Debate sobre nintendo 64

Texto de KeoV:

N64 tenia el doble de memoria (4MB) que la PS1 (2MB) y con el Expansion Pack subia al cuádruple (8MB). Lo que realmente pasaba con las pobres texturas es resultado de una historia de terribles errores y soluciones apresuradas.

Algo que pocas veces se dice es que el chip gráfico de N64 estaba infrautilizado. Eso fue porque Project Reality originalmente optaría por un CPU de diseño muy ambicioso. El plan original era combinar un CPU de Silicon Graphics con el chip gráfico para que en conjunto lograran grandes gráficos, pero ese objetivo no se logro por culpa de SG.

Cuando SG había terminado el CPU original con las modificaciones requeridas se dieron cuenta de algo terrible. En la fase de pruebas descubrieron que habían cometido un terrible error de diseño, algo incluso peor a lo que ocurrió con los primeros Pentium y por eso el chip cometía infinidad de errores de todo tipo lo que lo hacia casi completamente inservible. Entonces se opto por retrasar la salida de la consola para poder corregir los errores. Los meses pasaban y los problemas seguían sin solucionarse un retraso era seguido de otro, finalmente un análisis de fondo dio como resultado una conclusión que fue demoledora: el problema era mayor de lo que pensaban y la única solución posible era volver a empezar desde cero.

En este punto PS1 y Saturn ya eran una realidad y Nintendo solo le quedaba ver como sus competidores ganaban terreno mientras que los estudios cansados de esperar cancelaban sus desarrollos. Fue en ese momento que Nintendo tomo una medida desesperada y se decidió pedir ayuda a IBM para modificar una CPU de gama baja de SG (un R4300) lo más rápido posible. Así SG e IBM trabajaron a contrarreloj para poder adaptarla.

El tiempo era el principal enemigo, y se tenían que hacer sacrificios, el primer afectado fue la integración original entre el CPU y el chip gráfico que se tuvo que dejar de lado. Como resultado de esto las instrucciones de aceleración originales fueron simplemente desactivadas y solo se conservo un pequeño conjunto básico.

Algo que realmente sorprendió (y disgusto) a las third (sobre todo a Square) fue la no incursión de Bump Mapping (texturas con relieve). La poca integración también castigo severamente la capacidad poligonal de la máquina. De los 500.000 polígonos por segundo planeados originalmente se tenia que con el kit distribuido a las third solo podía mostrar menos de 100.000 ya que mucho del trabajo del chip gráfico recayó en la CPU. Nintendo empezó a tranquilizar a las third intentando convencerlas de que esa cifra solo representaba el 50% del poder real de la máquina, aunque después se comprobó que con los kits finales y muchas optimizaciones apenas se lograba mostrar un máximo de 150.000. Una miseria si se comparan con los 360.000 que podía manejar la PS1.

Después de leer las pobres características de la máquina final los desarrolladores empezaron a llamar a las oficinas de Nintendo para pedir explicaciones. Los responsables no tomaban el teléfono o se escondían en las oficinas. Fue hasta que alguien llamo al responsable de diseñar el chip gráfico que se supo la verdad. Entonces las compañías decidieron cancelar sus proyectos, Square le regreso ese mismo día los Devkits a Nintendo.

En si, N64 fue un desastre de diseño, una vergüenza y un ejemplo de como no diseñar una consola. En esa generación Nintendo sobrevivió gracias a dos cosas: los fans incondicionales que había conseguido gracias a las increíbles consolas anteriores (Nes, Snes y Gameboy) y la otra razón fue el auge de Pokemon que rompía récords de ventas. Sin embargo eso mismo lastro a Nintendo para las siguientes generaciones. Como Nintendo logro grandes dividendos gracias a la saga Pokemon entonces decidió dar un giro y enfocarse más en vender sus productos al publico infantil, cosa que la ha estigmatizado incluso hasta nuestros días.

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Realmente es de las peores consolas de Nintendo.

Veras, sucedió lo siguiente, Silicon Graphics llevaba varios años diseñando su propia consola, pero sabia que sola no podría comercializarla. Por eso acudió a varias compañías pero todas se mostraron escépticas, una de ellas fue Sega que la rechazo pues en ese entonces estaba convencida de que los juegos 3D no serían la norma en la nueva generación. Fue entonces cuando SG recurrió a Nintendo y logro convencerlos de que su consola era lo que Nintendo necesitaba y así inicio Project Reality.

