Introducción al Simracing

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INTRODUCCIÓN

Prácticamente todos los aficionados al motor conocen juegos de coches para consola y ordenador. Quien más y quien menos ha probado a conducir en este tipo de juegos, ya sea con gamepad o un volante económico. Sin olvidar por supuesto los años 80 y 90 donde existían recreativos con máquinas donde te sentabas a pilotar un deportivo o formula1.

Gracias a los avances en la tecnología y sobre todo, a la reducción del precio para que casi cualquier usuario doméstico pueda disponer de ello, muchos aficionados al motor se están tomando más en serio esto de montarse su propio habitáculo de conducción en su casa (Cockpit).

En este artículo haremos una introducción de casi todos los conceptos que abarcan este hobby, día a día con más seguidores, y que promete quedarse con fuerza, sobre todo debido a los próximos gadgets que darán la luz en 2015 para el público en general  : a destacar las gafas de realidad virtual “OCULUS RIFT” con las que la inmersión en el simulador toma una dimensión totalmente nueva.

A lo largo de los siguientes artículos iremos desglosando en detalle cada uno de los términos siguientes :

-ARCADE, SIMULACIÓN, LAS FÍSICAS, SOFTWARE DE SIMULACIÓN Y ORDENADORES, COCKPITS, VOLANTES, PEDALERAS, SHIFTERS Y FRENOS DE MANO, ASIENTOS, PANTALLAS, PROYECTORES, OCULUS RIFT, SISTEMAS DE VIBRACIÓN, SISTEMAS DE MOVIMIENTO, PLACAS CONTROLADORAS USB, CONFIGURACIÓN Y CALIBRACIÓN DE DISPOSITIVOS,  TELEMETRÍA, SETUPS DE UN COCHE, etc..

Y añadiremos mucha información relativa a ellos, pero sobre todo, haremos que esta guía sea referente para todos los usuarios que decidan meterse de lleno en la Simulación de coches.

 

ARCADE

Definamos primero lo que es Arcade : es el término genérico de las máquinas recreativas de videojuegos disponibles en lugares públicos de diversión, centros comerciales, restaurantes, bares, o salones recreativos especializados. Y como no, en nuestras casas.

Todos los que crecimos en los años 80 y 90 las recordamos con mucha nostalgia. Se puede decir que estábamos casi siempre rodeados de ellas. Nos asombraban y nos hacían sentir héroes de aventuras, y como no, pilotos de coches.

Durante ese tiempo llegaron al usuario doméstico los primeros ordenadores personales y consolas, a años luz de los que conocemos a día de hoy, pero que nos hicieron pasar los mejores momentos de nuestras infancias. Títulos como Pole Position, Out Run, Super Offroad, Virtua Racing, The Need for Speed, Sega Rally, …. nos hicieron disfrutar muchísimo.

La verdad es que uno lo ve ahora y no se puede creer que se sintiera como un piloto cuando jugaba a estos arcade. Pero sinceramente era así. Uno se acostumbraba a lo que había en ese momento y lo vivía con mucha intensidad.

Han pasado más de 20 años y ahora se puede decir que estamos en otra dimensión, pues todo ha avanzado tanto que esto parece prehistórico.

Volviendo al tema que nos concierne, diremos que estos juegos eran arcade porque no simulaban lo que le ocurría realmente al coche. Para entendernos, podías ir a 300 km/h y pasar por una curva como si nada. O chocarte con otros coches y que no le pasara nada a la carrocería, frenar de 200 km/h a 0 en 10 metros…..

Con los años se han ido puliendo ese tipo de cosas, pero llegó un momento, en la entrada al siglo XXI, en el que se llegó a una bifurcación de caminos gracias a la potencia de cálculo de los procesadores de ordenadores y sistemas electrónicos : En primer lugar, juegos que continuaron con el objetivo de ser una distracción y disfrute para los que lo usaran, sin tener en cuenta el “realismo” (Arcade), y otros que se centraron más en que los coches se comportaran (reaccionaran) de una manera más coherente dependiendo de las acciones que se ejercían sobre ellos.

