¿Por qué los viejos videojuegos estaban tan pixelados?

Extracto del arte de la caja de Super Mario Bros pixelado sobre un fondo azul
Nintendo

La mayoría de los juegos de computadora y video creados en el siglo XX presentaban gráficos pixelados en bloques. Si no creció con ellos (o nunca prestó atención a los detalles técnicos), es posible que se pregunte por qué. Exploraremos los orígenes del pixel art y cómo los gráficos han aumentado en complejidad con el tiempo.

La respuesta corta: la resolución estaba limitada por el costo y la tecnología disponible

La obra de arte pixelada en los videojuegos más antiguos, donde la resolución de la pantalla es lo suficientemente baja como para que los píxeles sean obvios y en bloques, fue en gran parte el resultado de televisores de baja resolución y el alto costo de los chips de memoria y la lógica digital en el momento en que se crearon esos juegos. relativo a hoy.

Si bien era posible crear una imagen fija digital con resolución HD a fines de la década de 1970, la tecnología para animarla en tiempo real no existió hasta mucho más tarde. Dicha tecnología era demasiado cara para ponerla en un producto de entretenimiento de producción masiva que los consumidores pudieran pagar hasta mediados de la década de 2000.

Un niño jugando River Raid en una computadora Atari 800XL.
Benj Edwards

Los diseñadores de juegos hicieron lo que pudieron con la tecnología limitada disponible en ese momento, utilizando gráficos pixelados en bloques con forma de mosaico para ilustrar sus juegos para consolas, como Atari 2600 , NES, Sega Genesis y muchas más.

“Dibujábamos en papel cuadriculado y luego digitalizábamos esos dibujos”, dice Joe Decuir, quien co-creó la consola de juegos Atari 2600 y programó uno de sus primeros juegos. «Recuerdo vívidamente lo torpes que se veían los tanques en Combate «.

La versión EGA de Loom para IBM PC. Lucasfilm

Incluso los artistas del lado de los juegos de PC tuvieron que lidiar con imágenes de baja resolución y color relativamente bajas en comparación con la actualidad. «Tener que trabajar en estos ladrillos gigantes de color sólido y estar limitado a solo 16 colores terribles que habían sido elegidos para nosotros con anticipación, de los cuales no había variaciones, fue un obstáculo tremendo», dice Mark Ferrari, quien dibujó la EGA. gráficos para juegos de Lucasfilm en IBM PC como Zak McKracken , Loom y The Secret of Monkey Island .

Pero los artistas aceptaron las limitaciones e hicieron clásicos atemporales de todos modos. Echemos un vistazo más profundo a las capacidades técnicas que llevaron a esas limitaciones y por qué el arte del juego pixelado se volvió menos necesario con el tiempo.

Cómo funcionan los gráficos de videojuegos

Los gráficos de juegos digitales tienen que ver con los píxeles: cómo los almacena, cómo los procesa y cómo los muestra. Más píxeles por pulgada significan más detalles , pero cuantos más píxeles tenga, más potencia de hardware necesitará para manejarlos.

La palabra «píxel» se originó como una abreviatura del término «elemento de imagen», acuñado por investigadores informáticos en la década de 1960 . Los píxeles son la parte más pequeña posible de cualquier imagen digital, independientemente de la resolución. En las computadoras modernas, generalmente se representan como bloques cuadrados, pero no siempre , según la naturaleza y la relación de aspecto del dispositivo de visualización .

Un mapa de bits de Mario de Super Mario Bros. en NES.
Benj Edwards / Nintendo

En términos abstractos, la mayoría de los gráficos de los videojuegos funcionan almacenando una cuadrícula de píxeles (conocida como mapa de bits) en una parte de la memoria de video llamada búfer de cuadros . Luego, un circuito especial lee esa memoria y la traduce a una imagen en la pantalla. La cantidad de detalles (resolución) y la cantidad de colores que puede almacenar en esa imagen están directamente relacionados con la cantidad de memoria de video que tiene disponible en su computadora o consola de juegos.

