Paso de tiempo fijo e interpolación del renderizado

Dos relojes, un solo juego

Un fotograma de pantalla y un tick de simulación responden a preguntas distintas: cuándo se puede mostrar otra imagen y cuánto deben avanzar las reglas del juego. Si se tratan como el mismo evento, el ritmo de los fotogramas pasa a formar parte de la jugabilidad. Conviene diseñar primero una planificación fija de la simulación y decidir después cómo la observa el renderizado.

Acumular e interpolar

Un acumulador reúne el tiempo transcurrido y consume pasos completos de duración h; el resto sobrante se conserva para el siguiente fotograma. Un límite de recuperación (catch-up) acota el trabajo durante una sobrecarga. [1] El renderizado puede mezclar las transformaciones previa y actual de la simulación con alpha = accumulator / h, mientras el estado autoritativo de la simulación se mantiene aparte. [2]

Ejemplo resuelto

Tomemos un juego ilustrativo con h = 20 ms. El acumulador contiene 6 ms cuando llega un intervalo de pantalla de 29 ms. El nuevo total es 35 ms: se ejecuta un paso de simulación, quedan 15 ms y, por tanto, alpha = 0.75.

Si la posición previa es 2.0 m y la actual es 2.4 m, la interpolación lineal muestra 2.3 m. Es una muestra de presentación entre estados ya completados, no otra actualización de la física. Hay que conservar ambos estados hasta el siguiente tick. Nunca se debe devolver la posición mezclada a la detección de colisiones.

Flujo de trabajo de implementación

Elige un único responsable de medir el tiempo y registra las entradas respecto a los ticks de simulación. En cada tick, copia el estado renderizable actual al búfer anterior, ejecuta la lógica de juego y la física en un orden documentado y después publica el nuevo estado. Renderiza a partir de esos búferes sin modificarlos.

Haz explícito el comportamiento ante sobrecarga. Por ejemplo, un máximo de 4 pasos por fotograma procesa como mucho 80 ms en este diseño. Si queda más tiempo pendiente, decide si conservar la deuda, descartar el exceso de tiempo transcurrido o pasar a una ralentización controlada. Estas decisiones alteran la temporización; registra cuándo ocurren. Si la deuda conservada supera un paso, no la uses sin más como fracción de interpolación.

Límites y comprobaciones

Esta mezcla entre el estado previo y el actual presenta un instante anterior de la simulación. Evalúa ese retraso por separado de la respuesta a la entrada. Reinicia ambas muestras de renderizado al teletransportar, reaparecer o cargar una escena, para que el renderizador no anime un recorrido no deseado.

Prueba intervalos de pantalla irregulares, una pausa larga y varios fotogramas consecutivos con sobrecarga. Inspecciona a la vez el número de ticks, el tiempo restante y el movimiento visible. Un paso de tiempo fijo por sí solo no garantiza una reproducción determinista: las entradas aleatorias, el orden de las operaciones y el estado externo también requieren un tratamiento coherente.

Fuentes

[1] Fix Your Timestep! — Glenn Fiedler.

[2] Physics interpolation introduction — documentación de Godot Engine.