COMPARATIVA DE MOTORES GRÁFICOS PARA VIDEOJUEGOS

COMPARATIVA DE
MOTORES GRÁFICOS
PARA VIDEOJUEGOS
Jordi Catà v.1.0: 27-04-2002
Jordi Catà v.2.0: 06-05-2002
Revisado Àlex Méndez: 08-05-2002

TABLA DE CONTENIDOS
PROBLEMA..................................................................................................................... 3
ALTERNATIVAS ............................................................................................................ 3
DECISIÓN........................................................................................................................ 5
CONCLUSIÓN................................................................................................................. 6
ANEXO............................................................................................................................. 7
DESCRIPCIÓN CARACTERÍSTICAS....................................................................... 7
Crystal Space............................................................................................................. 7
Fly 3D....................................................................................................................... 7
Unreal........................................................................................................................ 8
Genesis 3D................................................................................................................ 8
Torque (V12)............................................................................................................. 9
Quake 2..................................................................................................................... 9
TABLA DE CARACTERÍSTICAS ........................................................................... 10
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PROBLEMA
Estamos interesados en implementar métodos de iluminación global, como por ejemplo
las obscurances, en tiempo real, dentro de un motor gráfico pensado para videojuegos.
De esta manera este documento refleja el análisis de las diferentes propuestas y tiene
como objetivo la elección del que más se adecue a nuestras necesidades.
ALTERNATIVAS
Con la finalidad de elegir el motor gráfico en el que implementar los temas de
iluminación global hacemos un análisis de diferentes paquetes. Los candidatos son:
• Crystal Space
• Fly3D
• Unreal
• Genesis3D
• Torque (V12)
• Quake 2
A continuación se comentan brevemente las diferentes posibilidades. Es preciso
comentar que en el Anexo se detallan las diferentes características de cada uno de ellos.
• Crystal Space
Desarrollado por Jorrit Tyberghein, basado en renderizado en portales, BSP, Z-
Buffering y radiosidad. Entre todas sus principales características destacamos la gran
portabilidad y la gran escalabilidad proporcionada por el sistema de plugins y,
además, bajo licencia LGPL.
Las plataformas soportadas son UNIX (Linux, y Solaris), DOS, Macintosh, Amiga,
Windows, BeOS, NextStep, Rhapsody y ports OpenStep.
Dirección www.crystal.sourceforge.net
• Fly3D
Desarrollado por Paralelo Computaçao, basado en renderitzado por árboles BSP, PVS y
portales, entre sus características destacamos la escalabilidad proporcionada por su
sistema de plugins.
La plataforma que soporta es Windows.
Licencia libre sin coste y acceso a todo el código fuente.
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Dirección www.fly3d.com.br
• Unreal
Motor gráfico del juego Unreal desarrollado por la empresa Epic MegaGames basado
en una extensión del renderizado en portales conocido como Dynamic Scene Graph
Technology (DSG), BSP y radiosidad. Su principal característica es la gran
escalabilidad (muy modular).
Se encuentra disponible para las plataformas Linux, Windows, Macintosh, Playstaion 2
y Xbox.
Para desarrollar con este motor se tiene que adquirir una licencia (USD 250.000 -
USD 500.000) que da acceso a todo el código fuente, a las herramientas y juegos.
Dirección www.epicgames.com
• Genesis3D
Desarrollado por Eclipse Entertainment basado en renderizado en portales, BSP y
radiosidad.
La única plataforma soportada es Windows.
Bajo licencia libre y derecho a modificar el código fuente, a cambio de tener que
mostrar el logotipo del motor en las aplicaciones que lo utilicen o bien bajo licencia
comercial de coste USD 10,000 por título, para que no salga el logotipo de genesis 3D
y código abierto.
Dirección www.genesis3d.com
• Torque (V12)
Motor gráfico utilizado en el juego Tribes 2 de Dinamix basado en renderizado en
portales.
