Графика в игре что это
Графика в играх.
Всем привет, с вами снова Djostikman, и я решил возобновить свою серию блогов о играх и о том, что с ними связано, так как в блогах скучно. Я думаю, это будет интересно.
На этот раз я решил затронуть тему графики в играх. Игровая индустрия не стояла на месте и картинка заметно сильно изменилась от той, что было лет 20 назад. Да изменилась настолько, что порой путаешь реальный мир и виртуальный.
Пару десятков лет назад графике не придавали особого значения, в играх больше делали упор на увлекательный геймплей, атмосферу и сюжет, но уже тогда, как признались многие разработчики, были планы на некоторые графические новшества, но по техническим причинам и из-за слабого оборудования, их идеи остались только на бумагах.
Большим шагом вперед в области графики стала игра Flashback, вышедшая в 1992 году.
В ней были довольно качественные каст-сцены, выполненные на движке игры, смотрелось всё это очень и очень живенько, в 1992 году, конечно.
Хорошей графической составляющей обладала культовая и всеми любимая — Half-Life. В 1998 году это привело всех в восторг, да и сейчас играется на ура.
В 2003 вышла вторая часть похождений Макса Пэйна, она была на голову выше своего родителя, в плане физики, проработки графики, сюжета и так далее. В наше время такое редко увидишь, мало того, что выходят сиквелы каждый год, так другие еще и умудряются продавать нам ту же самую игру, добавив парочку геймплейных фишек и сюжета часов на 6, которое свободно уместилось бы в аддон, рублей за 500.
Игрушка была требовательной и многие системы воспроизводили игру на минимальных конфигурациях. Спустя через год на свет вышел сиквел Half-Life. 
Геймеры опять «кусали» локти, ведь она была ещё требовательней. По правде говоря, начало и середина 2000-х были самые яркие для игроков: увидело свет очень много интересных проектов, много идейных воплощений и графических новшеств.
В данный момент сильного прорыва в области графики пока нет, так как картинка уже на пределе, да к тому же нынешним консолям пора на пенсию. Графическая составляемость на некст-гене станет лучше, но обогнать ПК у них не получится.
Порой всё же дико удивляешься, как на приставках 10 летней давности удаётся получить такую картинку. Я о свежевышедшей GTAV, если вы не догадались. Ведь графическая составляющая просто шикарна, вот что значит мастерство, ну а на ПК будет ещё краше, если выйдет.
Перемотаем время чуточку назад, а именно — в год выпуска игровой системы SonyPlaystation 2, которая увидела свет в 2000 году. Она считается самой успешной консолью. На старте вместе с ней вышло множество новых сиквелов, так и новых тайтлов: Gran Turismo 4, GTA Trilogy, Metal Gear Solid 2: Sons of Liberty, Crash Bandicoot: The Wrath of Cortex, и другие. Всё они преподнесли игрокам хорошую графику, а также получили положительные отзывы критиков и геймеров, объявив себя «эталономи» Playstation. 
Нередко случается, когда разработчики делают упор на графику, а на остальные аспекты обращают меньше внимания. За примером далеко идти не надо: вышедший в феврале 2013 года Crysis 3, обладал отличной и сочной картинку. На приставках она была так себе, но на ПК разработчики оттянулись по полной, а сколько новостей про самую, самую живую жабу в играх было, и не сосчитать. Но графика графикой, а ведь это не самое главное. В итоге: Crysis 3 вышел средненьким шутером, механика оной с предыдущих частей не поменялась, разве что небольшие изменения со способностями костюма, которые были упрощены для удобства. Сюжет же в игре был для галочки, а игра спокойно пробегалась часов за 7-8, прямо как DLC для Fallout 3.
Однако не все разработчики делая хорошую графику в играх, плюют на всё остальное. Я про серию мультиплеерных шутеров BattleField, а именно о последних двух частях. Обе части обладают отличной картинкой, прекрасными спецэффектами и хорошей разрушаемостью окружения, правда в Bad Company 2 она была чуточку лучше, чем в сиквеле, но это чистое моё мнение. О чём это я. Ах, да, графон. Так вот, серия BF однозначно лучший мультиплеерный шутер на данный момент, в них всё еще много игроков, а на свет вот, вот выйдет четвёртая часть, которая обещает сильнее затронуть сюжет, нежели в предыдущей части, но без собак и motion capture. Как говорится — Ждём, надеемся, верим, но такого прорыва как между BC2 и BF3 вряд ли будет. 
