Эволюция графики в играх: от пикселей и спрайтов до более сложных моделей
Говорить о графике довольно трудно, если не использовать техническое обоснование. Однако для неспециалиста разбираться в построении трёхмерной модели тяжело. Тем более, сегодня даже для дизайнеров компьютерной анимации симуляцию большинства процессов выполняет дополнительный движок. Например, к Автодеск Майя есть отдельные (причём очень дорогие!) дополнения, которые сами обсчитывают физику меха, брызг, листьев на деревьях и т.д.
Но так было далеко не всегда. То, как именно показывать картинку, остаётся «на совести» игрового движка, однако в более ранние времена самого понятия «собрать игровой ПК» не существовало. Компьютеры были либо огромными мэйнфреймами, которые стояли на производственных участках, либо небольшим набором микросхем, подключенным к обычному ленточному магнитофону на компакт-кассетах. Самое интересное - игры это никак не останавливало. Одной из первых «консолей» выступал… осциллограф военно-морского радара. Ведь изначально компьютерная игра - это управление парой пикселей, а для этого не было нужды в специальной электронике, достаточно любого кинескопного устройства и небольшого перепрограммирования его контроллеров.
Спрайты
Однако «Понг» и другие археологические редкости семидесятых современным игрокам говорят мало о чём. А вот со спрайтовой графикой они знакомы, даже если не знают об этом сами. И для знакомства не обязательно помнить первые ревизии приставки «Денди». Всё началось гораздо раньше.
Что такое спрайт? Если совсем просто - это двухмерный объект, который отрисовывается вручную, каждый кадр. Так же строится традиционная анимация, с небольшим уточнением: в мультфильмах используется большее количество слоёв, чем в старых играх.
Именно на спрайтах базировалась вся старая графика. Но это порождало большую трудоёмкость. Первая фактически популярная игра с естественными движениями персонажа - оригинальный «Принц Персии». Джордан Мекнер, её создатель, буквально отснял движения своего брата, после чего скрупулёзно, попиксельно переносил всё это в свой проект. Но такой подход не годился для массового применения. Принц Персии длился всего час (как и по сюжету), а окружение в игре было крайне простым.
Более упрощённые спрайты снискали заслуженную популярность и стали фактически общим местом в индустрии. Ещё до моды и возможности собрать игровой пк и купить большую плазму, ещё до того, как появились и сошли со сцены компьютерные клубы, существовала культура простых приставок, вроде NES Famicom, Sega Dreamcast и их аналогов. Там и расцвела спрайтовая графика. Она прожила многие годы и имеет достаточное распространение даже сегодня.
Было бы неправильно как-то специально противопоставлять спрайты трёхмерным моделям. Классический пример, известный отечественному геймеру - Сталкер. Часть объектов окружения там отрисована, причём тщательно и с любовью. Листья на далёких тополях, разумеется, плоские, если приблизиться вплотную. Но вкупе с правильным освещением и вписыванием в ландшафт они отлично смотрятся даже через годы.
В этом и кроется секрет спрайтовой графики. Как и классическая рисованная анимация, она не устаревает. Более того, компьютерные анимированные элементы имеют куда более долгий срок визуальной «свежести». Если в мультфильмах мы буквально видим, как с годами улучшалось мастерство аниматоров, то качественные пиксельные спрайты десятилетиями почти одни и те же.
Фотореализм
Одна из наибольших маркетинговых фикций в истории игровой электроники. Собрать игровой пк, чтобы иметь изображение «как в кино» - заведомо невыполнимая задача. Во-первых, кинематографические спецэффекты тоже весьма условны. Даже «Аватар», с потрясающей картинкой и не устаревшими за десять лет эффектами, не обладает идеальным изображением. Детализировать абсолютно всё невозможно, никаких вычислительных мощностей не хватит.
Одновременно, производство консольных игр имеет целью максимальное удешевление. Консоли по электронной составляющей сегодня - это тот же ПК, только сильно специализированный. Ждать от них абсолютных чудес производительности нереально и не очень нужно - хватает и стилизованных игр.
При этом можно использовать фототекстурирование. То есть берётся фотография как можно более высокого качества. Дальше нужно создать специальную развёртку текстуры для приложения её на созданный объект - в моделлинге это называется UV-картой. И потом фото совмещается с моделью. Особенностей у такого процесса две:
• фотореалистичные текстуры почти не устаревают. Возьмём тот же Сталкер. Да, модельки персонажей, оружия, окружения уже давно смотрятся крайне угловато и неказисто. Но сами поверхности намного больше похожи на реальные материалы, чем те, которые используются в третьей PS и аналогичных игровых продуктах;
• такой подход к графике сильно зависит от разрешения картинки. И дело не только в том, что раньше большинство мониторов было 4:3, а современные - 16:9. Растягивание даже детализированной картинки даёт гигантские пиксели. Это в детективных сериалах можно увеличивать изображение как угодно, но цифровая обработка в жизни ограничена плотностью точек.
Фототекстуры сложны в применении и для сегодняшних игр сравнительно редки. Зато они гораздо дешевле «реалистичных» моделей, которые будут смотреться абсолютно замыленными уже через пару поколений графических карт.
Шейдеры
О шейдерной графике слышали многие, но толком пояснить, что это такое, в быту могут не все. Между тем, параметр крайне важный. Собрать игровой пк, который корректно отображает картинку - главная задача любого геймера. Параметр шейдеров же если не ключевой, но один из важнейших. Что же это такое?
Если упрощённо, шейдер - это компьютерный алгоритм, специально предназначенный для расчёта чипом, в нашем случае - графической картой. Для игровой картинки это касается в первую очередь эффектов. То есть горящий огонь вместе с искорками - это шейдеры, блики на воде, различные пылинки и игра световых лучей - тоже шейдерные технологии.
