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Como artista astronómico paso mucho tiempo dibujando superficies planetarias, siempre teniendo gran interés por los programas para la generación de superficies por ordenador. En 1977 tuve mi primer contacto real con la generación de superficies por ordenador en el clásico Mandelbrot de Benoit. Fractales: Forma, tipo y dimensiones. En dicho trabajo, Mandelbrot y Richard Voss utilizaban algoritmos basados en las matemáticas fractales para producir montañas generadas por ordenador así como islas con formas naturales.

Hasta hace relativamente poco, la implementación de técnicas gráficas en los ordenadores personales había sido limitada y simple. Afortunadamente esto ha cambiado. Un buen número de productos Amiga pueden poner en sus manos capacidades realmente buenas. Ahora es posible crear, basado en los terrenos fractales aleatorios, de forma realista superficies reales basándose en la información proporcionada por la US Geological Survey (USGS), y de igual forma dibujar mapas aéreos a mano para generar terrenos en tres dimensiones. Este último proceso será nuestro foco, donde se explorarán las técnicas en las que el artista puede colaborar con el Amiga, construyendo superficies en el espacio cibernético.

Generadores de superficies: Fantasía y Realidad

Actualmente los dos programas líderes en la generación de superficies son VistaPro (Virtual Reality Laboratories) y Scenary Animator (Natural Graphics). Ambos programas pueden cargar o crear información correspondiente a una superficie en el formato DEM (Digital Elevation Map), como es el caso de los ficheros basados en la información de la USGS. Esta información DEM es similar a la de un mapa topográfico aéreo desde la pantalla de usuario. En dicho mapa una 'cámara' podrá posicionarse y ajustarse para tomar la porción concreta de la superficie. Dicho gráfico generado por el ordenador es una vista natural de una superficie iluminada en tres dimensiones con sombras, árboles, nieve, y lagos. Ambos programas le permitirán trazar un recorrido en el mapa para generar una animación.

Tanto Vista Pro como Scenary Animator son programas excelentes, cada uno de estos con una filosofía diferente en cuanto al interface, estilo de generación, y el conjunto de controles. Vista Pro puede generar ríos, Scenary Animator, nubes. Vista Pro incluye más controles para las operaciones como el suavizado de la superficie y ajuste en el degradado del píxel. Scenary Animator tiene comandos de animación más potentes.

Ambos programas salvan las imágenes en alta y baja resolución interlazado y no interlazado, así como Overscan o no Overscan. Vista Pro soporta 16 colores, 32 colores, HAM, y salida en IFF24, además de poder salvar los ficheros en los formatos correspondientes a Sculpt y Turbo Silver. Scenary Animator soporta 16 colores, 32 colores, DCTV, IFF24 y PCX.

Las superficies se generan como una red de triángulos coloreados y sombreados para proporcionar aspecto de una superficie natural sólida. En la distancia dichos triángulos se desvanecen. Vista Pro ofrece una opción de generación en la cual se utiliza el sombreado Gouraud para suavizar el aspecto de la superficie. De esta forma se resuleve el problema de aspecto triangular proporcionando a la superficie generada un aspecto de pintura. Scenary Animator soluciona este mismo problema mediante el botón 'Detail', mediante el cual se descompondrán los triángulos alargados y grandes, más próximos a la cámara, en otros más pequeños. Esta es una de mis características favoritas.

Si estos dos programas producen imágenes idénticas a partir de la misma información, yo puedo coger uno y desechar el otro. Interesantemente estos tienen connotaciones diferentes en el estilo de generación. Scenary Animator produce superficies muy finas, excelente en la generación de terrenos y nubes realistas. Vista Pro tiene un buen tratamiento de los mismos, un maravilloso control de conjunto atmosférico y el color, así como una interesante forma de distribuir la vegetación por los vales. Yo utilizo ambos programas de forma extensa.

