Движок шутера от первого лица - First-person shooter engine
 |
| Часть серии по: |
| Графика видеоигр |
|---|
Шутер двигатель первого лица является видеоигра двигателя специализированным для моделирования 3D среды для использования в шутер от первого лица видеоигры . Вид от первого лица означает вид, в котором игроки видят мир глазами своих персонажей. Шутер относится к играм, которые вращаются в основном вокруг владения огнестрельным оружием и убийства других сущностей в игровом мире, будь то неигровые персонажи или другие игроки.
Развитие графических движков для шутеров от первого лица характеризуется постоянным развитием технологий и некоторыми прорывами. Попытки определить отдельные поколения приводят к произвольному выбору того, что представляет собой сильно модифицированную версию «старого двигателя», а что является новым двигателем.
Классификация сложна, поскольку игровые движки сочетают в себе старые и новые технологии. Функции, которые в один год считались продвинутыми в новой игре, станут ожидаемым стандартом в следующем году. Игры, в которых сочетаются как старые, так и новые функции, являются нормой. Например, Jurassic Park: Trespasser (1998) ввел физику в жанр FPS, который не стал обычным до примерно 2002 года. Red Faction (2001) показала разрушаемую среду , что все еще не распространено в движках годы спустя.
График
1970-е и 1980-е: ранние графические движки FPS
Рендеринг игр для этого раннего поколения FPS уже был от первого лица и с необходимостью снимать предметы, однако в основном они были созданы с использованием векторной графики .
Есть два возможных претендента на первый FPS, Maze War и Spasim . Maze War была разработана в 1973 году и предполагала, что один игрок пробирается 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. Spasim был первоначально разработан в 1974 году и предполагал, что игроки перемещаются по каркасной трехмерной вселенной. В Spasim могут играть до 32 игроков в сети PLATO .
Движок Freescape, разработанный собственными силами Incentive Software , считается одним из первых проприетарных 3D-движков, используемых в компьютерных играх, хотя этот движок не использовался в коммерческих целях за пределами собственных игр Incentive. Первой игрой, в которой использовался этот движок, была игра-головоломка Driller 1987 года.
Начало 1990-х: каркасы для 2.5D миров и текстур.
Игры этого поколения часто называют клонами Doom . Они не были способны к полноценному 3D-рендерингу, но использовали методы 2,5D- лучей для рисования окружающей среды и спрайтов для рисования врагов вместо 3D-моделей . Однако эти игры начали использовать текстуры для визуализации 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 Catacomb 3D (1991), а затем с движком Wolfenstein 3D, который позже использовался для нескольких Другие игры. Catacomb 3D также была первой игрой, в которой рука игрока отображалась на экране, что способствовало вовлечению игрока в роль персонажа.
Движок Wolfenstein 3D был еще очень примитивен. Он не применял текстуры к полу и потолку, а отбрасывание лучей ограничивало стены фиксированной высотой, а все уровни находились в одной плоскости.
Несмотря на то, что он все еще не использовал истинное 3D, id Tech 1 , впервые использованный в Doom (1993) и снова из id Software , снял эти ограничения. Он также впервые представил концепцию разделения двоичного пространства (BSP). Еще одним прорывом стало внедрение в движок многопользовательских возможностей. Однако, поскольку он все еще использовал 2.5D, в Doom было невозможно правильно смотреть вверх и вниз, и все уровни Doom были на самом деле двухмерными. Из-за отсутствия оси Z двигатель не позволял поддерживать пространство над помещением .
Успех Doom породил несколько игр, использующих тот же движок или аналогичные методы, что дало им название Doom clones . Механизм сборки , использовавшийся в Duke Nukem 3D (1996), позже устранил некоторые ограничения id Tech 1, такие как возможность движка сборки поддерживать перемещение комнаты над комнатой путем наложения секторов поверх секторов, однако используемые техники остались прежними.
Середина 1990-х: 3D-модели, начало аппаратного ускорения
В середине 1990-х игровые движки воссоздали настоящие трехмерные миры с произвольной геометрией уровней. Вместо спрайтов движки использовали просто текстурированные (однопроходное текстурирование, без деталей освещения) полигональные объекты.
FromSoftware выпустила короля поле , полный многоугольник свободный перемещаемый первого лица в режиме реального времени экшен для Sony PlayStation в декабре 1994 года Sega «s 32X релиз Metal Head был шутер от первого лица игра механич моделирования , который используется в полной мере текстуры отображенные , 3D полигональная графика . За год до требуйте выпустили X68000 Sharp компьютерной игру GeoGraph Seal , полностью 3D полигональный шутер от первого лица , что наемная платформы игры механика и имел большую часть действий имеют место в свободно бродящем вне помещений , а не коридорных лабиринтах Wolfenstein 3D . В следующем году Exact выпустила своего преемника для консоли PlayStation, Jumping Flash! , который использовал тот же игровой движок, но адаптировал его, чтобы сделать больший упор на платформер, а не на стрельбу. Прыжки вспышка! серия продолжала использовать тот же двигатель.
