Guía para el desarrollador en la industria 3D Estereoscópica


Artículo Traducido y adaptado por Camilo Monsalve.
Fuente de referencia: Gamasutra
Gracias a VizWorld

Este artículo está basado en los artículos de Darkworks SA Gouraud co-fundador de Guillaume examina plataformas, tecnologías de visualización y middleware, para ofrecer una mirada en el panorama para que los desarrolladores planeen poner en práctica técinas 3D estereo en sus juegos.

Así lo ames o lo odies, el 3D estereoscópico ya está aquí. Y sin duda en cuanto a los nuevos retos que tenemos los desarrolladores y editores, tenemos que cuestionarnos si tenemos la fuerza tecnológica y conocimientos para dar el salto a este nuevo campo. Para ayudarnos, dar una breve introducción de cómo funcionan las técnicas estereoscópicas, mientras que también examinamos diversas soluciones tecnológicas a la mayor profundidad posible. Y con la nueva ola de avances tecnológicos en los últimos años, en efecto, hay mucho que explorar. Plataformas 3D En el 2006, una nueva ola de consolas introdujeron contenido de alta definición en la industria de los videojuegos. Si bien este cambio resultó ser un tema delicado para algunos, la mayoría de la industria de las consolas HD acogieron una nueva tecnología en caliente que se comprometió a avanzar y aumentar el nivel de inmersión hacia una experiencia de juego con impresionantes gráficos nunca antes visto. A varias compañías les fue bien a lo largo de esta transición, mientras que otros no fueron tan afortunados. De todos modos, HD ya no solo está arraigada en la industria de los videojuegos, el cine y la televisión, sino que también está llegando a una nueva industria dispositivos portátiles como los tablets, y celulares de alta gama. E Incluso vendrán nuevos usos de antiguos dispositivos portátiles de realidad virtual como estas gafas HMZ-T1 3D con puerto HDMI de SONY que serán lanzadas en Noviembre del 2011 que emularán una pantalla de 750”. Sony Acaba de lanzar al mercado su nuevo Monitor Play Station 3D que te permite Disfruta de dos imágenes 3D totalmente distintas al mismo tiempo junto a un amigo. El monitor 3D de PlayStation de 24" cuenta con una resolución máxima de 1080p, 240hz de tasa de refresco, 2 entradas HDMI, una entrada por componentes, y altavoces y subwofer integrados.
Ahora el 3D ha asegurado su posición como el futuro del entretenimiento interactivo. Como prueba de esta evolución, titanes como: Sony con su consola PS3 que cuenta con reproductor Blue Ray
 Microsoft y su casi confirmada actualización de Xbox 360 en 3D:
Toshiba y uno de sus modelos Qosmio X770 con tarjeta Nvidia:
El Celular LG Optimus 3D:
Desde filtros lenticulares para colocar las pantallas de nuestros dispositivos:
hasta sofisticados sistemas autoestereoscópicos como este TV LCD de Toshiba.

Y no podemos olvidar Nintendo quien también hizo su movimiento en la tercera dimensión mediante el desarrollo de la primera consola portátil de juegos en 3D, 3DS:


Pero… ¿Cómo funcionan básicamente los contenidos sobre estas plataformas en 3D?

Para entender los diversos elementos involucrados en la creación de 3D estéreo para juegos, es necesario examinar primero cómo las imágenes 3D son procesadas por el usuario final. Y por otra parte, también hay echar un vistazo a las tecnologías fundamentales utilizadas para mostrar estas imágenes:


Imágenes Cortesía de http://www.gamasutra.com

El proceso que permite la visualización de objetos tridimensionales que se conoce como visión binocular única. Esto nos permite distinguir entre dos y tres dimensiones, imágenes basadas en el hecho de que tenemos dos ojos distintos que ofrecen perspectivas ligeramente diferentes del mismo objeto.

Cuando el objeto es identificado correctamente por nuestro cerebro, es porque nuestros ojos están colocados pulgadas de distancia uno del otro, cada ojo observa imágenes por separado ligeramente una de la otra, y a esto se le llama paralaje. Nuestro cerebro no ve dos imágenes por separado, sino que ellas se fusionan a través de un proceso conocido como visión estereoscópica para formar una percepción única. Esto nos permite no sólo distinguir entre la longitud, anchura y altura de los objetos, sino también la profundidad y la distancia entre ellos.