Incluido con ambos programas se encuentran discos con ficheros DEM pertenecientes a la USGS, cubriendo un amplio rango de la más extensa variedad de sitios, como es el Gran Cañón, Yosemite, la superficie de Marte, y otras más. Ambos programas también incluyen generadores de terrenos fractales, los cuales pueden generar ficheros DEM. Aunque acepta información topográfica del mundo real como los ficheros USGS para crear superficies, los generadores fractales crean superficies naturales mediante a partir de una 'semilla' formada de forma aleatoria. Otra fuente de ficheros DEM es el programa Fractal Pro (MegageM), el cual puede salvar Mandelbrot y otros conjuntos fractales como ficheros DEM para ser generados como superficies.

Mientras que la conversión de estructuras matemáticas en superficies es una prospección interesante, lo que me excita más es dibujar y editar ficheros DEM para construir mis propias superficies. El fundamento de este proceso queda en un pequeño gran programa llamado ScapeMaker 2.0 (MegageM). ScapeMaker carga cualquier imagen IFF estándar, incluyendo HAM, y la traslada al formato DEM para ser generada en Vista Pro o Scenary Animator como si se tratase de un fichero de superficie. Las diferencias de color en la imagen representa las diversas elevaciones.

Seleccione sus propias brochas

La técnica Shade y Blend de DeluxePaint es un camino ideal para dibujar de forma rápida vistas aéreas con detalle, las cuales podrán ser generadas posteriormente como paisajes. El método gráfico es único en DeluxePaint. desafortunadamente, Deluxe Paint IV ralentiza algunos procesos esta técnica en particular, por lo que le recomiendo que no tire Deluxe Paint III aunque cuente con la nueva versión.

Comience con una pantalla en baja resolución de 320x200 y defina una secuencia de 32 colores en su paleta. Normalmente yo dejo las dos primeras posiciones como colores de contraste para el menú. Los colores restante podrán ser cualquiera de los que usted desee, pero por un aspecto de claridad estos deberán ascender de forma suave a través de los colores y los valores mostrados en la figura 1. Cuando se utiliza ScapeMaker para convertir el gráfico en un fichero de datos DEM, se deberá utilizar una opción que trata cada posición sucesiva de la paleta como una elevación mayor. El Color 0 será el nivel 0, el color 1 será el nivel 1, etc. Por tanto, mediante éste método, los colores actuales del gráfico no importan; lo que importa es su posición en la paleta.

Cuando la paleta se encuentre finalizada, defina el Rango 1 para incluir los 32 colores. Vuelva a la pantalla principal y borre con el color 0. Seleccione el modo Shade (F5) desde el menú, y comience a dibujar con una brocha circular del tamaño de un dólar de plata, utilizando para ello la herramienta de línea de punto.

En el modo Shade, un botón provoca que los colores bajo la brocha disminuyan en un rango. Piense usted mismo en la elevación de un paisaje como si se tratase de una escalera que desciende. Un botón crea elevaciones, el otro baja las mismas. Desplace la brocha por la pantalla hasta que tenga definido los puntos más bajos y altos. Utilice brochas más y más pequeñas para crear detalle, añadiendo valles, playas, y otros accidentes geográficos como se muestra en la Figura 1.

Cuando haya dibujado un buen mapa rugoso en modo Shade, presione la tecla F6 para cambiar a modo Blend. utilice una brocha de punto y la herramienta de línea de punto para ir dejando los colores. Dibujando en modo Blend se suavizarán las transiciones de las elevaciones, realice la transición desde las regiones inferiores a las superiores. Conmute los modos entre Shade y Blend utilizando brochas largas y pequeñas hasta que el paisaje aéreo se encuentre acabado.

Con un poco de práctica será sencillo ver qué areas serán valles y cuales montañas. Por ejemplo, si un área de color 4 en el paisaje se encuentra justo a continuación de un área con el color 26, este tendrá una elevación realmente pronunciada. Repetidas pasadas sobre los bordes de dicho color con la brocha Blend, reducirá el salto de un estado a otro.

