What is Horizon Zero Dawn's cloud system?

El Cielo de Horizon: La Tecnología de sus Nubes

18/01/2016

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Cuando pensamos en Horizon Zero Dawn, nuestra mente viaja instantáneamente a sus vastos paisajes postapocalípticos, a la majestuosidad de sus máquinas y a la valiente Aloy. Sin embargo, hay un protagonista silencioso que define la atmósfera de cada momento y que a menudo pasamos por alto: el cielo. Lejos de ser una simple imagen de fondo, el sistema de nubes del juego es una de las proezas técnicas más impresionantes de su generación, un componente clave que transforma un mundo abierto en un ecosistema vivo y creíble.

Is Horizon a real world?
Horizon is a vastly open world where you can pretty much go anywhere that you see, including the tops of mountains. Since this is a living real world, we simulate the spinning of the earth by having a time of day cycle. Weather is part of the environment so it will be changing and evolving as well.

El equipo de Guerrilla Games no se conformó con un cielo estático. Querían que el jugador sintiera el paso del tiempo, la inminencia de una tormenta y la calidez de un atardecer. Para lograrlo, implementaron un sistema de nubes volumétricas en tiempo real, una tecnología que fue presentada en el prestigioso congreso SIGGRAPH y que cambió las reglas del juego sobre cómo se representan los cielos en los videojuegos.

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Más Allá del Skybox: La Revolución Volumétrica

Durante años, los cielos en los videojuegos se representaban mediante una técnica llamada "skybox". Imagina que el mundo del juego está dentro de una caja gigante y en las paredes internas de esa caja se proyecta una imagen panorámica del cielo. Es una solución eficiente y de bajo coste computacional, pero tiene una gran limitación: es estática. Las nubes no se mueven de forma realista, no tienen profundidad y no interactúan con la luz de manera dinámica.

Guerrilla Games desechó esta idea para Horizon. Su objetivo era crear un mundo que se sintiera real, donde la Tierra sigue girando y el clima es un factor ambiental en constante evolución. Para ello, necesitaban nubes que fueran objetos tridimensionales, con volumen, densidad y forma. Nubes que pudieran formarse, disiparse, moverse con el viento y, lo más importante, interactuar con la luz del sol de una manera físicamente correcta.

¿Cómo funciona el sistema de nubes de Horizon?

La tecnología detrás de este sistema es fascinante y se basa en varios pilares fundamentales que trabajan en conjunto dentro del motor gráfico Decima Engine:

  • Modelado de Nubes Basado en Ruido: En lugar de que un artista modele cada nube a mano (lo cual sería una tarea titánica), el sistema utiliza algoritmos matemáticos, como el ruido de Perlin y el ruido de Worley, para generar formas de nubes realistas de manera procedural. Estos algoritmos crean patrones naturales y caóticos que imitan la formación de cúmulos, estratos y cirros, dándoles una apariencia única y variada.
  • Renderizado mediante Ray Marching: Aquí es donde ocurre la magia. Para dibujar las nubes en la pantalla, el motor lanza millones de "rayos" virtuales desde la cámara del jugador hacia el cielo. A medida que cada rayo viaja a través del "volumen" de una nube, calcula cuánta luz se absorbe y cuánta se dispersa en cada punto. Este proceso, conocido como ray marching, permite simular la densidad y la translucidez de las nubes. Es por eso que los bordes de las nubes se iluminan cuando el sol está detrás de ellas o por qué se ven más densas y oscuras en su centro.
  • Iluminación y Sombras Dinámicas: Al ser objetos 3D, las nubes en Horizon proyectan sombras realistas sobre el paisaje. Una nube pasajera puede oscurecer temporalmente un valle, y una tormenta que se aproxima en el horizonte tiñe el mundo de tonos grises y ominosos. Además, el sistema simula cómo la luz del sol cambia de color al amanecer y al atardecer, y cómo esta luz tiñe las nubes de naranjas, rosas y violetas espectaculares. Los famosos "rayos crepusculares" (o God Rays) no son un efecto de post-procesado barato; son el resultado natural de la luz del sol atravesando los huecos de estas nubes volumétricas.