En aquel entonces la aceleración gráfica 3d estaba en pañales y cada quien tenia que crear sus propios métodos de aceleración. SG ideo una consola que estaría basada en microcodigos que eran algo parecido a los modos de Super Nintendo. Es decir, cada microcodigo estaría diseñado para brindar ciertas características e instrucciones especiales. Así SG ideo para Project Reality varios microcodigos que brindarían desde gráficos básicos en 2D, hasta complejos gráficos en 3D.

Como ya mencione el prototipo del CPU que daría soporte a estos microcodigos fue un fracaso por lo que IBM y SG tuvieron que diseñar una nueva CPU (que finalmente fabricaría Nec) que restaba soporte a los microcodigos originales. Entre los 7 microcodigos diseñados había dos que serian el soporte básico para los juegos 3d: gspFast3D y gspTurbo3D.

gspFast3D era un microcodigo muy básico que fue el que finalmente fue implementado en un 90%. Contaba con soporte para acelerar polígonos, clipping (no dibujar objetos ocultos), Z-Buffer, luces dinámicas, texturas MIP-mapped, Anti-aliasing, texturas con corrección de perspectiva, niebla y soporte para operaciones con matrices que de hecho eran una pila de transformaciones. Lo realmente malo de este microcodigo era que no podía desplegar más de 100.000 polígonos por segundo, lo que se traducía en personajes y escenarios sumamente simples, gráficos con poca profundidad y en ocasiones con efectos exagerados de niebla.

gspTurbo3D era el microcodigo que originalmente iba a ser el modo principal. Su mayor ventaja era que con este microcodigo se podían alcanzar de 500.000 a 600.000 polígonos por segundo. Debido al desastre con el diseño de la CPU este microcodigo quedo accesible a los programadores pero con la mayoría de sus funciones deshabitadas por lo que Nintendo desaconsejaba su uso. Algunas de las opciones de aceleración deshabilitadas son: Clipping, luces dinámicas, texturas con corrección de perspectiva, pila de transformaciones para matrices, Anti-aliasing, entre otros. Por lo que con este modo se podía hacer poco más que mostrar gráficos sumamente inestables.

Por si fuera poco Nintendo se negó a compartir sus herramientas de programación para los microcodigos. Y para colmo SG dio una documentación sumamente básica y deficiente de programación de los microcodigos que era casi completamente inútil lo que dejo a las third a su suerte sin herramientas ni documentación. La idea que tenían Nintendo y SG era que las third finalmente se adaptarían, pero las third ya se estaban acostumbrando a la fácil programación de PS1 a la que Sony había brindado con cómodas herramientas de desarrollo que facilitaban mucho la programación. Como resultado de eso se empezaron a ver muchos juegos sumamente mediocres y con gráficos más que cuestionables.

Solo hacia el final de la vida de N64 las first y second, hartas del pobre rendimiento de los microcodigos de SG, empezaron a usar microcodigos modificados gracias a los cuales lograron sacar los mejores juegos de la consola.

Otro de los lastres de N64 fue que SG cometió otro error al diseñar la memoria. Originalmente se pensaba a dotar a la consola con 16MB de RAM. Pero SG omitió incluir DMA (direct memory access) para el CPU. EL DMA es muy importante para los CPUs modernos permite que cuando se hace una transferencia a o desde la memoria esta libere al CPU, haga la transferencia usando sus propios medios y solo levanta una interrupción cuando termina. Al carecer de DMA el bus del CPU se mantenía ocupado hasta que la transferencia se terminaba de realizar lo que se traducía en una mayor latencia. Por eso se decidió dotar a la consola de solo 4MB más una expansión que finalmente fue de 4MB pues se considero que 12 MB aumentarían mucho la latencia.

En fin, una consola mala, mala. Con buenos juegos pero diseño horroroso.

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Y eso que he omitido muchos detalles del desastre que creo SG ya que cuando ese escándalo salio finalmente a la luz fue poco antes de la presentación de Gamecube y de eso ya son como 10 años o más. Creo recordar que los primeros que soltaron la lengua fueron los de Square porque ya no estaban ligados a los contratos de confidencialidad de Nintendo.

Para que te des una idea de como fue de malo te diré algo, después de que el primer prototipo fracaso miserablemente y de que se tuviera que reiniciar su diseño desde cero ocurrió que de pronto SG dejo de comunicarse con Nintendo. Era Nintendo quien tenia que tomar el teléfono y SG solo les daban largas "si, todo va bien", "se cumplirán los plazos", etc.

En aquel entonces Nintendo estaba liderada por Hiroshi Yamauchi quien posiblemente es el mayor cabrón que ha pisado las oficinas de Nintendo. Yamauchi con su poco tacto finalmente llamo al presidente de SG pidiendo explicaciones y lo que este le dijo le debió provocar algo parecido a un infarto porque ¡SG la había vuelto a cagar de nuevo con el segundo prototipo!!