Algunos de los primeros juegos de consola y arcade no usaban búfer de marcos. De hecho, la consola Atari 2600, lanzada en 1977, mantuvo sus costos bajos mediante el uso de lógica dedicada para generar una señal sobre la marcha a medida que la línea de escaneo de televisión se movía hacia abajo en la pantalla. “Estábamos tratando de ser baratos, pero eso puso la vertical en manos de los programadores, que eran mucho más inteligentes de lo que los diseñadores de hardware se daban cuenta”, dice Decuir sobre el 2600.

En los casos de juegos de búfer previo al cuadro, el detalle gráfico estaba limitado por el costo de los circuitos de soporte (como en los primeros juegos de arcade de lógica discreta de Atari ) o el tamaño del código del programa (como en el Atari 2600).

Cambios exponenciales en la memoria y la resolución

La escala de mejora en las capacidades técnicas de las computadoras y consolas de juegos ha sido exponencial durante los últimos 50 años, lo que significa que el costo de la memoria digital y la potencia informática ha disminuido a un ritmo que desafía el sentido común.

Esto se debe a que la mejora de las tecnologías de fabricación de chips ha permitido a los fabricantes colocar exponencialmente más transistores en un área determinada de una pieza de silicio, lo que permite aumentos drásticos en la memoria, la velocidad de la CPU y la complejidad del chip gráfico.

«En serio, ¿cuántos transistores podrías usar?» dice Steve Golson, co-diseñador del chip gráfico del Atari 7800 y co-creador de Ms. Pac-Man , entre otros juegos. “Con unas pocas decenas de miles de transistores, tienes el Atari 2600. Con decenas de miles de millones de transistores, obtienes consolas modernas. Eso es un millón de veces más. Y las velocidades de reloj han aumentado de unos pocos megahercios a unos pocos gigahercios. Eso es un aumento de mil veces «.

Casino Poker para Fairchild Channel F hizo lo mejor de una pantalla de 102 × 58 píxeles.

El costo de los transistores afectó a todos los componentes electrónicos que los utilizaban, incluidos los chips de memoria RAM. En los albores de la consola de juegos computarizada en 1976, la memoria digital era muy cara. El Fairchild Channel F usó solo 2 kilobytes de RAM para almacenar una imagen de mapa de bits de la pantalla: solo 128 × 64 píxeles (102 × 58 visibles), con solo uno de cuatro colores por píxel. Los chips de RAM de capacidad similar a los cuatro chips de RAM utilizados en el Canal F se vendieron al por menor por alrededor de $ 80 en total en ese momento , que es $ 373 ajustado por inflación.

Avance rápido hasta 2021, cuando Nintendo Switch incluye 4 gigabytes de RAM que se pueden compartir entre la memoria de trabajo y la memoria de video. Supongamos que un juego usa 2GB (2,000,000 kilobytes) de RAM de video en el Switch. A los precios de RAM de 1976, esos 2.000.000 de kilobytes de RAM habrían costado $ 80 millones en 1976; eso es más de $ 373 millones en la actualidad. Loco, ¿verdad? Esa es la naturaleza desafiante de la lógica del cambio exponencial.

A medida que el precio de la memoria ha caído desde 1976, los fabricantes de consolas han podido incluir más RAM de video en sus consolas, lo que permite imágenes con una resolución mucho mayor. Con más resolución, los píxeles individuales se han vuelto más pequeños y más difíciles de ver.

El Mario de hoy en Mario Odyssey usa más píxeles que toda la resolución del sistema NES.
El Mario en Mario Odyssey usa aproximadamente tantos píxeles como la resolución completa del sistema NES. Benj Edwards / Nintendo

El Nintendo Entertainment System , lanzado en 1985, podría producir una imagen con una resolución de 256 × 240 (61,440 píxeles). Hoy en día, una consola Sony PlayStation 5 puede producir una imagen de 3840 × 2160 (4K) y, potencialmente, una de hasta 7680 × 4320 (33,177,600 píxeles). Eso es un aumento del 53,900% en la resolución de la consola de videojuegos en los últimos 36 años.