He descubierto que para mejorar la apariencia natural de un paisaje, es necesario recorrer la imagen completa, en modo Blend, con una brocha con un grosor de punto 3; todo ello antes de salvar la imagen. Sitúe la brocha sobre un área del dibujo, mantenga presionado el botón izquierdo del ratón, y desplace la brocha aledante y detrás en un cuarto de pulgada en ambas direcciones. Desplacese a una nueva zona y repita el proceso hasta completar el mapa. Esta operación tiene un efecto mínimo sobre la estructura y el detalle que ha definido, sin embargo eliminará las escaleras formadas por los pixels. Por último salve su imagen.

Esta técnica gráfica es increíblemente rápida. Desde ejecuto Deluxe Paint, el proceso dura menos de diez minutos para construir la paleta y completar el mapa aéreo correspondiente al paisaje como el que se muestra en la Figura 1. Posteriormente en el artículo mostraré un método más avanzado para compensar los ratios de aspecto correspondientes al píxel, pero por ahora, permítanme mostrarles como generar un fichero DEM a partir de un dibujo.

Realizando la conversión

Aunque Scape Maker es un poco primario, este es barato, único, y realiza bien su trabajo. Este es el único programa que conozco capaz de convertir ficheros IFF en ficheros DEM. Ejecute ScapeMaker 2.0 desde el Workbench o desde el CLI.

El Interface se encuentra formado por una simple barra de menús para los controles y una ventana. Seleccione desde el menú la opción 'Open Image' para cargar el mapa aéreo salvado anteriormente. Este se verá de forma breve en una pantalla de fondo mientras dura el proceso de carga. Desde el submenú 'Controls' seleccione 'Color Number'. Este modo utiliza el número de colores en las posiciones de la paleta para definir las elevaciones descritas con anterioridad. La opción 'Color Value' computa las elevaciones a partir de los valores correspondientes al RGB, pero encuentro estos resultados menos predecibles.

desde el submenú 'Controls' seleccione 'Scale Factor'. Con el valor por defecto de uno, el paisaje tendrá muy poco relieve, el punto más bajo será el nivel 1 y el más alto el 31. El paisaje será más interesante si el incremento de su elevación se escala por un factor de 5, 10, ó 20. Puede introducirse un factor de escalado hasta 99, sin embargo se producirá una exageración en los pasos de nivel.

Defina 'Scape Area' mediante la selección de dicha opción desde el menú. Una ventana aparecerá en la pantalla con el dibujo. Esta ventana podrá ser redimensionada a su tamaño máximo de 258x258 pixels y posicionada en cualquier sitio de la imagen. Cuando esté satisfecho, seleccione el gadget 'Close' en la parte superior izquierda de la ventana y vuelva al menú.

Seleccione 'Grab Scape' para convertir el área bajo la ventana en un fichero DEM. Yo siempre realizo una pasada de suavizado antes de hacer el rendering -tanto en Scape Maker como en Vista Pro. Esta operación es particularmente importante en mapas dibujados. Todas las ilustraciones que acompañan este artículo han sido suavizadas. Salve el fichero DEM y salga del programa. ScapeMaker tiene otras opciones, pero, por ahora, no las veremos.

Preparado para Generar

Usted puede cargar el fichero DEM recién creado tanto en Vista Pro como en Scenary Animator para realizar la generación final. La figura 2 muestra el fichero DEM cargado en Scenary Animator. Puede observar como efectivamente el dibujo original se traslada en un mapa de elevación. Advierta que la vista de mi área dibujada aparece comprendida en la dimensión norte-sur en comparación con la imagen del mapa de pantalla. Esta ha sido realizada con el proposito de compensar los problemas correspondientes al ratio del aspecto de píxel.

