Движок шутера от первого лица
 |
| Часть серии о |
| Графика видеоигр |
|---|
Движок шутера от первого лица — это движок видеоигры, специализированный для моделирования 3D- среды для использования в шутере от первого лица видеоигре- . Вид от первого лица — это вид, при котором игроки видят мир глазами своих персонажей. Шутер относится к играм, которые в основном вращаются вокруг владения огнестрельным оружием и убийства других существ в игровом мире, как неигровых персонажей , так и других игроков.
Развитие графических движков FPS характеризуется постоянным ростом технологий с некоторыми прорывами. Попытки определить отдельные поколения приводят к произвольному выбору того, что представляет собой сильно модифицированную версию «старого двигателя», а что — нового двигателя.
Классификация сложна, поскольку игровые движки сочетают в себе старые и новые технологии. Функции, которые в следующем году считались продвинутыми в новой игре, в следующем году станут ожидаемым стандартом. Игры, в которых сочетаются как старые, так и новые функции, являются нормой. Например, Jurassic Park: Trespasser (1998) привнес в жанр FPS физику, которая не стала распространенной примерно до 2002 года. Red Faction (2001) показала разрушаемую среду , что до сих пор не распространено в движках годы спустя.
Хронология
[ редактировать ]
1970-е и 1980-е годы: ранние графические движки для шутеров от первого лица.
[ редактировать ]Рендеринг игр для этого раннего поколения FPS уже осуществлялся с видом от первого лица и с необходимостью стрелять, однако в основном они были созданы с использованием векторной графики .
Возможных претендентов на первый FPS два: Maze War и Spasim . [ 1 ] Maze War была разработана в 1973 году, и в ней один игрок пробирался через лабиринт коридоров, визуализированных с использованием фиксированной перспективы. Возможности многопользовательской игры , в которых игроки пытались стрелять друг в друга, были добавлены позже и были объединены в сеть в 1974 году. Первоначально «Спасим» был разработан в 1974 году и предполагал, что игроки перемещаются по каркасной трехмерной вселенной. В «Спасим» могли играть до 32 игроков в сети PLATO . [ 2 ]
, разработанный собственной компанией Incentive Software , Движок Freescape считается одним из первых проприетарных 3D-движков, используемых в компьютерных играх, хотя этот движок не использовался в коммерческих целях, за исключением собственных игр Incentive. Первой игрой, в которой использовался этот движок, была игра-головоломка Driller, вышедшая в 1987 году. [ 3 ]
Начало 1990-х: каркасы для 2,5D-миров и текстур.
[ редактировать ]В названиях игр этого поколения часто использовалось слово «3D», но они не поддерживали полноценный 3D-рендеринг. Вместо этого они использовали методы raycasting 2.5D- для создания кажущейся 3D-среды из 2D-карты и плоские спрайты для рисования врагов вместо 3D-моделей . В этих играх также начали использовать текстуры для геометрии окружающей среды вместо простых каркасных моделей или сплошных цветов.
Hovertank 3D от id Software был первым, кто использовал эту технику в 1990 году, но все еще не использовал текстуры , возможность, которая была добавлена вскоре после этого в Catacomb 3D (1991), а затем с движком Wolfenstein 3D , который позже использовался в нескольких другие игры. Catacomb 3D также была первой игрой, в которой рука персонажа игрока была показана на экране, что способствовало вовлечению игрока в роль персонажа. [ 1 ]
Движок Wolfenstein 3D был еще очень примитивным. Он не применял текстуры к полу и потолку, а лучевой метод ограничивал стены фиксированной высотой, а все уровни находились в одной плоскости.
Несмотря на то, что настоящее 3D по-прежнему не использовалось, id Tech 1 , впервые использованный в Doom (1993), а затем снова в id Software , устранил эти ограничения. Он также впервые представил концепцию разделения двоичного пространства (BSP). Еще одним прорывом стало введение в движок многопользовательских возможностей. [ 1 ] Однако, поскольку в Doom все еще использовалось 2.5D, в Doom было невозможно правильно смотреть вверх и вниз , и все уровни Doom были фактически двухмерными. [ 1 ] [ 4 ] Из-за отсутствия оси Z двигатель не позволял обеспечить поддержку пространства над комнатой .
Успех Doom породил несколько игр, использующих один и тот же движок или аналогичные технологии, что привело к появлению термина « клоны Doom» . Движок Build , использованный в Duke Nukem 3D (1996), позже устранил некоторые ограничения id Tech 1, например, возможность движка Build поддерживать перемещение комнат по комнатам путем наложения секторов поверх секторов, но используемые технологии остались прежними.