Fue entonces cuando Yamauchi cansado de SG decidió optar por IBM para que los rescatara de esa porqueriza en la que SG los había metido. Como resultado IBM hizo en meses lo que SG no pudo hacer en años, y por eso Nintendo decidió otorgarles el diseño del CPU para su siguiente consola Gamecube y sus sucesoras Wii y WiiU.

Lo que pasa es que SG le vendió a Nintendo una consola sobre el papel y sobre el papel todo lucia hermoso y prometedor. SG en realidad no colaboro activamente en la creación de juegos como DK, pero si usaron su tecnología ya que Nintendo usaba estaciones de trabajo de SG para crear los gráficos prerenderizados. Recordemos que en aquella época SG era el "no va más" en gráficos y Nintendo se dejo llevar por las promesas que SG le hizo. Luego se dieron cuenta de que muchas de esas ideas eran poco practicas.

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Algo que me gustaría aclarar es que N64 originalmente estaría basado en una arquitectura de doble procesador. Algo parecido a lo que quería Sony para PS3 donde se usarían dos chips Cell, uno para gráficos y otro para todo lo demás.


La idea original era que se usaran dos CPUs, uno de la serie R4200 y otro de la serie R4000, que formarían un pipeline. Decir que la idea nunca funciono. Por lo que al final se decidió:

a) Abandonar la idea del pipeline y dejar el primer procesador (R4200) como CPU principal y con un diseño lo más simplificado posible. Sin arquitecturas exóticas, ni modificaciones raras, ni nada similar. Se rebajaría su rendimiento para abaratar costos. El bus del procesador sería de 32 bits y el procesador podía trabajar con instrucciones de 32 y 64 bits. Sin embargo, se le saco poco provecho a los 64 bits debido a que pocas veces se requería precisión de 64 bits y con 32 bits se trabajaba más rápido. Esto puede parecer extraño pero la verdad es que N64 trabajaba mejor con instrucciones de 32 bits que con las de 64 bits debido a los problemas de latencia con la memoria.

b) Se haría un downgrade al R4000 ya que era la fuente principal de los problemas y ya no sería asistido por el R4200 ahora rebautizado R4300i. Se eliminarían las unidades de calculo que daban problemas en el R4000 y solo se mantendría un conjunto de unidades simplificadas que solo rendían un 20% de lo proyectado. El R4000 modificado se integraría con otros chips para formar un único chip y abaratar costos. Este chip unificado recibió el nombre de Reality Co-Processor. Finalmente se bajaría la frecuencia en un 35%. Las modificaciones de ambos chips las haría IBM y SG se encargaría de asistirlo.

c) La integración del R4000 con otros chips redujo el área útil por lo que se opto por reducir el tamaño de algunos caches. El primer afectado fue el cache de texturas que fue reducido a 4KB, pero debido a que se usarían mipmapping (la misma textura tiene varias copias de diferentes tamaños y dependiendo de la distancia se muestra el tamaño de textura apropiada) la memoria efectiva era de solo la mitad. Con unos miseros 2KB de cache de texturas efectivos la N64 solo podía mostrar texturas pequeñas con poca profundidad de color que al aplicarles filtros se mostraban sumamente borrosas, por lo que es común que a la N64 la llamen "Borrosidad 64".

d) Se detecto que el tipo de memoria elegida RDRAM de RAMBUS no rendía lo esperado y presentaba serios problemas de latencia. El primer cuello de botella era la carencia de DMA. Para solucionarlo se opto por dotar al Reality Co-Processor de un chip integrado que brindara soporte DMA, pero sin añadirle soporte DMA al CPU principal. Esto mejoro el pobre rendimiento del R4000 pero dejo al procesador central con los mismos problemas de latencia ya que el CPU tenia que "pedir permiso" al Reality Co-Processor para acceder a memoria, por lo que era mejor usar instrucciones de 32 bits que de 64 ya que solo pesaban la mitad, aumentaba la velocidad de acceso y aumentaba la memoria útil disponible.

e) El segundo cuello de botella era el bus de la memoria. Ahora ya todos sabemos que el bus de la memoria es fundamental para mejorar el rendimiento. Se puede tomar por ejemplo dos tarjetas de video idénticas, una con bus de memoria de 256 bits y otra con un bus de 128, obviamente la primera le dará una paliza en rendimiento a la segunda, pero también la primera cuesta el doble o el triple que la otra. Bueno, pues en pos de ahorrar costos a la memoria de N64 la habían dotado de un bus de solamente 9 bits, por lo que para corregirlo se opto por aumentar la frecuencia a unos elevados (apara la época) 500MHz, pero que fueron insuficientes para acabar con los problemas de latencia.


