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30 gloriosi anni di 3D

Creato il 01 luglio 2011 da Amig4be @Amig4be
Chiudiamo questo intenso mese di Giugno contrassegnato dalle ottime notizie provenienti da C= con una retrospettiva dedicata al videogame 3D.
Qualche giorno fa mi è capitato di leggere la storia di un appassionato d'informatica e ovviamente Amiga che ripercorreva gli anni della sua originaria esperienza con le macchine Commodore, trattando l'evoluzione della "specie" ricorrendo non solo alla descrizione dell'hardware, del software e dei vari Giochi d'annata, ma in particolare riferendosi a una loro piccola categoria: il videogame in Grafica 3D.
Ormai da anni per videogame si intende genericamente qualcosa di simile a questo:
30 gloriosi anni di 3D
Beh a beneficio dei più giovani in ascolto, magari nati in piena epoca Playstation, diciamo che il gioco in grafica 3D esiste da quasi 30 anni! Ebbene si, il fascino di un ambiente 3D navigabile è stato forte fin dagli albori degli home computer dove una forte dose d'immaginazione permetteva ai ragazzini dell'epoca di vedere un castello in 5 parallelepipedi, e mondi fantastici in poche linee...
Questo breve e coinvolgente video illustra abbastanza bene ciò che intendo dire:

Quindi è possibile compiere una rapida cavalcata partendo dal glorioso C=64 fino alle attuali console e Vga per pc, passando chiaramente per Amiga, attraverso l'evoluzione della tecnologia grafica del 3D in tempo reale.
Un'immagine del genere oggi risulta chiaramente quasi incomprensibile:
30 gloriosi anni di 3D
Questo è un esempio di un primordiale gioco 3D facente uso della tecnica grafica chiamata wire frame, e anche in movimento la situazione non migliorava tantissimo in quanto la struttura di un poliedro in wire frame rappresentato su uno schermo bidimensionale (senza una percezione di profondità) può essere vista in modo distorto o con un'orientazione falsata, basta osservare qualche secondo questa immagine per vederla "cambiare":
30 gloriosi anni di 3D
La grafica in wire frame era ed è comunque la più semplice e leggera in assoluto, essa infatti comporta il solo calcolo dei vertici di un poliedro mediante un algoritmo di facile programmazione basato ad esempio sule regole del disegno prospettico, e definendo un oggetto 3D con l'insieme delle coordinate dei suoi vertici sapendo che ad esempio un cubo (8 vertici) avrebbe comportato il disegno di 12 linee spigoli...
Per ovviare a uno scarso senso di realismo venne successivamente introdotta la grafica poligonale solida, in cui le superfici degli oggetti 3D venivano "riempite" e rappresentati con quadrilateri in 2D, disegnati in modo da nascondere all'osservatore le facce dietro a quelle immediatamente visibili...
30 gloriosi anni di 3D
Il prezzo da pagare era però la notevole lentezza dell'intero processo di rendering, infatti con un processore di circa 1Mhz era possibile sperare in un frame rate tra 1 e 2 fps... una tragedia si potrebbe pensare oggi, ed invece essendo a quel tempo delle tecniche nuove e moderne lasciavano sbalorditi indipendentemente dalla loro lentezza, e ci si riusciva a giocare tranquillamente.
Quindi come detto il carico del lavoro pesava prevalentemente sull'unica componente del computer deputata ad effettuare i calcoli necessari, la CPU.
Con il passaggio ai 16 bit ad Amiga e alla famiglia di Cpu Motorola 68000 con un clock di 7Mhz iniziò a vedersi una grafica 3D molto più efficace e dettagliata, grazie anche all'ottimizzazione delle varie tecniche e all'unione della grafica poligonale con i classici Sprite e Bitmap gestiti dai cooprocessori.


Quindi tra gli obbiettivi raggiunti grazie alle nuove tecnologie avevamo un frame rate più alto, un maggior dettaglio, e l'inizio di una fusione tra Grafica 3D e Bitmap che avrebbe da li a qualche anno segnato una svolta.
Infatti il crescente interesse per questo tipo di giochi rispetto ai classici 2D in quel periodo ancora dominanti, trovò il supporto di Cpu sempre più potenti... sino a veder nascere delle schede di espansione appositamente progettate per l'accelerazione grafica 3D, e quindi quel binario evolutivo che porta direttamente alle tecnologie attuali.
Per aumentare il dettaglio dei modelli e dell'ambiente 3D non si pensò solo ad incrementare la loro complessità incrementandone numero dei vertici e superfici (poligoni), ma iniziarono una serie di soluzioni ingegnose molto diverse tra loro.
Un primo passo fu quello d'introdurre delle fonti luminose e definire il colore delle superfici degli oggetti in grafica poligonale solida anche in considerazione di questo nuovo parametro:

In seguito all'introduzione di semplici sistemi d'illuminazione si adottò una tecnica per smussare o arrotondare gli spigoli dei modelli con una tecnica molto utilizzata per la grafica in tempo reale come il Gouraud Shading:
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Ma%20niente%20di%20lontanamente%20paragonabile%20alla%20rivoluzione%20in%20atto%20sia%20su%20Pc%20che%20su%20Console%20da%20gioco.
L'inizio%20di%20una%20deriva%20tecnologica%20dovuta%20alla%20mancanza%20di%20un%20casa%20made%20comport%C3%B2%20per%20Amiga%20l'immediata%20perdita%20del%20ruolo,%20economicamente%20cruciale,%20di%20piattaforma%20simbolo%20per%20il%20gaming,%20e%20quindi%20la%20migrazione%20di%20gran%20parte%20di%20utenza%20(e%20soprattutto%20sviluppatori)%20verso%20altri%20lidi.%20La%20successiva%20possibilit%C3%A0%20di%20utilizzare%20grazie%20a%20costose%20espansioni%20anche%20su%20Amiga%20delle%20schede%20grafiche%20nonch%C3%A9%20integrando%20nel%20sistema%20operativo%20opportuni%20driver%20e%20routine%20sofware%20per%20sfruttare%20l'accelerazione%203D,%20non%20serv%C3%AC%20a%20colmare%20un%20Gap%20che%20invece%20aumentava%20costantemente%20sino%20a%20divenire%20rapidamente%20abissale.%20
L'emulazione%20%C3%A8%20il%20metodo%20che%20pi%C3%B9%20consiglio%20per%20esplorare%20il%203D%20pi%C3%B9%20avanzato%20programmato%20per%20Amiga,%20in%20particolar%20modo%20l'emulatore%20per%20Windows%20Winuae%20che%20grazie%20a%20una%20compilazione%20Jit%20emula%20una%20Cpu%2068k%20diverse%20decine%20di%20volte%20pi%C3%B9%20veloce%20dell'esecuzione%20reale%20sulle%20cpu%2068k%20pi%C3%B9%20potenti%20come%20il%2068060.
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