Tabla Comparativa: Skybox vs. Nubes Volumétricas

Para entender mejor el salto tecnológico, veamos una comparación directa entre la técnica tradicional y el sistema utilizado en Horizon Zero Dawn.

CaracterísticaSkybox TradicionalNubes Volumétricas (Horizon)
DinamismoEstático o con movimiento simulado simple.Totalmente dinámico. Las nubes se forman, se mueven y se disipan en tiempo real.
Profundidad y VolumenPlano, sin profundidad real. Es una imagen 2D.Tienen volumen y densidad 3D real.
Interacción con la LuzLa iluminación es pre-calculada o falsa.La luz del sol se dispersa y absorbe de forma realista a través de ellas.
Sombras sobre el TerrenoNo proyectan sombras dinámicas.Proyectan sombras suaves y realistas que se mueven por el paisaje.
Impacto en la InmersiónBajo. Sirve como un telón de fondo.Muy alto. Hace que el mundo se sienta vivo, reactivo y atmosférico.
Coste ComputacionalMuy bajo.Muy alto, requiere una gran optimización.

El Impacto en la Experiencia de Juego

Toda esta tecnología no es un mero alarde técnico; tiene un impacto directo y profundo en cómo el jugador experimenta el mundo de Horizon. El ciclo de día y noche no es solo un reloj que avanza; es un espectáculo visual donde el cielo se transforma. La llegada de una tormenta de lluvia o nieve no es un evento programado, sino la culminación de una formación de nubes que has podido ver en la distancia. Esto crea un nivel de previsibilidad natural: si ves nubes oscuras acumulándose sobre una montaña, sabes que si te diriges allí, probablemente te encontrarás con mal tiempo.

What is Horizon Zero Dawn's cloud system?
The presentation discusses the cloud system developed for the video game Horizon Zero Dawn. It began by exploring different techniques for modeling and rendering individual clouds, such as using a fluid simulator and voxelizing the results.

Esta coherencia visual y ambiental es fundamental para la inmersión. Hace que el mundo se sienta menos como un nivel de videojuego y más como un lugar real y persistente. La próxima vez que juegues a Horizon Zero Dawn o a su secuela, Forbidden West (que mejora aún más esta tecnología), tómate un momento. Deja de cazar y de explorar, y simplemente mira hacia arriba. Lo que verás no es solo un cielo bonito, es una simulación compleja y elegante que representa la vanguardia de la tecnología gráfica en tiempo real.

Preguntas Frecuentes (FAQ)

¿Este sistema de nubes consume muchos recursos del sistema?

Sí, la renderización de nubes volumétricas en tiempo real es una de las tareas más exigentes para una GPU. Sin embargo, Guerrilla Games realizó un trabajo de optimización extraordinario, utilizando diversas técnicas para que el sistema funcionara de manera fluida en el hardware de la PlayStation 4, un logro técnico considerable para la época.

¿El clima en Horizon es completamente aleatorio?

Es una mezcla de sistemas. El clima es procedural, lo que significa que se genera dinámicamente siguiendo unas reglas, pero también está dirigido artísticamente. Los desarrolladores pueden influir en el sistema para crear momentos atmosféricos específicos en ciertas áreas o durante misiones concretas, asegurando que el clima no solo sea realista, sino que también sirva a la narrativa y a la jugabilidad.

¿Otros juegos utilizan una tecnología similar?

Absolutamente. Tras el éxito y la demostración de viabilidad en juegos como Horizon Zero Dawn, muchos otros títulos de mundo abierto han adoptado sistemas de nubes volumétricas. Ejemplos notables incluyen Red Dead Redemption 2, Microsoft Flight Simulator y Assassin's Creed Valhalla, cada uno con su propia implementación y enfoque, pero todos compartiendo el objetivo de crear cielos más realistas y dinámicos.

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