Desarrollado para las plataformas, tanto el cliente como el servidor, Windows, Mac OS
9/X y en preparación Linux.
Es necesaria licencia (USD 100) que da acceso al código fuente.
• Quake 2
Es el motor grafico del videojuego Quake 2, desarrollado por John Carmak de Id.
Software. Se basa en el renderizado por árboles BSP y radiosidad.
Soporta plataformas Windows, Linux i Macintosh.
Su Licencia oscila entorno los 250.000 USD que da acceso al codigo fuente.
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DECISIÓN
Nos basamos en las siguientes características para decidir el motor que utilizaremos en
el desarrollo:
• Mínimo coste de obtención de licencia
• Conocimiento previo.
• Portabilidad.
• Escalabilidad.
Los diferentes aspectos son comentados a continuación:
• El coste de los motores depende del tipo de licencia bajo la que se distribuye.
Analizando las posibilidades observamos que tenemos tres tipos de licencia: Libre,
LGPL y propias. Con licencia libre tenemos el Fly3D, con licencia LGPL tenemos
el Crystal Space y bajo licencia propia encontramos el Unreal, Quake 2 y el
Genesis3D.
El motor de Unreal como ha sido comentado anteriormente se encuentra bajo
licencia propia, en este caso implica que para poder desarrollar con este motor se
debe adquirir una licencia que da acceso al código fuente, herramientas y juegos.
Esta licencia puede costar del orden de USD 500.000, con lo que sobrepasa
enormemente cualquier presupuesto de la universidad. Un caso parecido es el
del motor de Quake 2, cuya licencia es de USD 250.000.
Con el Genesis3D tenemos dos tipos de licencias propias, una libre y otra
comercial. El primer caso nos encontramos con que al desarrollar una aplicación
con este motor nos aparecerá al inicio de esta el logotipo de este, y además el
código está sujeto a la licencia por consiguiente nuestro código será libre. En el
segundo caso no nos aparece el logotipo y el código que desarrollemos no está
sujeto a la licencia libre, y su costo suma USD 10.000 por título producido.
Bajo licencia totalmente libre tenemos el Fly3D por lo que podemos modificar
el código fuente y podemos utilizar parte de este para nuestros propósitos, sin
tener que quedar afectados por ningún tipo de licencia.
Por último encontramos el Crystal Space que se encuentra bajo licencia LGPL 1 ,
por tanto podemos modificar el código libremente bajo ciertas condiciones.
• Conocimiento previo: Varios de los componentes del equipo de gráficos en Girona
y Castellón han utilizado previamente el motor de juegos Crystal Space, lo que
supone un ganancia en tiempo de desarrollo al tener que estudiar de forma mínima
el motor.
1 LGPL: Lesser General Public License, o Licencia Pública General Menor es una licencia de costo libre
pero que asegura que cualquier modificación del código o cualquier librería añadida sólo puede ser
distribuida mediante la misma licencia LGPL. Para más información ver
http://www.gnu.org/copyleft/lesser.html.
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• La Portabilidad, un factor que en parte nos condiciona por el hecho de poder
desarrollar de una manera independiente de la plataforma. De esta forma tendremos
un amplio abanico de sistemas donde escoger
El motor más portable es el Crystal Space dando soporte para nueve
plataformas, seguido por Unreal, cinco plataformas, y Torque y Quake 2, tres
plataformas.
• La escalabilidad del motor nos permite extender las posibilidades de éste
añadiendo nuevas funciones y características por medio de plugins y/o módulos
externos.
De más a menos tenemos Unreal, Crystal Space y Fly3D que están basados en
sistemas de plugins con la finalidad de extender sus funcionalidades.