Такие эффекты делятся на три основных подтипа, но это важно только для разработчиков, сейчас в каждой игре применяются «блоки унифицированных шейдеров». На текущий момент наиболее передовой считается версия 6.5, однако многие игры используют ещё пятую редакцию.
В чём проблема для конечного пользователя? Шейдерные эффекты не могут применяться каждой видеокартой в полной мере. Новейшие поколения чипов содержат все их вариации, однако старые графические процессоры несовместимы с новыми играми уже на этом уровне. То есть вы не поиграете в свежий хит не потому, что видеокарта его не тянет по вычислительной мощности, а ввиду отсутствия внутри платы специальных блоков обработки этих эффектов. Справедливости ради, версии шейдеров усовершенствуются во многом параллельно с процессорами. И обновление графического ядра для любителей гейминга - привычный процесс.
DirectX, OpenGL и Vulkan
Тоже известные современным геймерам названия. Это три технологии, которые прочно вошли в нашу жизнь. Собрать игровой ПК необходимо с учётом поддержки этих опций, и вот почему.
Раньше игры разрабатывались в буквальном смысле «от печки», с нуля. И это было возможно, пока их производство было простым. Сегодня даже независимые маленькие студии оперируют уже давно подготовленным другими разработчиками инструментарием. Иначе просто нереально выйти на необходимые планы по окупаемости. В чём же разница технологий?
DirectX – одна из основ современной эволюции графики. Это набор программных библиотек от Майкрософт, почти все игры под Виндовс так или иначе его используют. И если ваш старый верный компьютер отказывается запускать даже скромную по нынешним меркам игру, хотя его системные требования позволяют это сделать - скорее всего дело в версии DirectX. Всё дело в ядре операционной системы, куда данная технология и прописывает свои исполнимые команды. Так, Виндовс 7 способна поддерживать ДиректИкс по 11 версию включительно, Виста - по десятую и т.д. Виндовс 10 фактически стала стандартом и необходимостью для всех современных игр.
OpenGL – открытый вариант таких же игровых библиотек. Он был создан как ответ предыдущей технологии, во многом похож на неё, но обратной совместимости не имеет. Плюс такого пакета - можно играть на том же Линуксе с относительно красивой графикой. Минус - далеко не все современные игры поддерживают технологию. Зато при нужной отладке она способна неплохо экономить ресурсы.
Vulkan – новейший API, то есть набор вышеописанных библиотек, массово появился всего около пяти лет назад. Вулкан и совместимое с ним ПО очень хвалит и всячески продвигает второй производитель графических и центральных процессоров в мире - компания АМД. Плюс решения - выдающаяся производительность. По сравнению с основными технологиями прирост едва не 40%. Фундаментальный минус - покупайте новые видеокарты. Если ваше графическое ядро не поддерживает драйвера с Вулканом - вы никак его не почините, эта прошивка несовместима именно на уровне железа. Всё больше игр выходят с обязательным требованием таких видеокарт - например, последние римейки Вольфенштейна или Дума. Но качество картинки даже для слабых ГПУ перевешивает затраты на апгрейд.
Интерактивное кино
Ещё одна знаковая веха в истории игр, которую грех не упомянуть. Под интерактивным кино в наше время и ранее понимались кардинально разные вещи, но общая суть более-менее сохранилась: купить игровое кресло и наслаждаться с большого экрана фактически фильмом. Но вот вкладывалось в эти понятия всякое.
Ранее был, а нынче практически умер любопытный жанр «интерактивный квест». Это фактически нарезки видео, в которых вам предлагают управлять главным героем или как-то влиять на сюжет в особых точках. Любопытно, что играть зачастую можно было даже с помощью пульта от телевизора. Качество таких игр очень сильно варьировалось. Были шедевры вроде Phantasmagoria, были и откровенно низкого качества поделки.
Сегодняшнее интерактивное кино соответствует стандартам, заданным в 2005 Fahrengeit. Это фактически набор катсцен, роликов на движке или предварительно прошедших рендер. Во втором случае можно получить поразительное качество, в первом - лишь вполне приемлемое. Степень участия игрока в этом варьируется, некоторые игры дают возможность включить «фоторежим», то есть без элементов графического интерфейса, для наиболее полного погружения.
Псевдопиксели нового поколения
Колесо сделало оборот, сегодня зачастую можно встретить подражания старой графике в играх. Однако внешняя простота такого подхода обманчива. Рисовать в пиксельной технике ничуть не проще, достаточно открыть Стим и увидеть там массу откровенно ужасных проектов, единственное продаваемое достоинство которых - пиксели. Одновременно, есть абсолютно шедевральные по графическому стилю игры вроде Blasphemous. Или огрубленный малобюджетный Long Dark. Или нарочито упрощённые в стиле старых мультфильмов хиты вроде Cuphead. Последний проект специально работает под визуальный образ американской анимации середины прошлого века, но при этом имеет внушительные системные требования и новое, плавное управление.
Десятилетия эволюции графики показали нам, что каждая отдельная техника исполнения игры - лишь средство. Это как с живописью и рисунком. Не очень важно, где и как именно была нарисована картина - эмоции первичны. Однако технический прогресс дарит нам и избавление от многих программных проблем прошлого, и новые любопытные пути для творчества. И это замечательно как для создателей контента, так и для нас - рядовых потребителей медийного продукта. Да, быстрые видеокарты постоянно дорожают, но даже на скромном графическом процессоре мы сегодня видим то, что 15 лет назад было уделом фильмов с двухсотмиллионным бюджетом.