Descripción de las tecnologías 3D

Para mostrar la verdadera profundidad a través de diversos mecanismos de reproducción, no es necesario regirnos a una ley universal para que todas las tecnologías 3D sean las mismas. Esto se basa en usar los mismos principios que rigen nuestro sistema ocular. Las pantallas 3D se basan en enviar  perspectivas ligeramente diferentes de un mismo punto de vista para cada ojo. Aunque existen variaciones en cómo se logra esto, en última instancia, las tecnologías se pueden dividir en tres categorías. Estas son obturación pasiva, activa y auto-estereoscópicas. Los cuales voy a explicar en detalle a continuación:

Pasiva (lentes filtrados)
Los Lentes filtrados se refiere a menudo como "gafas pasivas", ya que no requieren el uso de baterías ni necesitan ser conectados electrónicamente con el mecanismo de visualización, que requieren sistemas activos. Por el contrario, usan sencillos filtros polarizadores de reflejos para fotografía, los cuales ordenan de forma selectiva las imágenes derecha e izquierda para el ojo correcto
Real-D-3D-glasses
Imagen Cortesía de GadgetGuy

La Visualización de tipo anaglyph fue la primera forma de 3D pasivo y se ha desarrollado más de cien años por Wilhelm Rollmann. El funcionamiento de esta técnica es bastante sencilla. A diferencia de los filtros polarizados, los colores son casi cromáticamente contrarios, las imágenes izquierda y derecha deben ser teñidas y estampadas en la parte superior de uno sobre el otro para entremezclarse, en dos dimensiones. El espectador puede descifrar la imagen fusionada con el uso de un conjunto de acetatos que contienen filtros de color correspondientes que envían la información de una imagen precisa para el ojo, sin embargo esta técnica tiene sus ligeras interferencias y reducen dramáticamente la gama tonal de las imágenes.
3D glasses - anaglyph
Imagen Cortesía de 3D Image.net

Una compañía llamada TriOviz recientemente ha comercializado gafas que llaman INFICOLOR que utilizan una parte de la tecnología que permitió este tipo de gafas de anaglifos en 3D, pero con un toque moderno innovador - el uso de filtros mucho más complejos que permiten a los usuarios para percibir los colores naturales con gran comodidad de visualización. Las gafas INFICOLOR permiten regular que televisores de alta definición en 2D muestren imágenes en 3D, trabajando con los juegos que han sido pre-tratados con tecnología de TriOviz

 
Oprutador Activo
Mientras que la polarización es en gran medida el dominante en el cine, el obturador activo es la principal tecnología utilizada en sistemas de entretenimiento doméstico. La razón principal de esto es que la tecnología tiene muy pocas modificaciones para trabajar con televisores de alta definición, lo que facilita el desarrollo de juegos en 3D, y una opción ideal para comerciales de televisión. 

 Este mecanismo muestra las imágenes, aprovechando la alta velocidad de fotogramas (120 Hz o más) que están disponibles en los televisores LED y plasmas actuales. Permitiendo que el televisor muestre dos imágenes de alta definición, cada imagen que se muestra a una frecuencia de alta latencia (superior a los > 60 Hz) con el fin de lograr la multiplexación temporal.

Las gafas de obturación, estarán obligadas a ser sincronizadas con el televisor con el fin de filtrar activamente los cuadros correspondientes para cada ojo y ocultando la imagen no deseada para, dar el efecto 3D.

Sin Embargo hay diferencias notables entre las gafas pasivas y activas, y no he encontrado un video que explique mejor sus diferencias que este interesante video de LG.
Auto-Estereoscopía
La tecnología de visualización auto-estereoscópica, también conocida como barrera de paralaje, difiere de las dos tecnologías mencionadas anteriormente, porque no requiere que los usuarios usen gafas para poder ver imágenes en tres dimensiones.
Zecotek 3D Screen diagrama
Imagen Cortesía de zecotek
En cambio, esta tecnología se basa en un filtro óptico especial que divide las imágenes y le permite dirigir la luz a cada ojo para que el espectador percibe una imagen coherente a izquierda y derecha, lo que produce la ilusión de profundidad. Esto funciona bien para ver de longitud fija, normalmente en dispositivos portátiles como Nintendo 3DS.