CONCLUSIÓN
Haciendo un pequeño resumen observamos que Crystal Space reúne las condiciones
para ser el motor de juegos elegido. Primero, no supone ningún coste económico, ya que
tiene licencia LGPL y sus condiciones no nos aportan ningún problema, ya que las
funcionalidades que nosotros añadamos pueden, en caso de ser distribuidas, ser LGPL
igualmente. Segundo, es muy portable, lo que nos permite escoger la plataforma de
desarrollo. En tercer lugar es muy escalable. En último lugar, y determinante para su
elección, tenemos un conocimiento previo del motor, lo que supone ganancia en tiempo
al no tener que estudiarlo previamente.
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ANEXO
DESCRIPCIÓN CARACTERÍSTICAS
Crystal Space
Las plataformas soportadas son UNIX (Linux, y Solaris), DOS, Macintosh, Amiga,
Windows, BeOS, NextStep, Rhapsody y ports OpenStep.
Las apis soportadas son OpenGL para Windows, Linux, Beos, Macintosh y OS/2,
Direct3D para Windows y Glide para Linux y Windows.
Renderizado en Sectores y Portales, BSP, Z-Buffer, Sistema de partículas, terrenos,
radiosidad, C-buffer y superficies curvas y superficies reflectantes.
Respecto las luces, soporta Lightmaps, Bumpmapping, Phong y Gouraud, luces
dinámicas, multicolores y radiosidad precalculada para los Lightmaps.
Los formatos con los que trabaja son 3DS, MD2 (Quake 2), OBJ, POV y ASE.
Trebaja las texturas con Texture mapping, Mipmapping, Texturas procedurales,
dinámicas y multitextura.
Incorpora el lenguaje script Python y LUA.
Su sistema de visibilidad esta basado en una combinación de portales, octrees, arboles
BSP y C-buffer.
Incorpora, a más, detección de colisiones basado en estructures jerárquicas de cajas
englobantes, jerarquía de objetos, meshes progresivas con LOD, Sprites 2D y 3D,
Superficies de Bezier, Motor de simulación de modelage dinámico (librería física).
Fly 3D
Las plataformas que soporta es Windows con OpenGL y Direct3D.
El renderizado se basa en árboles BSP, PVS (Potencial Visibility Set) y Sistema de
partículas.
Implementa luces estáticas y dinámicas, sombras dinámicas soft-shadows, mapas de
sombras dinámicas, Lightmaps y iluminación por vértice especular y difusa para objetos
dinámicos.
Incorpora textura detallada y multitextura.
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Otras características son sistema de plugins (DLL’s), sistema de detección de colisiones,
Exportador / importador de 3Dstudio MAX, LOD para caras curvadas, Quake 3
importador (geometría, texturas y superficies curvas), Inteligencia artificial (A*
optimizado) y meshes animadas.
Unreal
Se encuentra disponible sobre las plataformas Linux, Windows, Macintosh, Playstaion
2 y Xbox.
Utiliza el sistema DSG ( Dynamic Scene Graph Technology ) que és una extensión
natural del renderizado en portales, interpolación de meshes, radiosidad, árboles BSP,
LOD, superficies curvas y superficies reflectantes.
Incorpora luces multicolores, dinámicas, Lightmaps, Raytracing y enveloped lighting.
Soporta nativamente el formato DXF
En el tema de texturas incorpora Texture mapping, mapas de sombras, mapas de niebla,
textura detallada para definir objetos muy detallados, texturas procedurales, texturas en
tiempo real de ondas (océanos, lava, etc.), 12 niveles de mipmapping, animación de
texturas (animadas), Texturas procedurales, dinámicas y multitextura.
Trabaja con lenguaje script propio nombrado UnrealScript.
De entre otros detalles destacamos: detección de colisiones cilíndrica, Superficies
curvas con LOD, Mapas de entorno, Inteligencia Artificial avanzada (path-finding y
sistema de navegación), Sistema físico adaptable, Sprites 3D, Sonido digital 3D.
Genesis 3D
La única plataforma soportada és Windows con las apis Direct3D y Glide.
Renderizado por Portales, árboles BSP, radiosidad y LOD.
Incorpora luces multicolores y dinámicas.
Puede trabajar nativamente con el formato de ficheros de animación de 3Dstudio
MAX.
