Pistola de luz
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Pistola de luz. dispositivo apuntador para computadoras y un dispositivo de control para videojuegos y máquinas recreativas.
Las pistolas de luz modernas basadas en pantallas funcionan debido a la inserción de un sensor dentro del las mismas y la pantalla de destino es la encargada de la emisión de la luz en lugar de las pistolas. La primera pistola de luz de este tipo se usó en la computadora MIT Whirlwind.
La pistola de luz y su descendiente, el lápiz óptico, actualmente son raramente usados como dispositivos apuntadores producto a la gran popularidad del mouse y los cambios en las tecnologías de los monitores (las pistolas de luz convencionales solo funcionan en monitores basados en tubos de rayos catódicos).
Sumario
Historia
Las primeras pistolas de luz aparecieron en la década de 1930 como resultado del desarrollo de tubos al vacío sensibles a la luz. No demoró mucho antes de que la tecnología fuera utilizada en máquinas recreativas (arcade) que contenían juegos de disparos, comenzando con el Seeburg Ray-O-Lite en 1936. Estos primeros juegos basados en pistolas de luz usaban pequeños objetivos, usualmente en movimiento, sobre los cuales se montaba un tubo sensible a la luz. El jugador usaba un arma (comúnmente un rifle) que emitía un destello de luz cuando se apretaba el gatillo. Si el rayo de luz emitido impactaba algún objetivo, entonces se contaba como un acierto.
Estos juegos evolucionaron durante las décadas siguientes alcanzando su punto cumbre con el Periscope, primer juego exitoso de la Sega Corporation cuyo lanzamiento fue en 1966. Posteriormente otras compañías, entre las que se destacan la Nintendo incluyeron este dispositivo en varias de sus consolas.
Pistolas de luz en videojuegos
Las pistolas de luz usadas en los videojuegos usualmente se modelan como un arma balística, usualmente como una pistola y se usa para localizar objetos en una pantalla de video. En los modelos que implementan la retroalimentación de fuerza, la pistola de luz también simula el retroceso del arma.
Las pistolas de luz desde sus inicios fueron muy populares en las máquinas recreativas (arcades), pero no alcanzaron esos niveles de popularidad en las consolas de videojuegos domésticas hasta la aparición del Nintendo Entertainment System (NES), el Sega Master System (SMS), Mega Drive/Genesis, Super Nintendo Entertainment Systems (SNES) y el Atari XEGS. Sin embargo muchos sistemas Pong de la década de los 70 incluían una pistola o arma para dispararle a objetivos simples en la pantalla.
Las pistolas de luz tradicionales no se pueden usar en los modernos monitores LCD o en las pantallas de plasma y presentan problemas con las pantallas de proyección.
Entre los ejemplos más famosos de uso de pistolas de luz se encuentran:
- La Galería de Disparos de la Magnavox Odyssey, la primera pistola para consolas domésticas, fue un gran rifle, con una apariencia muy realista, que incluso necesitaba ser cargado después de cada disparo.
- La NES Zapper de la Nintendo, sin dudas el ejemplo más popular de pistola de luz.
- La XG-1 para la Atari XE-GS
- La Action Max, una consola que usaba cintas VHS para almacenar los juegos únicamente controlados por una pistola de luz.
- La Light Phaser para el Sega Master System.
- La Super Scope para Super Nintendo que tenía la forma de una Bazooka.
- La Menacer de la Sega Mega Drive.
- La Peacekeper Revolver de la Philips CDi
- La GunCon desarrollada por la Namco con sus posteriores secuelas la GunCon 2 y GunCon 3 las cuales primeramente cargaban las señales de video en lugar de hacerlo internamente en la consola y se dice que son altamente confiables. Se usaron en los PlayStation, PlayStation 2 y PlayStation 3.
También hay pistolas de luz para Sega Saturn, Xbox y muchas otras consolas y máquinas recreativas (arcade systems). Entre los videojuegos recientes que incluyen pistolas de luz se encuentran: Resident Evil: The Umbrella Chronicles,Time Crisis 4,Virtua Cop 3 y The House of the Dead: Overkill.
