios de tomas comúnmente vistos llamados modismos cinematográficos. Normalmente, el script se activará como resultado de una acción. Por ejemplo, cuando el personaje del jugador inicia una conversación con otro personaje, se activará el guión de "conversación". Este script contendrá instrucciones sobre cómo "filmar" una conversación de dos personajes. Por lo tanto, las tomas serán una combinación de, por ejemplo, tomas por encima del hombro y tomas en primer plano . Estos enfoques basados en scripts pueden cambiar la cámara entre un conjunto de cámaras predefinidas o depender de un solucionador de restricciones para generar las coordenadas de la cámara para tener en cuenta la variabilidad en el diseño de la escena. Drucker propuso por primera vez este enfoque escrito y el uso de un solucionador de restricciones para calcular cámaras virtuales. [16] Investigaciones posteriores demostraron cómo un sistema basado en scripts podría cambiar automáticamente las cámaras para ver conversaciones entre avatares en una aplicación de chat en tiempo real. [17]
Bill Tomlinson utilizó un enfoque más original para abordar el problema. Ideó un sistema en el que la cámara es un agente autónomo con personalidad propia. El estilo de los planos y su ritmo se verán afectados por su estado de ánimo. Por lo tanto, una cámara feliz "cortará con más frecuencia, pasará más tiempo en primeros planos, se moverá con un movimiento saltarín y en picado e iluminará brillantemente la escena". [18]
Si bien gran parte del trabajo anterior en sistemas automatizados de control de cámaras virtuales se ha dirigido a reducir la necesidad de que un humano controle manualmente la cámara, la solución Director's Lens calcula y propone una paleta de tomas de cámara virtuales sugeridas, dejando que el operador humano haga la creatividad. selección de tiro. Al calcular las tomas de cámara virtuales sugeridas posteriores, el sistema analiza las composiciones visuales y los patrones de edición de tomas grabadas anteriormente para calcular tomas de cámara sugeridas que se ajusten a convenciones de continuidad, como no cruzar la línea de acción, hacer coincidir la ubicación de los personajes virtuales para que parezcan verse. entre sí a través de cortes, y favorece aquellos planos que el operador humano había utilizado previamente en secuencia. [19]
En 2010, Microsoft lanzó Kinect como un dispositivo periférico híbrido de escáner 3D / cámara web que proporciona detección de cuerpo completo de jugadores de Xbox 360 y control manos libres de las interfaces de usuario de videojuegos y otro software de la consola. Esto fue posteriormente modificado por Oliver Kreylos [20] de la Universidad de California, Davis en una serie de videos de YouTube que lo mostraban combinando Kinect con una cámara virtual basada en PC. [21] Debido a que Kinect es capaz de detectar un rango completo de profundidad (a través de visión estéreo por computadora y luz estructurada ) dentro de una escena capturada, Kreylos demostró la capacidad del Kinect y la cámara virtual para permitir la navegación desde un punto de vista libre en el rango de profundidad. profundidad, aunque la cámara solo podía permitir la captura de video de la escena como se muestra en el frente del Kinect, lo que resultaba en campos de espacio negro y vacío donde la cámara no podía capturar video dentro del campo de profundidad. Más tarde, Kreylos demostró una mayor elaboración de la modificación combinando las transmisiones de video de dos Kinects para mejorar aún más la captura de video dentro de la vista de la cámara virtual. [22] Los desarrollos de Kreylos usando Kinect fueron cubiertos entre los trabajos de otros en la comunidad de hacking y homebrew de Kinect en un artículo del New York Times . [23]
Se han desarrollado cámaras virtuales que permiten al director filmar la captura de movimiento y ver los movimientos del personaje digital en tiempo real [24] en un entorno digital preconstruido, como una casa o una nave espacial. [25] Resident Evil 5 fue el primer videojuego en utilizar esta tecnología, [26] que se desarrolló para la película Avatar de 2009 . [25] [27] El uso de la captura de movimiento para controlar la posición y orientación de una cámara virtual permite al operador mover y apuntar intuitivamente la cámara virtual simplemente caminando y girando el equipo de la cámara virtual. Un equipo de cámara virtual consta de un monitor portátil o tableta, sensores de movimiento, un marco de soporte opcional y controles de botones o joystick opcionales que se usan comúnmente para iniciar o detener la grabación y ajustar las propiedades de la lente. [28] En 1992, Michael McKenna del Media Lab del MIT demostró el primer equipo de cámara virtual documentado cuando fijó un sensor de movimiento magnético Polhemus y un televisor LCD portátil de 3,2 pulgadas a una regla de madera. [29] El Proyecto Walkthrough de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill produjo una serie de dispositivos de entrada físicos para el control de la visión de la cámara virtual, incluidos joysticks duales de tres ejes y un accesorio con forma de bola de billar conocido como UNC Eyeball que presentaba seis joysticks integrados. -Rastreador de movimiento de grado de libertad y botón digital. [30]
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