Как мы видим, графика играет немаловажную роль, ибо как объяснить то, что на свет выходит столько ремейков? Даже за 2013-й год их вышло огромное количество: Flashback, Shadow Warrior, Rise of the Triad, Black Mesa, а я ещё не все перечислил.
Перед тем как закончить статью, я объясню, за что отвечает та или иная настройка в играх. Статья то о графике.
1)Разрешение экрана — основной параметр. Он зависит от размера вашего монитора, и, соответственно, чем больше разрешение, тем лучше картинка и больше нагрузка на ПК.
2) Качество теней. Данный параметр отвечает за детализацию теней. Во многих играх её можно вообще отключить, что заметно прибавит число FPS, но картинка не будет такой реалистичной. На максимальных параметрах тени будут более «живые» и мягкие. 
3) Качество эффектов. Данный пункт отвечает за уровень качества и интенсивность эффектов, таких как взрывы, трупы, пули, туман, вода, огонь и так далее. В некоторых отличие между низкими и высокими настройками очень тяжело заметить, а в некоторых они очевидны. Влияние данного параметра на производительность зависит от оптимизации эффектов в игре. 
4) Качество текстур. Данный параметр регулирует разрешение текстур в игре. Чем разрешение выше, тем более реалистичную и детализированную картинку вы видите, а значит — нагрузка на систему будет больше.
5) Качество окружающего мира. Он отвечает за геометрическую сложность каркасов объектов окружающего игрового мира, а также их проработку (особенно заметна разница на дальних объектах). На минимальных настройках возможны потери детализации объектов (домов, деревьев, машин, людей, и т.д.). Далёкие объекты становятся почти плоскими, круглые формы получаются не совсем круглыми, при этом практически каждый объект лишается каких-то мелких деталей.
6) Покрытие ландшафта. В разных играх называется по-разному. Отвечает за количество травы, кустов, веток, камней и прочего находящегося на земле. Чем выше параметр, тем более реалистичнее ландшафт.
7) Анизотропная фильтрация. Когда текстура изображается не в своем начальном размере, в нее вставляются дополнительные или убираются лишние пиксели. Для этого и применяется данная фича. Существует три вида фильтраций: билинейная, трилинейная и анизотропная. Самой простой и нетребовательной является билинейная фильтрация, но и результат от нее плохой. Трилинейная фильтрация чуточку лучше, но также генерирует артефакты.
Самой лучшей является анизотропная, которая заметно убирает искажения на текстурах сильно наклоненных относительно камеры. Для современных видеокарт, данная настройка практически не влияет на производительность, но улучшает четкость и естественный вид текстуры.
8) Сглаживание. До вывода картинки на экран она рассчитывается не в родном разрешении, а в двукратном увеличении. Во время вывода картинка уменьшается до начального размера, причем угловатости по краям объекта становятся менее заметными. Чем больше исходное изображение и коэффициент сглаживания (x2, x4, x8, x16), тем меньше углов будет заметно на объектах. Собственно, сам параметр нужен для того, чтобы максимально избавится от «лестничного эффекта» (зубцов по краям текстуры). Однако, этот параметр сильно влияет на производительность.
Существуют несколько видов сглаживания, чаще всего в играх встречаются FSAA и MSAA. Полноэкранное сглаживание (FSAA) используется для устранения «зубцов» на полноэкранных изображениях. Сильно «бьёт» по производительности
Multisample anti-aliasing (MSAA), в отличие от FSAA, сглаживает только края объектов, что приводит к небольшому ухудшению картинки, но при этом экономит огромную часть вычислительной мощи. Так что, если вы не обладаете хоршей видеокартой, лучше всего использовать данный вид сглаживания.
9) SSAO (Screen Space Ambient Occlusion). В переводе на русский означает «преграждение окружающего света в экранном пространстве». Имитирует глобальное освещения. Увеличивает реалистичность графики, создавая более реалистичное освещение. Дает нагрузку только на GPU. Данная опция значительно уменьшает количество FPS на слабых системах.
10) Motion Blur. Это эффект смазывает изображение при быстром передвижении камеры. Таким образом придает сцене больше динамики и скорости (часто используется в гоночных симуляторах). Сильно влияет на GPU.
