Delimitando el corredor: cómo el raycasting y el mapeado de texturas transformaron los primeros gráficos 3D

En 1973, los estudiantes de secundaria Greg Thompson, Steve Colley y Howard Palmer participaron en un programa de estudio y trabajo de la NASA destinado a crear un software para visualizar la dinámica de fluidos en diseños de naves espaciales. Su proyecto derivó en Maze War, un programa que mostraba un entorno de laberinto desde una perspectiva en primera persona. Al año siguiente, en 1974, la Universidad de Illinois albergó Spasim en su sistema 'mainframe' PLATO, ofreciendo un simulador de vuelo espacial en primera persona que permitía interactuar a un máximo de 32 participantes conectados en red dentro de un entorno virtual compartido.

Restricciones de cuadrícula y primeros experimentos en 'mainframes'

Estos primeros programas visuales funcionaban bajo límites técnicos muy rígidos. Maze War y Spasim dependían de un movimiento estricto basado en casillas, lo que obligaba a los jugadores a avanzar bloque a bloque y girar en ángulos cardinales discretos de noventa grados. Para lograr un movimiento visual continuo en hardware de recreativas dedicado, el diseñador Ed Rotberg en Atari desarrolló Battlezone en 1980. Inspirado en Panther, un simulador de tanques de 1975 creado para el 'mainframe' PLATO, Battlezone empleó una pantalla de gráficos vectoriales para proyectar un espacio tridimensional de alambre (wireframe) sobre el monitor de la máquina recreativa, estableciendo así un modelo comercial de gran éxito para el software con perspectiva visual en primera persona.

Raycasting y renderizado dinámico

Superar el movimiento rígido basado en casillas requería algoritmos de software capaces de calcular el renderizado de las paredes en función de la posición y el ángulo de visión del jugador. Un avance temprano llegó con el título Wayout, que empleó raycasting para calcular de forma dinámica cómo debían mostrarse los segmentos de pared según su orientación y ubicación. En mayo de 1991, el programador John Carmack de id Software introdujo la tecnología de raycasting en Hovertank 3D para acelerar las velocidades de renderizado en hardware compatible con IBM PC. En lugar de procesar complejas superficies geométricas desde cero, el algoritmo calculaba franjas verticales de la pantalla para proyectar las paredes con rapidez, generando un movimiento fluido en las computadoras de escritorio domésticas.

La llegada del mapeado de texturas

A pesar de que el raycasting resolvió las limitaciones de velocidad, la imagen seguía siendo austera, con paneles de pared lisos y de colores planos. En octubre de 1990, John Romero, desarrollador de id Software, supo del mapeado de texturas durante una llamada telefónica con Paul Neurath. Al aplicar imágenes en mapa de bits directamente sobre las paredes poligonales, los entornos ganaron profundidad visual. Carmack implementó esta técnica en Catacomb 3-D en noviembre de 1991, mostrando superficies de pared detalladas junto a las manos del personaje principal. Looking Glass Technologies amplió este concepto en marzo de 1992 con Ultima Underworld: The Stygian Abyss, construyendo un mundo en primera persona totalmente texturizado. El 5 de mayo de 1992, id Software y la distribuidora Apogee Software lanzaron Wolfenstein 3D, combinando la rapidez gráfica del raycasting con un modelo de distribución shareware por episodios en plataformas IBM PC.

De paredes planas a una geometría dinámica

Pese a estas mejoras visuales, los primeros motores de renderizado continuaban limitados estructuralmente a techos planos y pasillos en ángulo recto. El 27 de octubre de 1993, Raven Software lanzó ShadowCaster, impulsado por un motor personalizado por Carmack. ShadowCaster implementó capacidades visuales avanzadas en 2.5D antes que Doom, como niebla distante, paredes no ortogonales y planos de suelo y techo texturizados. Semanas después, el 10 de diciembre de 1993, id Software lanzó Doom. Este título sustituyó las cuadrículas de ángulos rectos por paredes no ortogonales, alturas de suelo variables para escaleras y plataformas, variaciones rudimentarias en la intensidad de la luz y enfrentamientos multijugador (deathmatches) en tiempo real.

Estos avances acumulativos en el renderizado entre 1973 y 1993 sentaron los métodos algorítmicos fundamentales y los patrones de diseño estructural que sustentan el software moderno de gráficos 3D interactivos en tiempo real.

Imagen de portada: ilustración generada con IA; no es una fotografía documental.

Fuente: History of first-person shooters