Delta Time en Videojuegos

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En este artículo explicaremos qué es el Delta Time o Tiempo Delta en el desarrollo de videojuegos, así como sus ventajas e inconvenientes.

En el desarrollo de videojuegos, la tasa de fotogramas por segundo (FPS) es un aspecto crucial para garantizar una buena experiencia de juego. Sin embargo, es bien sabido que, en ocasiones, factores como el hardware, el software en segundo plano o la conexión a Internet pueden hacer que la tasa de fotogramas no se mantenga estable, provocando los llamados «tirones» o lag.

Una de las formas de mitigar los efectos de las caídas de FPS en videojuegos y lograr que el juego se perciba más fluido es mediante el uso del Delta Time. Este método permite ajustar el movimiento y la lógica del juego en función del tiempo transcurrido entre cada fotograma, reduciendo así los efectos negativos de una tasa de fotogramas variable.

¿ Qué es el Delta Time ?

El Delta Time o Tiempo Delta en videojuegos es el intervalo de tiempo transcurrido entre un fotograma y el siguiente. Se mide en segundos o milisegundos y se usa para ajustar el movimiento, las animaciones y la física del juego de manera proporcional al tiempo real, evitando que los cambios en la tasa de fotogramas (FPS) afecten la jugabilidad.

En un mundo ideal, un videojuego se ejecutaría a una tasa de FPS constante, por ejemplo 60 FPS, donde cada fotograma se dibuja en 1/60 = 0.016 segundos. Sin embargo, en la práctica, los FPS pueden fluctuar debido a la carga del sistema, el hardware o el software en segundo plano, provocando caídas a 50, 45 o 30 FPS.

Imagina un juego en el que un objeto se mueve 5 píxeles cada fotograma. Si el juego se ejecuta a 60 FPS, esto resulta en 300 píxeles por segundo (5 píxeles * 60 fotogramas). Pero, si el juego baja a 30 FPS debido a una caída de rendimiento, ese objeto solo se movería 150 píxeles por segundo (5 píxeles * 30 fotogramas), haciendo que se vea mucho más lento.

Para evitar que estas variaciones afecten el comportamiento de los videojuegos, el Delta Time se calcula dinámicamente para cada fotograma. Se obtiene midiendo el tiempo transcurrido entre el fotograma anterior y el actual, permitiendo ajustar los movimientos y animaciones en función del tiempo real, en lugar de depender de una tasa de FPS fija.

FPS con Tiempo Delta

Supongamos que un objeto debe moverse 100 píxeles por segundo. Si el juego mantiene 60 FPS, cada fotograma ocurre en 1/60 = 0.016 segundos, por lo que el objeto se moverá:
100 × 0.016 = 1.6 píxeles por fotograma.

Ahora, si los FPS bajan a 30 FPS cada fotograma ocurre en 1/30 = 0.033 segundos, y el movimiento se ajustará automáticamente:
100 × 0.033 = 3.3 píxeles por fotograma.

Con el Delta Time se garantiza que, aunque el número de FPS varíe, la velocidad del objeto en el mundo de los videojuegos se mantenga constante.

Cálculo del Tiempo Delta

En motores de videojuegos como Unity, Godot o Unreal Engine, el Delta Time ya está integrado en la función de actualización de cada fotograma. En JavaScript, podemos calcularlo manualmente en un bucle de juego:

let lastTime = performance.now(); // Guarda el tiempo del último fotograma

function gameLoop() {
    let currentTime = performance.now(); // Obtiene el tiempo actual
    let deltaTime = (currentTime - lastTime) / 1000; // Calcula el Delta Time en segundos
    lastTime = currentTime; // Actualiza el tiempo del último fotograma

    update(deltaTime); // Usa Delta Time para actualizar la lógica del juego

    requestAnimationFrame(gameLoop); // Llama al siguiente fotograma
}

gameLoop(); // Inicia el bucle del juego

Aquí, performance.now() devuelve el tiempo actual en milisegundos con alta precisión. Para videojuegos en JavaScript, el Delta Time se obtiene restando el tiempo del último fotograma al tiempo actual, asegurando que los cálculos sean proporcionales al tiempo real.

FPS vs Delta Time

Mover un juego en base a los FPS no es incorrecto en sí mismo; de hecho, es más sencillo y puede funcionar bien si los FPS son estables y controlados. Sin embargo, en entornos donde la tasa de FPS varía, esto afecta negativamente la experiencia de juego y puede generar problemas en la jugabilidad y en la sincronización de eventos. Es por eso que en la mayoría de los videojuegos modernos se prefiere Delta Time, aunque con ciertas optimizaciones para evitar errores en situaciones extremas.

A pesar de sus ventajas, el Delta Time en videojuegos no es una solución perfecta y tiene algunos inconvenientes. Uno de los principales problemas es que, si la tasa de FPS cae drásticamente (por ejemplo, de 60 a 10 FPS), el valor de Delta Time se vuelve muy grande, lo que puede provocar movimientos bruscos e inconsistencias en la física de los videojuegos, como colisiones imprecisas o saltos exagerados. Para mitigar este problema, muchos motores limitan el valor máximo del Delta Time. Además, los cálculos con Delta Time pueden introducir pequeños errores numéricos debido a la precisión de los cálculos en coma flotante, lo que a largo plazo podría generar ligeras desviaciones en posiciones y velocidades.

Delta Time en Videojuegos

El Delta Time es una técnica que permite que los videojuegos funcionen de manera fluida y consistente, independientemente de las variaciones en la tasa de FPS. Sin él, los juegos pueden volverse más rápidos o más lentos según el rendimiento del hardware, lo que afecta a su jugabilidad.

Elegir entre usar Delta Time o basar el movimiento en un desplazamiento fijo por fotograma dependerá de los videojuegos que queremos desarrollar y de las consecuencias que puede tener una tasa de fotogramas variable. En juegos donde la estabilidad de los FPS está garantizada, como títulos retro o algunos juegos de estrategia, el movimiento fijo puede ser suficiente. Sin embargo, en videojuegos con acción rápida o en entornos donde los FPS pueden fluctuar, el Delta Time se vuelve esencial para mantener una experiencia jugable coherente.

¡ Espero que este artículo sea de vuestro interés !

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