En 2007, Nintendo sacó al mercado la Wii Zapper para la Nintendo Wii. Un periférico que realmente no contiene ninguna tecnología tradicional de pistolas de luz, el mismo hace uso del Sistema de seguimiento infrarrojo interno del Wii Remote para dispararle a los objetivos en pantalla. Su nombre es una referencia a la clásica NES Zapper del Nintendo Entertainmet System. Se sabe que la GunCon 3 de la Namco también usa un sistema de sensores ópticos infrarrojos similar al del sistema Wii Remote.
Diseño
El nombre de “pistola de luz” surge debido a que esta usa la luz como el método de detección de los objetivos en la pantalla. Este nombre produce la impresión de que el dispositivo en sí, es el que emite la luz, pero de hecho la mayoría de las pistolas de luz realmente reciben la luz a través de un fotodiodo ubicado en el cañón de la pistola. Existen dos versiones de esta técnica que son las más usadas, pero el concepto es el mismo: cuando se aprieta el gatillo del arma la pantalla de destino se pinta de negro y el diodo comienza la recepción. La pantalla completa o parte de ella se pinta de blanco de forma tal que permite a la computadora saber donde está apuntado la pistola basada en el momento en que Diodo detecta la luz. Durante este proceso el usuario de la pistola de luz se percata de muy poco o de nada debido a que el tiempo en que se blanquea la pantalla es de, usualmente, solo una fracción de segundo.
Objetivos secuenciales
El primer método de detección, empleado por la pistola NES Zapper, se basa en dibujar cada objetivo secuencialmente con luz blanca después de haber pintado (borrado) la pantalla de negro. Así, si el fotodiodo de la pistola detecta luz (cuando se está pintando el píxel o después del refresco de la pantalla), entonces el objetivo ha sido alcanzado. En esencia, el diodo le indica al ordenador si ha acertado en algún objetivo. Para el caso de n objetos, la secuencia de dibujo de dichos objetivos indicará cuál de ellos ha sido el alcanzado tras 1 + redondeoHaciaArriba(log2(n)) refrescos (un refresco determina si alguno de los objetivos ha sido alcanzado y redondeo HaciaArriba(log2(n)) para hacer una búsqueda binaria y decidir qué objeto ha sido el alcanzado).
Un efecto colateral interesante de este método es que en juegos pobremente diseñados, es frecuente que cuando un jugador apunta con la pistola hacia otra fuente de luz y presiona el gatillo, el primero de los objetivos de la pantalla es "alcanzado" cada vez. Juegos con un diseño mejor solucionan este efecto dibujando la pantalla de color negro y verificando que en ese momento no se acierta en ningún objetivo.
Cronometrado del rayo catódico
El segundo método, usado por la pistola de luz Super Scope del Super Nintendo Entertainment System y los lápices ópticos de las computadoras, está más elaborado y es más confiable. La esencia de este método se basa en la naturaleza de los tubos de rayos catódicos que conforman las pantallas de los monitores o los televisores. En estos la pantalla se pinta por medio de un haz de electrones que viaja pintando una línea desde adelante hacia atrás y luego se desplaza hacia debajo para comenzar con la siguiente línea, proceso que se repite hasta que se pinta la pantalla completa. Esto es tan rápido para el ojo humano que parece que se hace de forma instantánea. Se debe de recordar que cuando este método se popularizó -a finales de los años ochenta y principios de los noventa, los CRTs eran los únicos monitores para los televisores.
Cuando el jugador aprieta el gatillo, la computadora (frecuentemente asistida por la circuitería del monitor) calcula cuánto tiempo le toma la haz de electrones excitar el fósforo ubicado en la región hacia la cual está apuntando el arma. La pistola de luz envía una señal después de detectar un pequeño cambio repentino en el brillo de un punto de la pantalla cuando el haz de electrones lo refresca. Entonces la computadora calcula la posición hacia la cual está apuntando la pistola basada en la frecuencia de refrescamiento horizontal del monitor (la cantidad fija de tiempo que le toma al haz recorrer la pantalla de izquierda a derecha). La pistola obtiene este tiempo, ya sea proveído por la computadora a través de los conectores del controlador (como en el caso de la Super Scope), o lee la señal de video compuesta a través de un conector T en el cable A/V (ejemplo la GunCon 2). Una vez que la computadora sabe hacia donde está apuntando la pistola, determina mediante detección de colisiones si esta coincide con el objetivo o no.