Середина 1990-х: 3D-модели, начало аппаратного ускорения.
[ редактировать ]В середине 1990-х игровые движки воссоздали настоящие трёхмерные миры с произвольной геометрией уровней. Вместо спрайтов в движках использовались просто текстурированные (однопроходное текстурирование, без деталей освещения) полигональные объекты.
компания FromSoftware выпустила King's Field , полноугольный экшен от первого лица в реальном времени со свободным роумингом для Sony PlayStation. В декабре 1994 года Sega 32X , в Выпуск Metal Head представлял собой шутер от первого лица, игра-симулятор механики которой использовалась полностью текстурированная . 3D-игра полигональная графика . [ 5 ] Годом ранее Exact выпустила для Sharp X68000 компьютерную игру Geograph Seal , полностью трехмерный полигональный шутер от первого лица, в котором использовалась механика платформера и большая часть действий происходила в свободном перемещении на открытом воздухе, а не в коридорных лабиринтах Wolfenstein 3D . В следующем году Exact выпустила преемника консоли PlayStation — Jumping Flash! , который использовал тот же игровой движок, но адаптировал его, чтобы уделять больше внимания платформеру, а не стрельбе. Прыгающая вспышка ! серия продолжала использовать тот же двигатель. [ 6 ] [ 7 ]
Dark Forces , выпущенная в 1995 году компанией LucasArts , считается одной из первых «настоящих 3-D» шутеров от первого лица. Его двигатель, Jedi Engine , был одним из первых двигателей, поддерживающих трехмерную среду: области могут существовать рядом друг с другом во всех трех плоскостях, в том числе друг над другом (например, этажи в здании). Хотя большинство объектов в Dark Forces являются спрайтами, игра включает поддержку текстурированных объектов, визуализированных в 3D. Еще одна игра, считающаяся одним из первых настоящих 3D-шутеров от первого лица, — это от Parallax Software шутер Descent 1994 года . [ нужна ссылка ]
Движок Quake ( Quake , 1996) использовал меньше анимированных спрайтов и использовал настоящую 3D-геометрию и освещение, используя сложные методы, такие как z-буферизация, для ускорения рендеринга. Уровни в Quake и некоторых последующих движках создаются с помощью геометрических объектов, называемых кистями , которые позволяют создавать карты в трех измерениях, а не 2D-карты, проецируемые в 3D, как это в Doom было . Quake также была первой игрой с настоящим 3D, в которой использовалась специальная система проектирования карт для предварительной обработки и предварительного рендеринга 3D-среды: 3D-среда, в которой происходила игра (впервые названная « Карта» ), была упрощена во время создания. карты, чтобы уменьшить объем обработки, необходимой во время игры.
Статические карты освещения и 3D-источники света также «запекались» во время рендеринга и добавлялись в файлы BSP , хранящие уровни. Эти функции позволяют добиться более реалистичного освещения, чем это было возможно раньше.
Первые графические процессоры [ 8 ] появился в конце 1990-х годов, но многие игры в то время еще поддерживали программный рендеринг. id Tech 2 ( Quake II , 1997) была одной из первых игр, в которых использовалась графика с аппаратным ускорением. [ 9 ] ( компания id Software позже переработала Quake , добавив OpenGL в игру поддержку ).
GoldSrc , движок, созданный на основе движка Quake от Valve для Half-Life (1998), добавил поддержку Direct3D и скелетную структуру для лучшей визуализации NPC . [ 10 ] [ 11 ] а также значительно улучшен искусственный интеллект (ИИ) NPC по сравнению с движком Quake. [ 10 ]
Конец 1990-х: полный 32-битный цвет и графические процессоры становятся стандартом.
[ редактировать ]В этот период были представлены первые видеокарты с функциями преобразования, обрезки и освещения (T&L) . Первой картой с этой инновационной технологией стала GeForce 256 . Эта карта превосходила то, что 3dfx предлагала в то время, а именно Voodoo3 , которая терпела неудачу только из-за отсутствия T&L. Такие компании, как Matrox с их G400 и S3 с их Savage4, были вынуждены уйти с рынка 3D-игр в этот период времени. Год спустя ATI выпустила Radeon 7200 , настоящую линейку конкурирующих видеокарт.