Incluso si fuera posible mostrar gráficos de alta definición en la década de 1980, no había forma de mover esas imágenes de la memoria y pintarlas en una pantalla a 30 o 60 veces por segundo. “Considere el maravilloso cortometraje animado de Pixar Las aventuras de André y Wally B. ”, dice Golson. «En 1984, esta película requirió una supercomputadora Cray de 15 millones de dólares para su creación».

En 1984, se necesitaron 15 millones de horas de supercomputadora para renderizar cada fotograma del cortometraje Las aventuras de André y Wally B. Pixar.

Para Las aventuras de André & Wally B. , Pixar renderizó cuadros con una resolución detallada de 512 × 488 a una velocidad de aproximadamente un cuadro cada 2-3 horas . Los trabajos de mayor resolución que se intentaron más tarde tomaron un tiempo de renderizado mucho más largo y un equipo de clase mundial multimillonario. Según Golson, cuando se trataba de gráficos fotorrealistas en tiempo real, «simplemente no se podía hacer con el hardware disponible en 1984. Y mucho menos a un precio para vender a los consumidores».

La resolución del televisor era baja, lo que limita los detalles

Por supuesto, para que una consola muestre una imagen con una resolución de 4K como las consolas de gama alta de hoy en día, necesita una pantalla capaz de hacerlo, que no existía en las décadas de 1970 y 1980.

Antes de la era de la HDTV , la mayoría de las consolas de juegos utilizaban tecnología de visualización relativamente antigua desarrollada en la década de 1950, mucho antes de que nadie anticipara jugar videojuegos domésticos de alta resolución. Esos televisores fueron diseñados para recibir transmisiones por aire a través de una antena que se conecta a la parte posterior.

“La única forma de conectarse al televisor era a través de la entrada de antena”, dice Steve Golson, recordando su trabajo en el Atari 7800 en 1984. “Por lo tanto, la consola tenía que generar una señal compatible que parecía provenir de su antena. Así que estaba limitado por la posible resolución de una señal de transmisión NTSC analógica «.

Double Dragon en la NES
Benj Edwards

Idealmente, la señal de TV analógica NTSC puede manejar aproximadamente 486 líneas entrelazadas que tienen aproximadamente 640 píxeles de ancho (aunque esto varía según la implementación debido a la naturaleza analógica del estándar). Pero desde el principio, los diseñadores de consolas de juegos descubrieron que podían ahorrar memoria utilizando solo la mitad de los dos campos entrelazados por segundo de NTSC para crear una imagen muy estable de 240 píxeles de alto, ahora denominada «240p» entre los entusiastas . Para mantener la relación de aspecto 4: 3, limitaron la resolución horizontal a unos 320 píxeles, aunque este número exacto variaba considerablemente entre las consolas.

La señal NTSC también restringió la cantidad de colores que podía generar sin que se vieran juntos o se desvanecieran. “¡Y tenías que hacer que se viera bien para las muchas personas que todavía tenían televisores en blanco y negro! Esto limitó aún más sus opciones de color ”, dice Golson.

Para sortear esta restricción, las computadoras personales comenzaron a usar pantallas que no eran de televisión de mayor resolución a principios de la década de 1980. “El IBM PC y sus clones inspiraron un gran mercado de monitores en color separados que pudieran manejar al menos VGA (640 x 480)”, agrega Joe Decuir. «Sin embargo, los jugadores no los obtuvieron hasta la década de 1990, para juegos conectados a PC».

Con 512 × 448 píxeles, Popeye de Nintendo era un juego de alta resolución para 1982, pero requería una costosa máquina recreativa y un monitor especial para funcionar. Nintendo

Algunos juegos de arcade antiguos, como Popeye de Nintendo (1982), se aprovecharon de resoluciones mucho más altas (512 × 448) que eran posibles con monitores de arcade que usaban un modo de video entrelazado no estándar, pero esos juegos no se podían jugar en consolas de juegos domésticas en el tiempo sin compromisos gráficos cuando se traduce a consolas domésticas.