Y a ese segundo tipo de “juegos” se les llamó Simuladores.

 

SIMULACIÓN

Aquí dejo una definición bastante aproximada de Simulación“La simulación es el proceso de diseñar un modelo de un sistema real y llevar a término experiencias con él, con la finalidad de comprender el comportamiento del sistema o evaluar nuevas estrategias -dentro de los límites impuestos por un cierto criterio o un conjunto de ellos – para el funcionamiento del sistema”.

Realmente los simuladores como tales ya se usaban en campos como la medicina, ingeniería industrial, diseño….  y por supuesto, aeronáutica. Gracias a la potencia de cálculo que estaban alcanzando los ordenadores ya se podían emular las reacciones de sistemas virtuales con el fin de hacer pruebas y tests antes de desarrollar físicamente los proyectos definitivos, o bien para que estudiantes y futuros pilotos de coches o aviones pudieran comprobar de primera mano el funcionamiento de esos modelos virtuales y entrenar duro antes de experimentarlo en la vida real.

Y por supuesto, de todos es conocido, que los equipos de fórmula 1 desde hace muchos años usan simuladores de millones de euros para que sus pilotos entrenen en los circuitos en los que van a competir  usando las físicas y parámetros del setup de sus propios monoplazas.

 

Pues volviendo a los simuladores de conducción para ordenador se puede decir que a principios del siglo XXI  empezó una nueva era, ya que se intentaría emular el comportamiento real (reacción) de un coche, tales como las Fuerzas G , Movimientos rotatorios y Aerodinámica, y los efectos derivados de ellos, como puedan ser el Subviraje y Sobreviraje, Aumento o disminución del Grip, Transferencia de masas, Desgaste neumáticos, Consumo de gasolina, Daños físicos al impactar con algún objeto, …. dependiendo de la acción ( ya sea con el teclado, joystick, gamepad o volante) que el jugador hiciera.

Y digo “simuladores de ordenador” porque se puede afirmar que, a día de hoy, es el único medio donde se puede disfrutar de ellos. En una consola o dispositivo de juegos no hablamos de simulación, sino de arcade, ya que están enfocados más al disfrute del usuario doméstico que a Simracers (jugadores de simuladores de conducción) más exigentes con las Físicas incorporadas y sensaciones (Feedback) que les transmiten los coches.

Por supuesto que esto podrá cambiar en el futuro y que las consolas tengan verdaderos simuladores, pero a día de hoy, hay que ser sinceros y decir que aún hay una gran brecha de una consola a un PC en el tema de simulación (ya sea de coches o de aviones)

(Imagino que ahora tu cabeza estará intentando asimilar tantos conceptos que pueden sonar nuevos para tí. No te preocupes por ello, sigue leyendo).

Como queremos centrarnos en la Simulación pura y dura, a continuación explicamos esos conceptos anteriormente mencionados.

 

LAS FÍSICAS DE UN COCHE (ACCIÓN Y REACCIÓN)

Definamos antes de nada qué es la Física

La Física es la ciencia que observa la Naturaleza y trata de describir las leyes que la gobiernan mediante expresiones matemáticas

Con lo que cuando nos referimos a las físicas de un simulador estamos hablando de reproducir,  mediante fórmulas y logaritmos matemáticos, el comportamiento de los objetos (coches) de la mejor manera posible.

Bueno, puede resultar un poco aburrido leerlo, pero es vital para entender que las físicas de un simulador deben de comportarse ( sino en un 99%, por lo menos en un 90%)  de la misma forma que ocurriría en la vida real.

Y nos referimos a los términos  Acción y Reacción porque dependiendo de lo que hagas con el coche éste debe de reaccionar conforme a las físicas establecidas en el simulador.