Imagen Cortesia de Engadget.com
En la siguiente Imagen podrán comprender en detalle cómo se distribuyen pixel por pixel dichas imágenes.
Diagrama Explicativo Nintendo 3DS
Imagen cortesía de Neogaf.com

¿Qué significa el 3D para los desarrolladores de Video Juegos?
Para la visualización en 3D, es necesario utilizar dos imágenes, una para cada ojo, lo que duplicaría la cantidad de datos transferidos desde el chip de video de la consola al televisor. Para empezar, es necesario tener un televisor capaz de manejar en 3D, y una consola capaz de producir esta cantidad de datos. Gracias a los estándares HDMI, y más precisamente HDMI 1.4a, hay un formato específico capaz de manejar en 3D llamada "3D a través de HDMI", que permite hasta 720 por cada ojo.
Para la producción en 3D a través de HDMI, el motor del juego tiene que crear un marco compatible con HDMI 1.4a, que tiene una resolución específica y el formato, el protocolo HDMI y el televisor 3D hacen el resto. En la actualidad, sólo la PS3 y Xbox 360 han anunciado soporte para HDMI 1.4a estándar (para el formato Blu-ray en PS3, por ejemplo).
Técnicas de representación en 3D (Render)
Cuando en la construcción de mundos tridimensionales virtuales se trata, hay dos técnicas principales empleadas en los videojuegos: 2D + render en profundidad y 3D con doble render.
2D + profundidad de la prestación, crea el efecto 3D en los juegos por muestreo de la geometría de la escena para obtener la profundidad de ruta, y luego usarlo para generar un segundo punto de vista de la imagen en color en 2D regular. Esta técnica hace que la escena para el ojo izquierdo, y luego crea la imagen para el ojo derecho con un desplazamiento por píxel basado en el mapa de profundidad - que los resultados geométricamente preciso.
Ejemplo de Zdepth
Imagen Cortesía de 3.bp.blogpot.com
Colocar este proceso de profundidad al final de la cadena de post-producción, para controlar la disparidad entre las imágenes, nos da la posibilidad de ajustar dinámicamente el efecto de profundidad a nuestro parecer. La fortaleza del efecto Zdepth nos permite controlar la cantidad de paralaje negativo y positivo (es decir la cantidad de objetos aparecen delante de la pantalla o detrás de la pantalla), como el valor de profundidad que ha de ser asignado, y finalmente, en el punto focal en que lo requiera la toma.
Si quieres aprender a controlar el efecto de Zdepth, he aquí un excelente turorial para Photoshop:

La principal ventaja de esta técnica 2D + Zdepth es el bajo impacto de integración sobre la producción. Esto requiere que el juego haga render de un solo frame a la vez, consumiendo muy poca memoria de procesamiento del juego. Además, muchos efectos 2D + Zdepth le permite a los artistas ajustar los parámetros de los efectos 3D en sí con el fin de obtener los resultados deseados. El único inconveniente que tiene esta técnica 2D + Zdepth, es limitar la cantidad de paralaje se puede crear en una escena, pero para los jugadores, incluso un efecto 3D muy reducido ha sido una experiencia aceptada.

YUVsoft ha demostrado Profundidad de movimiento en la IBC

YUVsoft-1-250px Escena 2D Original

YUVsoft-8-250px Mapa de profundidad

YUVsoft de Moscú, Rusia ofrecen una gama de software de conversión de 2D a 3D.
Su suite de procesamiento de vídeo incluye ya incluye profundidad de movimiento,
un plug-in para After Effects (CS5 o posterior) automatiza de la generación del mapa de profundidad a partir de secuencias en movimiento.
Si quieres saber mas información, haz click aquí.

Bastantes juegos para Xbox 360 y PlayStation 3 han usado el 2D + Zdepth ha logrado grandes efectos. Por ejemplo Darkworks ya ha utilizado tecnología TriOviz para los Juegos SDK el cual también permite a sus desarrolladores producir juegos con imágenes en estereoscópicas para televisores 3D, así como en televisores de alta definición a través de las gafas INFICOLOR 2D) o tecnología desarrollada por Crytek.

En cambio, el render dual crea el efecto más fuerte  que existe hasta el momento para 3D, y se utiliza tanto para las películas como en los videojuegos. En el cine, para crear imágenes estereoscópicas en 3D utilizando el efecto de paralaje, los cineastas deben capturar dos imágenes tomadas desde ángulos ligeramente distintos. Si queremos que exista información 3D compatible con cámaras se necesitan grabar las dos imágenes al mismo tiempo. Esto permite que haya una imagen para cada ojo las cuales se proyectan en la misma pantalla para crear el efecto 3D.
Katzenberg, Cameron y Spielberg con sus lindas camaritas de bolsillo
Imagen Cortesía de: http://my.telegraph.co.uk

En el caso de los videojuegos, para la construcción de un mundo virtual en tres dimensiones, los fabricantes de juegos necesitan posiciónar personajes, edificios y otros objetos de forma que simule una versión en miniatura del mundo real. Al hacer esto, se pueden colocar dos cámaras para capturar imágenes ligeramente diferentes de la misma escena, al igual que lo hacen nuestros  ojos.

