Игровой турнир QuakeCon-2018 в Далласе порадовал игроманов трейлером нового шутера Doom:Eternal от id Software. Вспоминаем, с чего начинался путь компании-разработчика компьютерных игр к знаменитой «стрелялке».
Id Software первой реализовала эффект присутствия для игроков, дорисовав руку персонажа в нижней части экрана. Их самыми успешными проектами являются Wolfenstein, Doom и Quake, которые отражают историю развития игровой графики. Локализацией и адаптацией Wolfenstein RPG и Enemy Territory: Quake в России занималась компания «1С-СофтКлаб».
Серия Commander Keen
Первая часть сайд-скроллера Commander Keen вышла в 1990 году, тираж составил 30 тысяч копий.
Сайд-скроллер — видеоигра, в которой игровой процесс происходит с боковой точки зрения. На экране объекты как правило движутся слева направо.
Для ее создания разработчики придумали, как не перерисовывать весь фон в каждом кадре игры, чтобы не замедлять ее работу. В id Software заметили, что движение игрока происходит постепенно, поэтому кадр смещается незначительно и включает уже отрисованное изображение.
Принцип работы движка для Commander Keen
Во время создания игры Commander Keen в видеопамяти сохранили фон из отдельных графических объектов – тайлов, но на экран выводили только его часть. Когда игрок перемещался, вместе с ним смещалась граница фона, включая в себя ранее «спрятанные» тайлы. Даже когда персонаж приближался к внешней стороне границы, движок добавлял только небольшую полоску новых тайлов, но большая часть изображения копировалась, оставаясь неизменной.
Разработчикам помогли в этом и особенности тогда новой графической карты Enhanced Graphics Adapter (EGA). Она обладала большей встроенной памятью, указывая на различные адреса которой карта могла «выбирать» изображение для передачи и оперативно перемещать данные внутри видеопамяти. Так решалась проблема прерывистой и низкоскоростной графики.
Wolfenstein 3D
Перед созданием Wolfenstein создатели долго экспериментировали с 3D-графикой. Обычно для создания трехмерного изображения квадратные тайлы заменяли полигонами-многоугольниками: минимальной поверхностью для визуализации в трехмерной графике, которая формирует пространство вокруг игрока. Но и здесь встала проблема отрисовки поверхностей для каждого кадра, негативно влиявшая на качество игры.
Один из основателей id Software Джон Кармак создал программу, которая будет рисовать только трапеции: именно такую форму имеют стены в трехмерном пространстве. Кроме того, он упростил систему трассировки лучей. При трассировке лучей компьютер отрисовывает сцены, проводя разноцветные линии из точки местонахождения игрока в направлении его взгляда. Когда линия сталкивается с поверхностью, соответствующий ей пиксель на экране окрашивается в нужный цвет.
Упрощенный принцип трассировки лучей id Software
Но таких линий нужно очень много. Чтобы упростить задачу, Кармак сделал все стены в трехмерном пространстве одной высоты. Это уменьшило количество линий, необходимых для трассировки, поскольку теперь они испускались только в горизонтальной плоскости и масштабировали видимую высоту стены согласно ее удаленности от игрока. Конечное изображение получалось в 3D, но требовало для этого гораздо меньше «усилий» со стороны игрового движка.
Игра стала настолько быстрой, что Intel, желая подчеркнуть скорость нового процессора, демонстрировали его работу на примере Wolfenstein. Игроки же получили приятные бонусы, и смогли дополнять Wolfenstein собственными уровнями и графикой.
Doom
Бесплатная версия игры Doom появилась на ftp-сервере университета Висконсина. Она включала только один эпизод, но он обещал игрокам непрерывный экшен и динамичные уровни. Особенно искушенных игроманов привлекали арсеналом необычного оружия и мрачной атмосферой.
Специально для Doom специалисты id Software разработали псевдотрехмерный игровой движок – id Tech 1 или Doom engine. От движка для Wolfenstein 3D он отличается целым рядом параметров. В игре отрисовали тени: отдаленные объекты затемнялись, а приближенные были ярче, чтобы создать атмосферу погружения. В Wolfenstein таких цветовых вариантов не было. Появились движущиеся элементы обстановки: лифты, дистанционно открывающиеся двери и потолки, придавливающие персонажа игры. Самому главному герою добавили правдоподобности: во время перемещения он покачивался вверх-вниз, имитируя ходьбу.
Псевдотрехмерная графика подразумевает, что игрок может передвигаться во всех трех плоскостях и находится как будто в 3D-мире. На самом деле, это не так: уровни состоят из отдельных комнат-секторов с различной высотой пола и потолка, при этом одна комната не может находиться над другой. Подавляющее число предметов и противники игрока – не объемные фигуры, а спрайтовая анимация, когда неподвижные двумерные картинки – спрайты – быстро сменяют одна другую.