La pantalla principal de Scenary Animator contiene botones para varios parámetros, una ventana para la previsualización de la imagen, y una vista desde la posición de la cámara. Esta pantalla de mapa tiene controles de posición, botones de animación, y un gadget muy interactivo de posición de cámara. Manteniendo presionado el botón izquierdo del ratón se definirá la posición de la cámara en cualquier sitio del mapa. Presionando el botón derecho del ratón podrá rotar la cámara y ajustar el campo de visualización mediante el movimiento del ratón. Volviendo a la pantalla principal, un click con el ratón en la ventana de previsualización definirá el destino para la cámara y recentrará la imagen.

Los botones de la pantalla principal permiten el ajuste del ángulo de luz y dirección, agua y olas, altura de las nubes y la densidad de las mismas, línea de horizonte, niveles de nieve, y otros factores que pueden afectar de forma dramática el aspecto del rendering final. Scenary Animator puede generar tanto animaciones como secuencias únicas. Presionando el botón de Render se conmutará la visualización a una pantalla sobre la que se encuentra dibujada la imagen línea a línea. La Figura 4 muestra el render finalizado del paisaje por Scenary Animator desde la posición mostrada en la pantalla de mapa. La imagen se encuentra en el modo de 320x400 con una paleta de 32 colores ajustada después del rendering.

Por primera vez se visualizan los resultados en la colaboración con el ordenador. La cima de un cráter se encuentra visible en la parte superior izquierda. Es sencillo dibujar un camino animado a través de este paisaje. Las animaciones generadas directamente en formato DCTV son relativamente pequeñas e impresionantes. La serie de vistas desde una altitud mayor (ver figura 3) ha sido generada en Vista Pro. Este ofrece otra perspectiva de cómo un dibujo se traslada a tras dimensiones.

Volvamos a la estación de dibujo por un momento. He mencionado el problema del ratio en el aspecto del píxel. Si usted quiere dibujar un círculo perfecto en Dpaint sobre una pantalla de 320x200, este se estrechará en la dimensión norte-sur con Vista Pro o Scenary Animator. Un simple procedimiento gráfico eliminará esta distorsión.

Ejecute Deluxe Paint con una resolución de 320x200 y una paleta de 32 colores. Vaya a la opción 'Page Size' del menú, e introduzca los valores 320x258, meidante los cuales podrá dibujar en toda el área que Scape Maker puede grabar. El dibujo se realizó anteriormente con Shade y Blend, utilizando las teclas de cursor para desplazarse en torno a la pantalla. Puede utilizar las coordenadas para marcar la pantalla hasta un máximo de 260, indicando de esta forma el límite horizontal en el cual puede grabar Scape Maker.

Cuando el dibujo esté completo vaya a 'Screen Format' y seleccione la resolución Interlazada 320x400. Cuando aparezca el requester 'Strech Image' seleccione 'No'. El paisaje aparecerá en la pantalla comprimido verticalmente. Salve el mismo y proceda como se describió anteriormente con ScapeMaker. De esta forma no se obtendrá ninguna distorsión en la imagen generada.

Y ahora algunos efectos especiales

Existe otro buen programa de generación de paisajes -también de la compañía Virtual Reality-, el cual se encuentra disponible desde hace poco tiempo. TerraForm no carga ni convierte imágenes IFF. Sin embargo este tiene un gran interface, acompañado con herramientas para alterar y editar ficheros DEM o para crear los mismos desde un alzado. La figura 5 muestra la pantalla de TerraForm con mi paisaje DEM cargado. Puede observar que he utilizado mi herramienta favorita de TerraForm, el botón 'Nuke', para añadir unos cuantos cráteres al paisaje. Otras herramientas tienen como misión suavizar, crear rugosidades, crear colinas, etc. La ventana de visualización en 3D permite la edición precisa, punto por punto, con el ratón. Este es realmente un programa divertido. Este es, además, el único programa que le permitirá editar ficheros DEM, aunque el render deberá realizarse con Vista Pro.

En este artículo no se ha profundizado demasiado en ninguno de los programas empleados, lo que pretende resaltar es la colaboración entre el ordenador, así como el nivel de imaginación del artista para la generación de paisajes en el espacio cibernético del Amiga.