Dark Forces , выпущенная в 1995 году компанией LucasArts , считается одной из первых «настоящих трехмерных» шутеров от первого лица. Его двигатель, Jedi Engine , был одним из первых двигателей, поддерживающих среду в трех измерениях: области могут располагаться 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, в игре есть поддержка текстурированных объектов с 3D-рендерингом. Еще одна игра, которая считается одной из первых настоящих трехмерных шутеров от первого лица, - это шутер Descent от Parallax Software 1994 года .
Quake двигатель ( Quake , 1996) использовал меньше анимированные спрайты и использовал истинную 3D геометрию и освещение, используя сложные методы , такие как Z-буферизацию для ускорения рендеринга. Quake также была первой настоящей 3D-игрой, в которой использовалась специальная система проектирования карт для предварительной обработки и предварительного рендеринга 3D-среды: 3D-среда, в которой проходила игра (впервые называемая картой ), была упрощена во время создания. карты, чтобы уменьшить объем обработки, необходимой при игре.
Статические карты освещения и трехмерные источники света также были добавлены в файлы BSP, в которых хранятся уровни, что обеспечивает более реалистичное освещение.
Первые графические процессоры появились в конце 1990-х, но многие игры в то время еще поддерживали программный рендеринг. id Tech 2 ( Quake II , 1997) была одной из первых игр, в которых использовалось аппаратное ускорение графики ( позже id Software переработала Quake, добавив в игру поддержку OpenGL ).
GoldSrc , движок, созданный на основе движка Quake от Valve для Half-Life (1998), добавил поддержку Direct3D и каркасную структуру для лучшего рендеринга NPC , а также значительно улучшил искусственный интеллект (AI) NPC по сравнению с движком Quake.
Конец 1990-х: полный 32-битный цвет, графические процессоры становятся стандартом.
В этот период были представлены первые видеокарты с преобразованием, отсечением и освещением (T&L) . Первой картой с этой инновационной технологией была GeForce 256 . Эта карта превосходила то, что предлагала 3dfx 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. Годом позже ATI выпустила Radeon 7200 , действительно конкурирующую линейку видеокарт.
Хотя все игры этого периода поддерживали 16-битный цвет , многие также использовали 32-битный цвет (на самом деле 24-битный цвет с 8-битным альфа-каналом). Вскоре многие тестовые сайты начали рекламировать 32-битную версию в качестве стандарта. Unreal Engine , используется в большом количестве FPS игр с момента его выхода, стал важной вехой в то время. Вместо OpenGL он использовал API-интерфейс Glide , специально разработанный для графических процессоров 3dfx . Вероятно, самая большая причина его популярности заключалась в том, что архитектура движка и включение языка сценариев облегчили его модификацию . Еще одним улучшением Unreal по сравнению с предыдущим поколением движков была сетевая технология , которая значительно улучшила масштабируемость движка в многопользовательской игре .
id Tech 3 , впервые использованный для Quake III Arena , был улучшен по сравнению со своим предшественником, позволяя хранить гораздо более сложные и плавные анимации. Он также имел улучшенное освещение и затенение и введены шейдеры и криволинейных поверхностей.
Начало 2000-х: детализация, открытая среда и физика тряпичной куклы.
Новое графическое оборудование предоставило новые возможности, позволяя новым движкам добавлять различные новые эффекты, такие как эффекты частиц или туман, а также увеличивать детализацию текстур и полигонов. Во многих играх были большие открытые пространства, автомобили и физика тряпичной куклы .
Средние требования к видеооборудованию: обычно требовался графический процессор с аппаратной поддержкой T&L, такой как DirectX 7.0 GeForce 2 или Radeon 7200 . GeForce 3 или Radeon 8500 следующего поколения были рекомендованы из-за их более эффективной архитектуры, хотя их вершинные и пиксельные шейдеры DirectX 8.0 были мало пригодны. Некоторые игры по-прежнему поддерживали наборы микросхем DirectX 6.0, такие как RIVA TNT2 и Rage 128 , и программный рендеринг (со встроенным Intel GMA ), хотя было очевидно, что даже мощный процессор не мог компенсировать отсутствие аппаратного T&L.