Por ejemplo, si un coche va a 100 km/h y frena en seco, en el simulador debería actuar de una manera muy parecida a la realidad, o sea, aumentando la fuerza G longitudinal hacia adelante, transfiriendo casi todo el peso al tren delantero del coche, comprimiendo/descomprimiendo los amortiguadores delanteros/traseros, etc..

Aquí ya nos debemos de olvidar radicalmente de cosas como  frenar con un coche en un juego y que se quede parado al instante sin que ocurra ninguna reacción física como las comentadas anteriormente.

Por lo tanto, las físicas de un Simulador deben de ser una de las prioridades a desarrollar, ya que sin ellas lo convertimos en un juego Arcade, ni más ni menos.

Pero desarrollar ese modelo de físicas virtual por ordenador es posiblemente lo más difícil de emular pues hay decenas y decenas de variables que pueden hacer variar el comportamiento de un coche : condiciones climatológicas, temperatura de la pista, humedad relativa, desgaste y tipo de neumáticos, diferentes setup del coche, desnivel o rugosidad de la pista, …. y así podemos seguir durante un buen rato.

Ahora analizaremos las principales reacciones físicas que actúan sobre el coche cuando éste está en movimiento.

  •  Fuerzas G

La fuerza G es una medida de aceleración basada en el incremento de velocidad de un objeto o una persona a causa de la gravedad

Distinguimos Fuerza G Longitudinal (hacia delante y atrás), Lateral (izquierda y derecha) y Vertical (hacia arriba y abajo).

Trasladado a los coches se puede decir que 1G es la aceleración (o deceleración) de 35 km/h en 1 segundo (9,8 m/s2). Con lo que si en 1 segundo varía la velocidad 70 km/h, hablamos de 2G. Si varía 105 km/h en 1 segundo serían 3G. Y así sucesivamente.

Pero es importante decir que en muchas ocasiones hay picos muy superiores de fuerzas G en décimas de segundo. Puede que el aumento o descenso de la velocidad sea constante o bien que se produzan picos en décimas o milésimas de segundo, con lo que aplicaremos esta fórmula para calcular la fuerza G en cada momento.

Fuerza G = Aumento o Descenso de velocidad / (tiempo relativo * 35)

Aumento o descenso de 70km/h en 2 segundos. -> 70 / (2 * 35) = 1 G
Aumento o descenso de 70km/h en 1 segundo. -> 70 / (1 * 35) = 2 G
Aumento o descenso de 70km/h en 5 décimas de segundo. -> 70 / (0,5 * 35) = 4 G

Si las físicas del simulador están bien calculadas, las fuerzas G deberían de actuar de una manera coherente sobre el coche en cuestión. Y eso es posiblemente los más crucial a la hora de replicar el comportamiento de un coche.

Pero claro, posiblemente este parámetro bien calculado sea el más complicado de interpretar por el piloto de un simulador que esté en un cockpit estático, ya que no puede sentir en su cuerpo ninguna inercia provocada por las fuerzas G, con lo que le toca imaginarse o intuir la reacción del coche en una frenada fuerte o en una curva rápida.

Por eso, cuando un piloto de formula 1 se monta en un Cockpit sin movimiento, no percibe lo mismo que percibe cuando pilota un monoplaza real. Por eso les cuesta tanto adaptarse a las frenadas y trazadas, ya que están acostumbrados en sus carreras a sentir varios G de fuerza en su cuerpo y reaccionar de una u otra manera, y con un simulador eso no lo perciben con lo que un chaval de 15 años suele ser más rápido que ellos al montarse en un cockpit.

¿Por qué? pues porque hay jugadores de ordenador que se han acostumbrado a una manera de pilotar sin notar en su cuerpo esas fuerzas g y han encontrado referencias y sensaciones diferentes para mejorar sus tiempos.