Texture mapping, textura translúcida, morphing de texturas, texturas animadas y
procedurales.
Además destacamos Sprites 3D, sombras dinámicas, jerarquía de objetos, detección de
colisiones.
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Torque (V12)
Desarrollado para las plataformas, tanto el cliente como el servidor, Windows, Mac OS
9/X y en preparación Linux, con los siguientes apis OpenGL para Mac y Linux y
OpenGL y DirectX para windows.
Se basa en Renderizado en sectores y portales, sistema de partículas y terrenos.
En el tema de luces encontramos Lightmaps animados, luces por vértice y multipaso.
Soporta Texture mapping y mipmapping, multitexturas, textura detallada, mapas de
entorno y texturas animadas.
Incorpora también meshes progresivas con LOD (niveles de detalle), Plugins para
scripting, detección de colisiones, sombras proyectadas de objetos (recorte contra el
entorno), exportadores a 3Dstudio MAX y Milkshape y Plugins 3Dstudio MAX.
Quake 2
Desarrollado para plataformas Windows, Linux y Macintosh soportando las apis
OpenGL, también existe un port para Direct3D.
Trabaja los renderizados con arboles BSP y radiosidad.
Incorpora luces dinámicas, multicolores, Lightmaps.
Implementa su lenguaje de script llamado QuakeC.
Trabaja con su formato propio llamado MD2, muy extendido entre diferentes motores
gráficos y diferentes editores.
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RENDERIZADO
TABLA DE CARACTERÍSTICAS
CrystalSpace Quake2 V12 Unreal Fly3D Genesis3D
Zbuffer rendering Sí
Portal rendering Sí Sí DSG Sí Sí
BSP rendering Sí Sí Sí Sí Sí
Radiosity Sí Sí Sí Sí
Stereo rendering No
Z-sorting No
Span-buffer No
Fogging Sí Sí Sí Sí Sí
Level of Detail Sí Sí Sí Sí Sí
Halo / Corona Sí Sí Sí
Anti-aliasing Sí
Motion blur No
Lens flare Sí Sí
Mirrors Sí Sí Sí Sí
Particle system Sí
Sí (Motor
Sí Sí
Landscape/Voxel terrenos) / No Sí Sí
Patch/curved surf Sí
Reflective
Sí Sí
surfaces Sí Sí
LUCES
Colored lighting Sí Sí Sí Sí Sí
Point Lighting Sí Sí Sí
Dynamic Lighting Sí Sí Sí Sí Sí
Lightmap
Rendering Sí Sí Sí Sí
Phong Shading Sí
Bump mapping Sí Sí
Gouraud-shading Sí No
3D sprites Sí Sí Sí Sí
APIS
OpenGL Sí
Optional port for
Sí
Sí
WIN,MAC Through port Sí No
Direct3D windows Port Sí (WIN) Through port Sí Sí
Glide Sí Sí
QuickDraw3D No
TEXTURAS
Texture mapping Sí Sí Sí Sí Sí
Persp. Texture Sí Sí Sí
MIP-mapping Sí Sí Sí
10

Sub-pixel map Sí Sí Sí
Procedural
textures Sí Sí Sí
OTROS
Degrees of
freedom 6
Network support Low-level Sí Sí Sí Sí Low-level
Hierarchical obj. Sí
Hierarchical
Sí
Collision detect bounding box Sí
3D sound Sí Sí Sí Sí Sí
Cartoon No Sí
Scene graph No
Language
Scripting
C++ C++ C++
Language Sí (Python y LUA)QuakeC Sí
Win, Mac,
UnrealScript No No
Platform All All
Linux Win, Mac All Windows
Source Sí Sí Sí Sí No
Cost LGPL $250.000 apr. $100 $500.000 aprLibre Libre o $10.000
3DS, MD2 MD2
DXF 3DS, MD2
(Quake), OBJ,
(Quake)
File formats POV, ASE
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