Игровые движки, изначально разработанные для платформы ПК , такие как Unreal Engine 2.0 , начали адаптироваться для консолей шестого поколения, таких как PlayStation 2 или GameCube , которые теперь имеют компьютерные возможности для обработки видеоигр с интенсивной графикой.
Середина 2000-х: освещение и пиксельные шейдеры, физика.
Новое поколение графических чипов позволило широко использовать текстуры на основе пиксельных шейдеров , рельефное отображение , а также технологии освещения и затенения . Шейдерные технологии включают HLSL (для DirectX ), GLSL (для OpenGL ) или Cg .
Это привело к устареванию DirectX 7.0 графических чипов , таких как повсеместного GeForce 2 и Radeon 7200 , а также чипсеты DirectX 6.0 , такие как RIVA TNT2 и Rage 128 , и интегрированный на плате графических ускорителей . До этого поколения игр мощный ЦП мог несколько 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 применимыми опциями, даже в самых новых и самых требовательных играх того времени, что привело к широкому распространению 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 предпочли не включать эти функции.
Благодаря этим новым технологиям игровые движки имеют полностью интегрированную внутреннюю и внешнюю среду, используются шейдеры для более реалистичной анимации (персонажи, вода, погодные эффекты и т. Д.) И в целом повышенный реализм. Тот факт, что графический процессор выполнял некоторые задачи, которые уже выполнялись центральным процессором , и в целом увеличивающаяся доступная вычислительная мощность позволила добавить в игры реалистичные физические эффекты, например, с включением физического движка Havok в большинство видео. игры. Физика уже была добавлена в видеоигру в 1998 году с Jurassic Park: Trespasser , но в то время ограниченные аппаратные возможности и отсутствие промежуточного программного обеспечения, такого как Havok, для обработки физики сделали ее технической и коммерческой неудачей.
id Tech 4 , впервые использованный в Doom 3 (2004), использовал полностью динамическое попиксельное освещение , тогда как ранее 3D-движки полагались в основном на предварительно рассчитанное для каждой вершины освещение или карты освещения и затенение по Гуро . Объем теневого подход , используемый в Doom 3 допускается более реалистичное освещение и тени, однако это произошло по цене , как это не может сделать мягкие тени, и двигатель был в основном хорошо в закрытом 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 своем новом движке Source . Этот новый движок отличался тем, что, помимо прочего, он имел очень реалистичную лицевую анимацию для NPC , включая то, что было описано как впечатляющая технология синхронизации губ .
Конец 2000-х: подход к фотореализму
Дальнейшие улучшения в графических процессорах, такие как Shader Model 3 и Shader Model 4 , которые стали возможными благодаря новым графическим чипсетам серии GeForce 7 или Radeon X1xxx , позволили улучшить графические эффекты.
Разработчики этой эры 3D-движков часто рекламируют их все более и более фотореалистичное качество. Примерно в то же время киберспорт начинает привлекать к себе внимание. Эти движки включают в себя 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 в движении , и т. д.), рендеринг с высоким динамическим диапазоном и унифицированные модели освещения с мягким затемнением и объемным освещением .
Однако большинство движков, способных к этим эффектам, 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 технологию виртуального текстурирования ). .
Первые игры, использующие Unreal Engine 3, были выпущены в ноябре 2006 года, а первая игра, использующая CryEngine 2 ( Crysis ), была выпущена в 2007 году.
Начало 2010-х: смешение графической техники
Дальнейшие улучшения графических процессоров, такие как Shader Model 5 , которые стали возможными благодаря новым графическим чипсетам серии GeForce 400 или Radeon HD 5000 и более поздних, позволили улучшить графические эффекты. такие как отображение динамического смещения и тесселяция .
По состоянию на 2010 год были выпущены две предстоящие эволюции основных существующих движков: Unreal Engine 3 в DirectX 11, на котором была установлена демоверсия Samaritan (и которая используется с Batman: Arkham City , Batman: Arkham Knight и другими играми UE3 на основе DX11) и CryEngine 3. , на котором работают Crysis 2 и Crysis 3 .
Немногие компании обсуждали планы на будущее в отношении своих двигателей; id Tech 6 , возможный преемник id Tech 5, был исключением. Предварительная информация об этом движке, который все еще находился на ранних этапах разработки, как правило, показывала, что id Software стремится к тому направлению, в котором трассировка лучей и классическая растровая графика будут смешаны. Однако, по словам Джона Кармака , аппаратного обеспечения для id Tech 6 еще не существовало. Первая игра, использующая движок, Doom , была выпущена в середине 2016 года.
В сентябре 2015 года Valve выпустила Source 2 в обновлении Dota 2 .