Además, las pantallas son diferentes hoy en día en nitidez y precisión, exagerando el efecto de pixelación en algunos juegos más antiguos. Lo que parece cuadrado y en bloque en un monitor LCD moderno a menudo se suaviza cuando se muestra en un monitor CRT o televisor antiguo.

El espacio de almacenamiento también establece límites en la complejidad gráfica

Tanto en la consola como en los juegos de computadora, la complejidad de los gráficos estaba limitada no solo por las capacidades de visualización y la velocidad lógica, sino también por la forma en que se almacenaban en medios extraíbles que podían distribuirse a los clientes.

“En estos días, la gente realmente no comienza a comprender el entorno limitado en el que estábamos trabajando en términos de espacio de almacenamiento y tiempo de procesamiento”, dice Mark Ferrari. «El espacio en disco era realmente valioso en esos días».

Un disquete de 5,25 "y un disquete de 3,5"
Un disquete de 5,25 ″ y un disquete de 3,5 ″. Benj Edwards

En el momento en que Ferrari dibujó sus gráficos para Lucasfilm, un juego tenía que caber en un puñado de disquetes que solo podían almacenar alrededor de 1,4 megabytes cada uno. A pesar de que Lucasfilm comprimió el arte de su juego, la limitación sobre la cantidad de detalles que Ferrari podía incluir no solo provenía de la resolución de la tarjeta gráfica de IBM PC, sino también de la capacidad de almacenamiento de los propios disquetes.

Pero, al igual que los precios de la memoria, el costo de almacenar datos gráficos en medios extraíbles también se ha reducido exponencialmente. En el lado de la consola, un cartucho Fairchild Channel F contenía aproximadamente 2 kilobytes de datos en 1976, mientras que las tarjetas de juego de Nintendo Switch pueden almacenar hasta 32,000,000 kilobytes de datos (32 GB). Eso es 16 millones de veces más espacio de almacenamiento, lo que brinda mucho más espacio para datos gráficos detallados.

El fin del píxel visible … y un nuevo comienzo

En 2010, Apple introdujo una “pantalla Retina” en el iPhone 4, una pantalla con una resolución lo suficientemente alta como para que el ojo desnudo (a una distancia de visualización estándar) ya no pudiera distinguir píxeles individuales. Desde entonces, estas pantallas de ultra alta resolución se han trasladado a tabletas, computadoras de escritorio y computadoras portátiles.

Un iPhone de Apple con pantalla Retina.
Un iPhone con pantalla Retina. manzana

Por un tiempo, parecía que los días del pixel art finalmente habían terminado por completo. Pero el arte de píxeles de baja resolución no ha desaparecido. De hecho, está en alza.

A partir de finales de la década de 2000, los desarrolladores de juegos independientes comenzaron a adoptar la estética retro del pixel art en serio. Lo hicieron en parte por razones nostálgicas y también porque, en algunos casos, es más fácil para un pequeño equipo de desarrolladores crear gráficos de bloques más simples que ilustraciones detalladas de alta resolución que parecen profesionales. (Como con todo, hay excepciones: crear animaciones convincentes y fluidas con sprites 2D es un proceso muy laborioso, por ejemplo).

Los juegos de píxeles en bloque como Stardew Valley y Minecraft evocan sentimientos de una época más simple, al mismo tiempo que brindan las comodidades que vienen con el diseño de juegos moderno.

Stardew Valley usa pixel art para evocar recuerdos nostálgicos. ConcernedApe LLC

Mark Ferrari mira a estos artistas de píxeles modernos con asombro y reverencia. “Estaba haciendo pixel art porque no había otra alternativa. No fue una elección, fue una necesidad ”, dice Ferrari. “La gente que hace pixel art ahora lo hace por elección. Ya no existe un imperativo técnico en el mundo para seguir haciendo pixel art. Pero eligen esto como estética porque les encanta «.

Entonces, aunque el pixel art alguna vez fue una restricción, ahora es una estética artística preciada que probablemente nunca desaparecerá, y todo es gracias a ese período muy corto de la historia en el que los artistas hicieron lo que pudieron con la tecnología limitada de la época. ¡Píxeles para siempre!