Sin embargo, aunque esta solución pueda ofrecer un mejor efecto 3D, el precio a pagar en rendimiento y en tiempo de ejecución para el juego, así como la complejidad de producción hace que haya mayor consumo en el de en los procesadores de las consolas y por ende menor velocidad; usar este método significa generar dos efectos de render 3D haciendo que el trabajo de ingeniería para el desarrollo de consolas se enfrenten a obstáculos significativos.

Cuando un juego renderiza dos veces muchas imágenes del juego en alta calidad para crear una escena 3D, la aplicación se ejecuta la mitad de su máxima velocidad. Con el fin de mostrar dichas imágenes a cierta velocidad de fotogramas por segundo, muchos juegos con render dual tienen que reducir su geometría o bajar la velocidad de los fotogramas.

En simples palabras, un render 3D en modo dual puede funcionar para
algunos títulos, pero puede ser perjudicial para un juego en sí.
 
2011 y mas allá
Muchos desarrolladores de juegos ya han tomado ventaja de estas soluciones agregando 2D Zdepth en los juegos como Thor: God of Thunder, Enslaved: Odyssey hacia el oeste y Batman Arkham Asylum: GOTY Edition. 
Títulos que utilizan render dual, Sony  encabeza la lista de títulos como Killzone 3, Gran Turismo; juegos de terceros  como Mortal Kombat y Call of Duty: Modern Warfare 2. En la actualidad hay más de 30 títulos compatibles con 3D disponibles para la PlayStation 3 únicamente, con muchos más programados para ser lanzados en el año siguiente. El analista de la industria Scott Steinberg prevé que este crecimiento continuará en los próximos años.
"Desde el punto de vista de un desarrollador de video juegos comenta que el 3D está aquí, es real y es un medio asequible. Llevar el entretenimiento a una nueva dimensión  interactiva, desde las franquicias más exitosas como MarioKart hasta Mortal Kombat cada vez más están dando el salto. Los desarrolladores estamos muy alentados por la puesta en marcha de televisores 3D, tablet PCs, smartphones y dispositivos de ocio cada vez más versátiles y de precio razonable, ya se está conviertiendo en un estandarte para los líderes de la industria del entretenimiento como Electronic Arts,  Warner Bros Interactive entre otras importantes marcas a nivel mundial.
"Con el respaldo del debut de Killzone 3 y Crysis 2 a la vanguardia del mercado de la televisión en 3D, se espera que alcance $100 mil millones de dólares - incluyendo una audiencia de 40 millones de jugadores. Para el año 2014 solo para poner las cosas en perspectiva, Hollywood prevé aumentar la producción de películas en 3D en aproximadamente un 60% y los ingresos de taquilla de $1.7 mil millones de dólares en el 2010."

En Resumen 
Es evidente que los medios de comunicación en tres dimensiones han visto un gran interés y crecimiento en los últimos años. Y con más estudios que demuestran la el avance de nuevas tendencias 3D, es importante que cada uno de los que estamos involucrados en el proceso comprendamos los principios que hay detrás del 3D y cómo se pueden utilizar para crear producciones de imágenes, audiovisuales, interactivos y juegos que realmente se extienden como un sentido más en la realidad, dando lugar a experiencias que los consumidores desean o que jamás habrían imaginado que pudieran llegar a experimentar.
Gracias a la experiencia con TriOviz para la tecnología de juegos, en Darkworks sabemos cómo hacerlo y queremos hacer que los demás sepan cómo hacerlo también. Con este artículo, nuestro objetivo es educar a los desarrolladores de la industria del entretenimiento en términos de cómo pueden utilizar la tecnología para crear experiencias de alta calidad en 3D para los usuarios finales al tiempo que proporciona una mirada al interior del mundo en 3D. Este blog sólo roza la superficie del tema, por lo que para los próximos artículos vamos a tocar en detalles con respecto a las diversas plataformas y especificidades técnicas. 
Artículo Traducido y adaptado por Camilo Monsalve.
Fuente de referencia: Gamasutra
Gracias a VizWorld
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  1. Estoy seguro que este articulo ha sido visto por la casi todos los
    visitantes, de la web ya que se trata de algo un atractivo editorial para laa fabricacion de
    emergentes websites.

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