Из-за отсутствия проверок по оси Z игроки несли урон: монстры могли нанести урон персонажам на крыше, находясь в подвале. Так же и игроки: брошенная в основание здания граната убивала противника на чердаке.
Релиз игры состоялся в декабре 1993 года, а второй части – в октябре 1994 года. В сиквеле культовой игры геймеры получили больше оружия, новые уровни (игра насчитывает 30 уровней), но движок остался прежним. Id Software продала 1,5 млн копий Doom II, по 50 долларов за каждую.
Кадр из игры Doom 1996
Quake
Релиз Quake состоялся в 1996 году. Игра по сюжету схожа с Doom: безымянный солдат продолжает воевать с монстрами, попадает на территорию врага и борется с ними там. Игроки проходят уровни, разыскивают ключи, собирают аптечки и боеприпасы.
Но при этом создатели игры обратились к передовым графическим технологиям, использовав для Quake трехмерный движок Quake engine. Разработка команды id Software стала одним из первых движков, который способен в реальном времени полностью обрабатывать 3D-графику. Для этого движок использует систему BSP-деревьев, которая сортирует визуальные объекты в порядке их удаления от наблюдателя и обнаруживает пересечение между собой двух или более объектов.
BSP (binary space partitioning) – двоичное разбиение пространства, способ разделения области на более мелкие части. Система стала популярной среди разработчиков после того, как ее использовали в играх Doom (для двухмерной графики) и Quake (для трехмерной).
Id Software поощряла желание геймеров самостоятельно изменять игру. Архитектура Quake создана открытой, чтобы разработчики могли вносить модификации, некоторые из которых меняли игру до неузнаваемости, вплоть до локаций и персонажей.
Quake II
Quake II вышел в декабре 1997 года. Специально для игры Джон Кармак разработал отдельный движок: id Tech 2 – дальнейшее развитие Quake engine. От предыдущей версии ему достались наработки: Quake World (многопользовательский компонент) и WinQuake, адаптировавшая игру под Windows 95.
В id Tech 2 впервые реализовали поддержку ускорителей графики OpenGL: на базовом уровне это документ, который описывает набор функций и их точное поведение. Но при реализации спецификация призвана оптимизировать работу и эффективнее использовать возможности оборудования. Но поддержку ускорителей включили лишь для нескольких видеокарт: 3dfx Voodoo, nVidia RIVA TNT, ATI RagePro.
Кроме того, id Software почти одновременно с релизом игры издала исходный код библиотеки игры. Это позволило модифицировать игру сторонним авторам. Закрытым создатели оставили исходный код клиентской части и серверного ядра, чтобы нельзя было добавить, например, графические эффекты.
Разработчики модификаций остались недовольны: оказался недоступен режим просмотра глазами другого игрока. Проблему решили спустя несколько лет в Quake III, добавив дополнительную клиентскую библиотеку игры. Ее исходный код оставался открытым вместе с серверной библиотекой.
Несмотря на сходство оружия и обстановки, назвать игру продолжением Quake нельзя: враги и сюжетная линия в Quake II другие. Изначально разработчики планировали дать шутеру другое название, но все выбранные варианты оказались заняты.
Кадр из игры Quake 1993
Quake III
В 1999 году разработчики id Software смогли развернуть сетевой потенциал игры вовсю мощь. В игре Quake III Arena игроки сосредоточены на сетевых схватках. Современный по меркам того времени движок id Tech 3 позволял модифицировать игру: прежде всего, геймерам упростили проведение чемпионатов.
Для этой игры Кармак написал движок id Tech 3: он не базируется на предыдущей версии. Спустя несколько лет коммерческого использования разработчики открыли исходный код id Tech 3, как делали это для предыдущих движков.
Новинкой в id Tech 3 стало использование трехмерных моделей формата MD3. Этот формат использует вертексную анимацию, которая позволяет записывать любые изменения геометрии трехмерного объекта. Персонажи в MD3 состоят из нескольких скрепленных друг с другом частей, двигающихся независимо друг от друга. Тогда как предыдущие движки id Software использовали скелетную анимацию, когда в древообразной структуре костей персонажа каждая последующая кость повторяет движения и повороты предыдущей.
Движок id Tech 3 может работать с несколькими видами теней: самой простой – капельной тенью, непрозрачной черной с резкими краями и полупрозрачной. В зависимости от того, как освещается объект.
В 2000 году компания выпустила официальное дополнение к игре, куда добавила новые виды оружия и модели. Но ожидаемой популярности новинка не получила: id Software запоздала с модификациями, за это время в игре прижились моды сторонних разработчиков.
Джон Кармак говорит о многолетней работе id Software над играми так: «На этом пути были критически важные точки развития. Сначала переход к виду от первого лица, потом произвольные 3D-миры, затем — аппаратное ускорение… Но с важнейшими задачами мы справились. Мы можем усовершенствовать качество, спецэффекты и всё подобное. Но у нас уже есть фундаментальные инструменты, необходимые для создания игр, являющихся симуляцией мира».
Продолжение следует.