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◆ 2024 / Unreal Engine 5 · UCL

Emotional Weather

Un simulador meteorológico en tiempo real construido en Unreal Engine 5. Examina el clima y la emoción en los juegos y trata el render como una pintura.

Muévete arriba y abajo para cambiar el clima; izquierda y derecha para el viento.

Este simulador meteorológico en tiempo real trata las nubes, la niebla y la lluvia como pinceladas.

  • Construí el clima en tiempo real en Unreal Engine 5: nubes volumétricas por ray marching, niebla y lluvia
  • Hice el lienzo que funde la pintura de Shishkin con el render en vivo
  • Escribí el estudio que la acompaña, leyendo la escena a través de imágenes, sonido, materiales e interacción en conjunto (análisis multimodal) y tratando su significado como algo que completa el espectador (teoría de la respuesta del lector)

Mi rol

Artista y programador, en solitario

Cuándo

2024

Motor

Unreal Engine 5

Hecho en

UCL

Serie

Body, Mind and Soul

Estado

Build funcional y estudio escrito, no expuesto

Etiquetas

Arte · Programación CG · Medios interactivos

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La obra

Una pintura renderizada en tiempo real.

El punto de partida es Lluvia en un bosque de robles (1891) de Ivan Shishkin: lluvia suave, bruma y tonos tierra apagados, con un ánimo lo bastante abierto para que cada espectador le aporte su propio sentimiento. La pintura de paisaje suele usar el clima de este modo, por ejemplo la lluvia para el duelo o la tormenta para la rabia. Ruskin llamó a esto falacia patética y lo consideró un defecto.

La pintura de Ivan Shishkin Lluvia en un bosque de robles: robles altos entre bruma gris, un camino embarrado con charcos y dos figuras bajo un paraguas
Ivan Shishkin, Lluvia en un bosque de robles, 1891. Óleo sobre lienzo, 124 × 203 cm. Galería Estatal Tretiakov, Moscú. Dominio público.

En esta versión en tiempo real, el espectador cambia el clima por sí mismo.

El lienzo dentro de la escena

Un lienzo se alza en el paisaje y muestra una obra renderizada en tiempo real mezclada con el óleo. Cuando el clima cambia, el material lee el estado actual y mezcla la pintura soleada, la pintura nublada y la escena en vivo con un fundido gradual.

Las decisiones técnicas y visuales se tomaron juntas: nubes por ray marching, superficies que se mojan y vuelven a secarse, y follaje que deja ver el viento.

Declaración de artista →

Animación del lienzo en la escena fundiéndose entre un óleo y el render en vivo mientras se mueven los controles de clima y tiempo
El lienzo a mitad del fundido. Los dos controles deslizantes de abajo regulan el clima y la hora del día; la pintura en el caballete se mezcla entre la versión al óleo y el render en vivo.
El caballete y la pintura en un prado soleado de hierba algodonera blanca con colinas ondulantes detrás
Tiempo despejado, con la pintura y el paisaje coincidiendo.
Investigación

El clima como recurso narrativo.

El proyecto combina ideas de la pintura clásica con gráficos en tiempo real, centrándose en el clima y la emoción.

Imágenes generadas y la pintura original

El proyecto también pregunta cómo se relaciona una imagen generada por un programa con una pintura, y cómo se relaciona una recreación con la obra de la que procede. El paisaje se calcula en tiempo real a partir de shaders y luz simulada, pero está compuesto e iluminado según la pintura de paisaje clásica. El lienzo en la escena sostiene juntos la pintura de Shishkin y el render en vivo y funde uno con el otro conforme cambia el clima, de modo que el original y su recreación pueden compararse en un mismo encuadre. Como el espectador fija el clima, cada visionado produce una versión distinta de la pintura.

Teoría

  • Análisis multimodal (Burn, 2016). El clima funciona como herramienta narrativa simbólica, convirtiendo la luz, la densidad de las nubes y el cambio de color en metáfora emocional.
  • Teoría de la respuesta del lector (Ryan, 2003). Los medios se interpretan a través de la experiencia personal, así que el proyecto se centra en cómo cada jugador lee un sistema meteorológico dinámico, sin un único significado previsto.

Casos de estudio

Lluvia en un bosque de robles (Shishkin, 1891)

Lluvia suave, bosque brumoso, tonos tierra apagados: calma, soledad, introspección. Lo bastante abierto para que los espectadores proyecten en él su propio sentimiento.

Red Dead Redemption 2 (Rockstar, 2018)

Suelo empapado de lluvia, bruma en las montañas lejanas, lluvia ambiental. Mecánicas como el movimiento ralentizado durante las tormentas ligan el ánimo a cómo se mueve el jugador.

Investigación técnica

  • Ray marching para nubes volumétricas, niebla y lluvia intensa.
  • Shaders procedurales para la humedad de las superficies, los charcos y la refracción del agua, que responden a las condiciones.
  • Niagara para la lluvia, los relámpagos y las transiciones meteorológicas, sincronizados con los eventos de la escena.
  • Sonido adaptativo ligado a la intensidad del clima y a la posición del jugador.
Diseño

Diseño y renderizado.