Хотя все игры того периода поддерживали 16-битный цвет использовали 32-битный цвет , многие также (на самом деле 24-битный цвет с 8-битным альфа-каналом). Вскоре многие сайты тестов начали рекламировать 32-битную версию как стандарт. Движок Unreal Engine , используемый в большом количестве игр FPS с момента его выпуска, стал важной вехой в то время. [ 12 ] Он использовал Glide API , специально разработанный для графических процессоров 3dfx . [ 11 ] вместо OpenGL . Вероятно, самой большой причиной его популярности было то, что архитектура движка и включение языка сценариев упрощали его модификацию . [ 13 ] [ 14 ] Еще одним улучшением Unreal по сравнению с движками предыдущего поколения была сетевая технология , которая значительно улучшила масштабируемость движка в многопользовательской игре . [ 15 ]
id Tech 3 , впервые использованный для Quake III Arena , улучшен по сравнению со своим предшественником, позволяя хранить гораздо более сложную и плавную анимацию. Также были улучшены освещение и тени , а также появились шейдеры и изогнутые поверхности. [ 16 ]
Начало 2000-х: повышение детализации, окружающая среда и физика тряпичных кукол.
[ редактировать ]Новое графическое оборудование предоставило новые возможности, позволив новым движкам добавлять различные новые эффекты, такие как эффекты частиц или туман, а также увеличивать детализацию текстур и полигонов. Во многих играх использовались большие открытые пространства, транспортные средства и физика тряпичных кукол .
Средние требования к видеооборудованию: графический процессор с аппаратным T&L , такой как DirectX 7.0 GeForce 2 или Radeon 7200 обычно требовался следующего поколения . GeForce 3 или Radeon 8500 были рекомендованы из-за их более эффективной архитектуры, хотя их вершинные и пиксельные шейдеры DirectX 8.0 были малопригодны. Несколько игр по-прежнему поддерживали наборы микросхем DirectX 6.0, такие как RIVA TNT2 и Rage 128 , а также программный рендеринг (со встроенным Intel GMA ), хотя было очевидно, что даже мощный процессор не может компенсировать отсутствие аппаратного T&L.
Игровые движки, изначально разработанные для платформы ПК , такие как Unreal Engine 2 , начали адаптироваться для консолей шестого поколения, таких как PlayStation 2 или GameCube , которые теперь имеют компьютерную мощность для обработки видеоигр с интенсивным использованием графики.
Середина 2000-х: освещение и пиксельные шейдеры, физика.
[ редактировать ]Новое поколение графических чипов позволило текстурам на основе пиксельных шейдеров , рельефному отображению , а также технологиям освещения и теней стать обычным явлением. Технологии шейдеров включали HLSL (для DirectX ), GLSL (для OpenGL ) или Cg .
Это привело к устареванию графических чипов DirectX 7.0 , таких как широко распространенные GeForce 2 и Radeon 7200 , а также чипсетов DirectX 6.0, таких как RIVA TNT2 и Rage 128 , и встроенных встроенных графических ускорителей . До этого поколения игр мощный процессор мог в некоторой степени компенсировать старую видеокарту. Средние требования к видеооборудованию: минимум — GeForce 3 или Radeon 8500 , настоятельно рекомендуется GeForce FX, Radeon 9700 (или другие карты с поддержкой Pixel Shader 2.x ). Radeon 9700 продемонстрировала, что сглаживание (AA) и/или анизотропная фильтрация (AF) могут быть полностью пригодными для использования вариантами даже в новейших и самых требовательных играх того времени, что привело к широкому признанию AA и AF в качестве стандартных функций. . До этого AA и AF поддерживались многими более ранними графическими чипами, но сильно снижали производительность, поэтому большинство геймеров предпочитали не включать эти функции.
Благодаря этим новым технологиям игровые движки обеспечивают плавную интеграцию внутренней и внешней среды, используют шейдеры для более реалистичной анимации (персонажи, вода, погодные эффекты и т. д.) и в целом повышают реалистичность. Тот факт, что графический процессор выполнял некоторые задачи, которые уже выполнял центральный процессор , и, в более общем смысле, возрастающая доступная вычислительная мощность позволили добавить в игры реалистичные физические эффекты, например, с включением физического движка Havok в большинство видео. игры. [ 17 ] Физика уже была добавлена в видеоигру Jurassic Park: Trespasser в 1998 году , но в то время аппаратные возможности были ограничены, а отсутствие промежуточного программного обеспечения, такого как Havok, для обработки физики, привело к техническому и коммерческому провалу. [ 18 ]
id Tech 4 , впервые использованный в Doom 3 (2004), использовал полностью динамическое попиксельное освещение , тогда как ранее 3D-движки полагались в основном на заранее рассчитанное повершинное освещение или карты освещения и затенение Гуро . Подход к объему теней, использованный в Doom 3, позволил сделать освещение и тени более реалистичными. [ 19 ] но за это приходилось платить, поскольку он не мог отображать мягкие тени, а движок был хорош в первую очередь в помещении. Позже это было исправлено для работы с обширными открытыми пространствами с введением технологии MegaTexture в движке id Tech 4 .