Muchas pistolas de este tipo (incluyendo la Super Scope) ignoran la luz roja, producto a que los fósforos rojos tienen un tiempo de decadencia mucho menor que los verdes o azules. Debido a lo anterior algunos juegos (no todos) iluminan de alguna forma toda la pantalla cuando se aprieta el gatillo con el objetivo de obtener una posición más confiable. El cronometrado de rayo catódico es inútil con plasma, LCD y DLP debido a que estos refrescan todos los píxeles al mismo tiempo.
Método combinado
Algunas pistolas de luz diseñadas según el modelo de objetivos secuenciales no cronometran de forma suficientemente precisa para obtener (X, Y) leyendo la señal de vídeo, pero sí que usan una combinación de ambas técnicas. Se comienza iluminando la pantalla y se mide el tiempo de respuesta (como en el método anterior). La diferencia radica en que el ordenador sólo calcula si una línea de barrido ha sido alcanzada y no qué píxel concreto de dicha horizontal. Esto no necesita realizarse a la velocidad del método de cronometrado del rayo catódico (que requiere 15kHz para el eje de ordenadas contra 5MHz para el eje de abscisas en resoluciones estándares). Luego, empleando el método de objetivos secuenciales en dicha línea horizontal se averigua si ha sido alcanzado algún objetivo y, en caso afirmativo, cuál es.
Emisores infrarrojos
Este es un nuevo método desarrollado para tecnologías diferentes de los CRT. Esta se apoya en uno de muchos emisores de luz infrarroja ubicados cerca de la pantalla y en un sensor infrarrojo ubicado en la punta de la pistola. Cuando se aprieta el gatillo, la pistola envía la intensidad del haz de luz infrarroja que esta detecta. Producto a que la intensidad depende de tanto la distancia como del ángulo relativo con respecto a la pantalla, se adicionan sensores de ángulo dentro de la pistola. De esta forma se resuelve un sistema de ecuaciones trigonométricas y se calcula la posición relativa en tres dimensiones (3D) de la punta de la pistola con respecto a la pantalla. Luego, mediante una proyección de la punta de la pistola en la pantalla con los ángulos medidos se determina el punto de impacto. Uno de los primeros ejemplos de esta tecnología (aunque no usa luz infrarroja) se puede ver en el NES Power Glove Accessory, el cual usaba tres sensores ultrasónicos que hacían la misma función que los emisores de luz infrarroja usados en algunas pistolas de luz.
Una variante más simple es comúnmente usada en las máquinas recreativas (arcades), donde en lugar de detectores de ángulo se utilizan cuatro sensores de luz infrarroja. Sin embargo, esto puede ser poco confiable cuando el disparo se realiza desde ciertos ángulos y distancias producto a que el cálculo de los ángulos y la posición en tres dimensiones tienen un margen de error mayor. Otras variantes incluyen tres o más emisores con luces infrarrojas de diferentes longitudes de onda y el mismo número de sensores. Con este método y la calibración apropiada se obtienen tres o más ángulos relativos de forma que no se necesitan detectores de ángulo para posicionar la pistola.
Algunas veces los sensores se ubican alrededor de la pantalla y el emisor en la pistola, pero los cálculos son similares.
La Wii Remote usa una cámara de video infrarroja en el controlador de mano en lugar de un simple sensor. Esta familia de métodos se usan en la Wii Remote, en la GunCon 3 y en las máquinas recreativas modernas que usan pistolas de luz.
Multijugador
Un juego que utilice una o más pistolas lee todos los pulsadores continuamente y cuando un jugador presiona el correspondiente a su pistola, el juego se centra en averiguar si ha habido éxito con algún objetivo y cuál es antes de procesar otro disparo.
Pistolas posicionales
Las pistolas posicionales son muy comunes en las máquinas recreativas. Una pistola posicional está fijada a la cabina mediante un eslabón giratorio que le permite al jugador apuntar la pistola. Estas son frecuentemente confundidas con las pistolas de luz pero trabajan de forma muy diferente. Estas no pueden ser movidas libremente como sus contrapartes ópticas las cuales están atadas y almacenadas en una funda montada. Ellas son típicamente más caras inicialmente pero más fáciles de mantener y reparar. Entre los juegos que usan pistolas posicionales se encuentran Silent Scope, las versiones para máquinas recreativas de Resident Evil: Survivors, Revolution X y Terminator 2: Judgment Day aunque sus versiones en consola usaban pistolas de luz.
Referencias
How The Time Crisis 4 Light Gun Works