Por este motivo la simulación sigue en desarrollo día a día para llegue un momento en el que un chaval que nunca ha cogido un coche de verdad, no sea más rápido que un Fernando Alonso o Lewis Hamilton en un simulador de ordenador. (Aunque bajo mi punto de vista, aún quedan muchos años para que llegue a ocurrir eso)

Como detalle y para hacernos una idea de lo que es la Fuerza G en nuestra vida cotidiana, imaginad una frenada de emergencia con vuestro coche de calle. ¿A que alguna vez os ha pasado? ¿Y qué habéis notado? Que os quedabais totalmente bloqueados por el cinturón de seguridad y con la cabeza hacia delante. Pues para vuestra información, la fuerza G que podéis haber sentido en esa frenada no llega a 1G, ya que un coche de calle no tiene la suficiente aerodinámica y grip para poder mantener la adherencia en el asfalto y termina derrapando (al derrapar, la fuerza G disminuye).

Imaginad lo que puede sentir un piloto de Formula 1 cuando frena de 300 km/h hasta 100 km/h en un par de segundos…fuerzas de hasta 3 y 4 G. Algo que a cualquiera de nosotros nos llevaría a perder el conocimiento durante unos segundos. (Para hacernos una idea, el airbag de un coche de calle salta sobre los 3G)

Aquí un vídeo donde se puede ver claramente el efecto de fuerzas G ( y hablamos de 2 G o 2,5 G como mucho)

  • Movimientos rotatorios

A parte de las Fuerzas G, hay unos movimientos rotatorios que sufren los objetos (sobre todo los aviones) que son el Roll, Yaw y Pitch.

Roll : Alabeo (rotación respecto del eje morro-cola del objeto)

Yaw : Guiñada (rotación alrededor del eje vertical)

Pitch : Cabeceo (inclinación del morro)

En los coches también se reproducen estos movimientos rotatorios pero en menor medida que en un avión. Por ejemplo, en los coches de la Nascar que corren en circuitos Óvalos (Roll) , donde la pista está peraltada. O en circuitos con grandes cuestas (Pitch). O por último, cuando el coche pierde el tren trasero y sobrevira (Yaw).

Tras estas puntualizaciones, diremos que la transferencia de masas, el grip y desgaste neumáticos, o los daños físicos al impactar con algún objeto, son efectos provocados por esas reacciones físicas anteriormente mencionadas.

Y ahora definamos uno de los efectos más importantes que tienen lugar cuando un coche va a gran velocidad, la Aerodinámica.

  • La Aerodinámica

Aerodinámica es la parte de la mecánica de fluidos que estudia los gases en movimiento y las fuerzas o reacciones a las que están sometidos los cuerpos que se hallan en su seno.

Este efecto es una de las claves de por qué un coche de competición puede alcanzar altas velocidades, tener más agarre (adherencia) que un coche de calle, o hacer frenadas mucho más fuertes. En definitiva, la carga aerodinámica es otro parámetro que el simulador debe de calcular, lo más similar a la realidad, teniendo en cuenta el setup del coche (sus alerones, altura de suspensiones, caída positiva o negativa de los neumáticos), material y tipo de diseño de la carrocería, dirección y velocidad del viento, etc..

Como curiosidad, un coche moderno de Fórmula 1 es capaz de desarrollar 3,5 G de fuerza vertical (tres veces y media su propio peso) a través de la carga aerodinámica, lo que significa que en altas velocidades podría rodar boca abajo sobre un techo sin caerse durante su desplazamiento.

 

 

Por último hay que comentar que los simuladores disponibles para el público en general están en constante evolución para aproximarse todo lo posible al comportamiento real de un coche. Pero es cierto que aún falta mucho camino por recorrer.

En el siguiente artículo veremos qué Simuladores para Ordenador son los más usados a día de hoy por los “Simracers” y los analizaremos en detalle teniendo en cuenta las físicas, pero también otras características importantes que deben de tener, como la calidad y fluidez gráfica, realismo en el modelado 3d de las pistas y coches, calidad de los sonidos, datos para análisis de la telemetría, posibilidades de correr en campeonatos y carreras ONLINE con otros pilotos, comunidades activas de usuarios, actualizaciones periódicas, etc…

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