В том же году Valve выпустила Half-Life 2 на новом движке Source . Этот новый движок был примечателен тем, что, среди прочего, имел очень реалистичную анимацию лиц для NPC , включая то, что было описано как впечатляющую технологию синхронизации губ . [ 20 ]
Конец 2000-х: подход к фотореализму
[ редактировать ]Дальнейшие улучшения графических процессоров , таких как Shader Model 3 и Shader Model 4 , стали возможными благодаря новым графическим чипсетам, таким как серии GeForce 7 или Radeon X1xxx , позволили улучшить графические эффекты.
Разработчики нынешней эпохи 3D-движков часто рекламируют их все более фотореалистичное качество. Примерно в то же время киберспорт начал привлекать внимание. Эти движки включают реалистичные материалы на основе шейдеров с предопределенной физикой, среды с объектами на основе процедурных и вершинных шейдеров ( растительность , мусор, созданные человеком объекты, такие как книги или инструменты), процедурную анимацию , кинематографические эффекты ( глубина резкости , размытие изображения , и т. д.), рендеринг с расширенным динамическим диапазоном и унифицированные модели освещения с мягкими тенями и объемным освещением .
Однако большинство движков, способных на такие эффекты, являются развитием движков предыдущего поколения, таких как Unreal Engine 3 , Dunia Engine и CryEngine 2 , id Tech 5 (который использовался с Rage и использует новую виртуального текстурирования ). технологию [ 21 ] ).
Первые игры, использующие Unreal Engine 3, были выпущены в ноябре 2006 года, а первая игра, использующая CryEngine 2 ( Crysis ), — в 2007 году.
Начало 2010-х: миксы графических техник.
[ редактировать ]Дальнейшие улучшения графических процессоров, такие как Shader Model 5 , ставшие возможными благодаря новым графическим наборам микросхем, таким как серия GeForce 400 или серия Radeon HD 5000 и более поздние версии, позволили улучшить графические эффекты. такие как динамическое картографирование смещения и тесселяция .
По состоянию на 2010 год были выпущены две предстоящие модификации основных существующих движков: Unreal Engine 3 в DirectX 11 , который использовался в демо-версии Samaritan. [ 22 ] (который используется с Batman: Arkham City , Batman: Arkham Knight и другими играми UE3 на базе DX11) и CryEngine 3 , который лежит в основе Crysis 2 и 3 .
Лишь немногие компании обсуждали планы на будущее в отношении своих двигателей; id Tech 6 , будущий преемник id Tech 5, был исключением. Предварительная информация об этом движке, который все еще находился на ранних стадиях разработки, показывала, что id Software искала направление, в котором трассировка лучей и классическая растровая графика . будут сочетаться [ 23 ] Однако, по словам Джона Кармака , аппаратного обеспечения, поддерживающего id Tech 6, еще не существовало. [ 24 ] Первая игра, использующая движок Doom , была выпущена в середине 2016 года.
В сентябре 2015 года Valve выпустила Source 2 в обновлении Dota 2 . [ 25 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д Дхарамджит Рихал. «История шутеров от первого лица» (PDF) . Проверено 4 июля 2009 г.
- ^ "История ФПС. Иллюстрированный материал" . 11 апреля 2007 г. Проверено 4 июля 2009 г.
- ^ «Исследование свободного пространства» . ИГН. 22 октября 2008 г. Проверено 4 июля 2009 г.
- ^ Пол Лили (21 июля 2009 г.). «Doom to Dunia: Визуальная история движков 3D-игр» . ПКгеймер . Максимум ПК . Проверено 5 июля 2009 г.
- ^ Металлическая голова в MobyGames
- ^ Географическая печать (X68000) , Следующий уровень
- ^ Фас, Трэвис (4 ноября 2008 г.). «Прыгающий флешбек» . ign.com . Проверено 20 апреля 2018 г.
- ^ например , Voodoo , Voodoo 2 или Riva TNT , или более поздние более мощные чипсеты DirectX 6.0, такие как Voodoo3 , RIVA TNT2 и Rage 128.
- ^ «Ид Тех 2» . программное обеспечение id . Архивировано из оригинала 8 ноября 2009 года . Проверено 5 июля 2009 г.
- ^ Jump up to: а б «Half Life: Улучшенная технология» . ГеймСпот . Архивировано из оригинала 25 февраля 2011 г. Проверено 8 июля 2009 г.