Visión artística

El diseño parte de la pintura de paisaje clásica. Las transiciones meteorológicas se renderizan con cambios de tono, intensidad de la luz y profundidad volumétrica, y cada patrón climático cumple un papel narrativo: melancolía en la lluvia, tensión en la tormenta, tranquilidad en el cielo despejado.

La elección del clima

La lluvia, la niebla y la tormenta se eligieron por su conexión simbólica con la tristeza, la incertidumbre y la tensión, y por el contraste visual que ofrecen. El realismo se exagera donde ayuda al ánimo, y las transiciones se mezclan para que nada cambie de golpe.

Composición del entorno

  • Paisajes modulares: árboles, rocas y elementos de agua ensamblados para que el mundo pueda cambiar con el arco emocional.
  • Ciclo de día y noche: un sistema de hora del día en evolución mueve juntos la iluminación ambiental y el skybox, de modo que la luz y la sombra guían al espectador a través del cambio.
  • Exploración abierta: el espectador decide cuándo cambia el clima.

El arte técnico como obra

La programación de shaders y la iluminación volumétrica llevan directamente la narrativa visual. Los pipelines en tiempo real, la gestión de LOD y los efectos de Niagara optimizados lo mantienen a la tasa de fotogramas.

El mismo paisaje bajo un cielo muy cubierto, con el color apagado hasta el oliva y el gris
Cielo cubierto, con el color apagado hasta el oliva y el gris.
El paisaje deslavado por el sol bajo y la calima, con las colinas reducidas a siluetas
Sol bajo a través de la calima, el efecto para el que se escribió el ray marcher.
La escena ejecutándose en una ventana de vista previa independiente de Unreal Engine
Ejecutándose en una ventana de vista previa independiente de Unreal Engine.
Apéndice técnico: sistemas, shaders y pipeline

Visión general del sistema.

Diagrama del sistema de control del clima
La entrada del usuario alimenta los manejadores centrales, que dirigen en tiempo real los subsistemas de nubes, terreno, partículas e iluminación.

Control del clima

  • Entrada: dos controles deslizantes: clima (soleado / nublado / lluvioso) y tiempo (día / noche).
  • Nubes: color, densidad y movimiento ajustados a través del gestor de nubes.
  • Terreno: texturas, charcos y follaje reaccionan al estado actual.
  • Lluvia y truenos: gestionados por Niagara.
  • Iluminación: la iluminación del entorno y del paisaje se mezcla para que una condición pase suavemente a la siguiente.

Nubes volumétricas

El ray marching calcula el recorrido de la luz a través de datos volumétricos, lo que permite densidad, iluminación y movimiento dinámicos. Los cielos varían, y la luz que atraviesa las nubes produce efectos como los rayos de Tyndall.

Terreno dinámico

  • Charcos: el signo más tangible de la lluvia, con un tamaño dinámico para que lloviendo, recién llovido y soleado se lean de forma distinta en el suelo.
  • Follaje: el viento no puede verse directamente, así que el follaje, mezclado mediante un vertex shader, lo hace visible.
  • Texturizado según la pendiente: los vectores del terreno deciden si una zona es plana o inclinada y seleccionan la textura en consecuencia, con transiciones interpoladas (lerp) en la intersección.

Lluvia y relámpagos

La lluvia basada en CPU se encarga del primer plano, para que la detección de colisiones funcione en los elementos interactivos; la lluvia basada en GPU cubre la distancia y el fondo para reducir el costo. Los relámpagos pasaron por varias iteraciones. La primera versión era solo un rayo, así que se añadió una luz puntual en espacio de pantalla para iluminar toda la escena, y el trueno suena entre uno y tres segundos después del impacto.

El render en tiempo real como arte generado

Un lienzo en la escena muestra una obra renderizada en tiempo real mezclada con bellas artes. El material mezclado lee el valor actual del clima desde la interfaz e interpola entre la pintura soleada, la pintura nublada y la escena en vivo, de modo que la pintura cambia gradualmente con el cielo.

Pruebas e iteración

Cambios y próximos pasos.

  • Corrección de color: ajustes predefinidos calibrados con referencias de clima real en video y fotografía.
  • Capa de gotas en pantalla: un efecto de lluvia sobre cristal para que el espectador vea las gotas resbalar por la lente, cambiando a medida que la lluvia arrecia.
  • Mezclador de luz y entorno: más ajuste de los parámetros para hacer el ambiente más vivo.

Desarrollo futuro

La integración artística actual funciona por superposición y mezcla algorítmicas. Una solución más sólida analizaría la obra de pintores concretos para construir funciones de material y ajustes de estilo por pintor, y luego generaría obra nueva a partir de ellos.

Un trabajo posterior podría añadir sesiones en las que los participantes usen el simulador mientras se registran sus respuestas emocionales mediante observación participante, junto con más variaciones de clima y una forma de que el jugador pinte.