Respondiendo a la pregunta original podemos decir que las texturas en N64 se veían mejor porque contaban con filtros de suavizado y corrección, no porque fueran mejores.

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Algo que debes recordar es que este era el tercer intento de Nintendo por crear una consola sucesora de Super Nintendo. Primero y por largo tiempo estuvo junto con Sony desarrollando la unidad de cd-rom para Super Nintendo. Luego Nintendo los dejo como novias de pueblo, vestidos y alborotados, lo que enfureció a Sony que siguió desarrollando la PLaystation a modo de venganza.


Acto seguido Nintendo acudió con Phillips, la razón era que en aquella época había un boom de juegos similares a películas interactivas. La idea era crear la mejor consola con video interactivo, Nintendo incluso llego a afirmar que el nuevo Mario contaría con 45 a 6o minutos de animación de alta calidad. Sin embargo, al poco tiempo Nintendo se dio cuenta que ese tipo de juego eran un fracaso comercial por su pésima jugabilidad. El futuro estaba en otro lado, en las 3D.


Aquí fue cuando SG entra a escena para mostrar su proyecto de consola a Nintendo que en el papel lucia sorprendente y dejo a Nintendo frotándose las manos. Nintendo no quería terminar su relación con Phillips igual de mal que con Sony. Phillips quería continuar desarrollando su propia consola con otro enfoque que no competía con Nintendo así que esta accedió a que Phillips usara sus licencias para sus propios juegos y ambos quedaron como buenos amigos. En este punto entro la mano negra de Sony que se acerco a Phillips y la ayudo a terminar de desarrollar la Phillips CD-i, solo para fastidiar a Nintendo y para usar a Phillips como conejillo de pruebas y ver que era lo que había que corregir en la Playstation.


Para ese entonces Nintendo quería asegurarse el éxito por lo que creo el "Dreamteam" (no es broma, así lo llamo) formado por: Silicon Graphics y Rambus para desarrollar el hardware y Alias y Multigen para las herramientas de desarrollo. Todas esas empresas eran lo mejor de lo mejor para la época, con clientes como Pixar, la Nasa, etc.


Ahora viene lo malo, SG tenia una tecnología que en teoría era muy superior, pero todo desarrollado sobre el papel. SG nunca se molesto en hacer un prototipo de pruebas, puesto que eso significarían millones. Así que se busco al incauto que le financiara su desarrollo y ya sabemos como termino, un fracaso total, con una consola completamente diferente a lo proyectado, con recortes por todos lados y con una arquitectura estándar que pudo ser mucho mejor si se hubiera optado por este camino desde el principio.

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Los microcodigos originales tenían la enorme desventaja de que solo podían cargar texturas completas en los 4 KB de memoria cache de texturas. Esto en realidad era lo mismo que tenia la Playstation, pero la N64 debía usar además mipmapping por lo que debía guardar varias copias de la textura lo que reducía la memoria practica a 2KB.

Todo eso hacia que las texturas que se podían usar en N64 tuvieran que ser altamente comprimidas a un radio de 16:1, de 16 bits o menos y un tamaño máximo de 32x64 pixeles por lo que al aplicarles filtros se veían en exceso borrosas. Esto era ridículo pues Playstation con los mismos 4KB podía desplegar texturas de hasta 256x256 pixeles debido a que usaba técnicas de paginación de texturas que dividían las texturas grandes en pedazos más pequeños de 4KB.

Esto no se corrigió hasta la época en que Nintendo librero el expansión pack de 4MB. No es que Nintendo incluyera hardware que mejorara las texturas, sino que en ese punto Nintendo por fin libero las herramientas que había desarrollado para dar una solución a la pobre capacidad del cache de texturas.

Nintendo había creado una serie de microcodigos especiales: la serie F3DEX y F3DEX2 creados originalmente para juegos como The Legend of Zelda OoT y que después fueron mejorados para aprovechar el expansion pack. La adición más importante de la serie F3DEX fue la capacidad de hacer swapping en el cache de texturas. Por lo que ahora se podían cargar las texturas por partes usando paginación como en la Playtation, así no había necesidad de cargar la textura completa en cache para poder dibujarla, ni tener que cargar sus copias de menor resolución. Esto permitió que se crearan juegos con mejores texturas como Perfect Dark, Zelda MM, etc.

Lo malo de esto es que esta mejora llego demasiado tarde, cuando ya Playstation había barrido el piso con N64 y Saturn.