- ^ Jump up to: а б Пол Лили (21 июля 2009 г.). «Doom to Dunia: Визуальная история движков 3D-игр» . ПКгеймер . Максимум ПК . Проверено 5 июля 2009 г.
- ^ «История Unreal — Часть 1» . Beyondunreal.com. 31 мая 2005 г. Проверено 5 августа 2009 г.
- ^ «История Unreal — Часть 1» . Beyondunreal.com. 31 мая 2005 г. Проверено 5 июля 2009 г.
Вероятно, самым большим преимуществом Unreal была возможность его модифицировать. Тим Суини (основатель Epic) вписал в игру простой скриптовый движок под названием UnrealScript.
- ^ «Введение в нереальные технологии» . ИнформИТ . 21 июля 2009 г. Проверено 8 августа 2009 г.
- ^ "Сеть" . Эпические игры . 21 июля 1999 г. Архивировано из оригинала 28 июля 2010 г. Проверено 8 августа 2009 г.
- ^ Пол Лили (21 июля 2009 г.). «Doom to Dunia: Визуальная история движков 3D-игр» . ПКгеймер . Максимум ПК . Проверено 5 июля 2009 г.
- ^ «Играя в мертвецов: физика в популярных играх» . hlhmod.com. 2007. Архивировано из оригинала 1 апреля 2009 г. Проверено 9 августа 2009 г.
- ^ «Вскрытие: нарушитель DreamWorks Interactive» . Гамасутра . 14 мая 1999 г. Проверено 9 августа 2009 г.
- ^ «Дум 3» . ixbtlabs.com . Проверено 9 августа 2009 г.
Главным преимуществом новой системы освещения (помимо упомянутого прямого контроля художника над своим шедевром) является возможность прорисовки теней в реальном времени для каждого кадра (...) Во-вторых, очень сложно отрисовать размытые, "мягкие" «тени, преобладающие в реальности, с использованием теневых объемов. (...) В-третьих, подводя итог двум предыдущим пунктам, делаем вывод, что теневые объёмы плохо подходят для отрисовки теней на огромных открытых пространствах.
- ^ «Халф-Лайф 2» . Еврогеймер . 14 ноября 2004 г. Проверено 9 августа 2009 г.
Тем не менее, невероятно реалистичные детали и беспрецедентное внимание к деталям в анимации лица и тела оживляют персонажей так, как ни одна игра никогда даже не приблизилась к этому. Шесть лет назад было несколько моделей лиц, богатая фантазия и отличная озвучка; теперь у нас есть огромный список актеров, которым есть что сказать (с впечатляюще точной динамической синхронизацией губ), и делают это с таким впечатляющим набором видимых эмоций, которые придают игре головокружительный авторитет, который изменит отношение людей просматривать игры навсегда.
- ^ «От виртуализации текстур к массовому распараллеливанию» (PDF) . Идентификатор программного обеспечения . Август 2009 г. Архивировано из оригинала (PDF) 7 октября 2009 г. Проверено 7 июля 2009 г.
- ^ IGN (8 марта 2011 г.). «Unreal Engine 3: Официальная демо-версия самаритянина» . Архивировано из оригинала 22 декабря 2021 г. Проверено 20 апреля 2018 г. - через YouTube.
- ^ «Джон Кармак об id Tech 6, трассировке лучей, консолях, физике и многом другом» . Перспектива ПК. 12 марта 2008 г. Архивировано из оригинала 14 марта 2010 г. Проверено 27 марта 2010 г.
Что Джон действительно считает полезной трассировку лучей, так это созданную им очень специфическую модель данных, называемую «разреженными воксельными октодеревьями», которая позволяет ему хранить огромные объемы данных таким образом, чтобы к ним можно было легко получить доступ с помощью методов трассировки лучей (...). Модель данных и алгоритм, над которыми работают для id Tech 6, позволят, по словам Джона, почти бесконечное количество геометрических деталей в мире без проблем, наблюдаемых с механизмами тесселяции или попытками хранить гигабайты данных локально.
- ^ «QuakeCon 08: id Tech 6 будет использовать интервью Кармака. Rage, id Tech 6, подробности Doom 4 и многое другое!» . ПКгеймер . Максимум ПК . 15 июля 2008 г.
Я все еще думаю, что нас ждет еще одно поколение, в котором мы виртуализируем геометрию с помощью id Tech 6 и делаем некоторые поистине революционные вещи. (...) Я знаю, что мы можем добиться успеха следующего поколения, если сможем виртуализировать геометрию так же, как мы виртуализировали текстуры; мы можем делать то, чего никто раньше не видел в играх.
- ^ «Дота 2 — Возрождение» . Dota2.com . Проверено 23 июня 2016 г.