11) Глубина резкости. Эффект для создания иллюзии присутствия за счет размытия объектов в зависимости от их расположения. Например, разговаривая с определенным персонажем в игре, вы видите его четко, а задний фон размыто.
12) Вертикальная синхронизация (V-Sync) — синхронизация кадровой частоты в компьютерной игре с частотой вертикальной развёртки монитора. При этом максимальный FPS с вертикальной синхронизацией приравнивается к частоте обновления монитора. Если FPS ниже частоты обновления монитора, то во избежание ещё большей потери производительности следует включить тройную буферизацию.
На этом я завершаю свою статью о графике в играх. Надеюсь, что вам понравилось. Пишите в комментариях свои мнения по поводу графики, обращаете ли вы на неё внимание и какая игра по-вашему мнению обладает самой хорошей графикой.
Из чего состоит графика?
Перед стартом нового поколения консолей хочется вспомнить о главных технологиях и методах, которые используются в видеоиграх, благодаря чему вы будете лучше понимать графическую составляющую современных проектов.
Статья будет разделена на несколько отдельных частей:
Стоит начать с текстур. Возможно многие не знают, но в играх уже давно модель персонажа или любого другого объекта состоит не из одной текстуры. В Call Of Duty: Black Ops 3 для лиц героев используется 6 текстурных карт, которые сейчас детально разберём.
Color map задаёт изображение, которое будет наложено на модель. Это может быть картинка кирпичной стены, досок или любого другого изображения.
Normal Mapping – это технология, используемая для имитации неровностей поверхности на объекте. Она применяется, чтобы сделать вашу финальную модель более похожей на ее высокополигональную версию. С ее помощью можно добавить различные детали, которые нельзя передать через геометрию из-за ограничений полигонажа на вашем проекте, и заставить вашу модель выглядеть более скругленной для лучшей передачи освещенности и большей реалистичности.
Карты нормалей – это RGB изображения, где каждый из каналов (красный, зелёный, синий) интерпретируется в X, Y и Z координаты нормалей поверхности соответственно. Красный канал пространства касательных карты нормалей отвечает за ось X (нормали направленны влево или вправо), зелёный канал за ось Y (нормали направлены вверх или вниз) и синий канал за ось Z (нормали направлены прямо от поверхности.
Gloss — эта карта контролирует резкость отражений. При самом высоком показателе материал становится зеркальным, а при нулевом значении — матовым.
Transmission map описывает часть света, которая не рассеивается и достигает камеры. Поскольку карта является непрерывной функцией глубины, она, таким образом, отражает информацию о глубине сцены.
Fuzz map используется для создания различной растительности. Например, борода, брови, мох на дереве.
Occlusion map используется для предоставления информации о том, какие области модели должны получать высокое или слабое непрямое освещение. Непрямое освещение возникает из-за окружающего освещения и отражений.
Тени считаются реалистичными, когда их основание выглядит четко, а дальше тень рассеивается. За такой эффект отвечают soft shadows.
Ambient occlusion используется для затенения объеĸтов, создания теней на стыĸах стен.
Возможно вы часто видели в игре, как пробиваются лучи света сквозь листву. Это выглядит и вправду красиво. В данный момент используется два вида прямого освещения: SSGR освещение и Volumetric light.
Screen space god rays это более «дешёвый» способ отображения солнечных лучей. Самый главный минус этого метода в том, что лучи находятся в пространстве экрана, если смотреть на источник освещения. Отводя камеру от источника света, лучей будет не видно и эффект объема пропадёт.
Volumetric light создаёт эффект объема сцены, лучи при повороте камеры не исчезают. Из-за этого такой метод предоставляет более красивую картинку, но при этом жертвуя производительностью.
Global illumination — это название ряда алгоритмов, используемых в трёхмерной графике для более реалистичной имитации света.
Глобальное освещение рассчитывает не только прямое освещение, но и отражения света, цветовые отскоки.
Cube map — методика для моделирования отражений на поверхности объекта. Кубические карты не показывают динамику, а это значит, что декали и персонажи не будут отображены при таком методе отражения.
Screen space reflections — отражения, построенные по принципу трассировки лучей в пространстве экрана. Главные минусы таких отражений, это артефакты по краям экрана и исчезновение отражения при повороте камеры вниз или вверх.
Planar reflection отображает сцену полностью в динамике, но такой метод очень дорогой, т.к. создаётся вторая сцена, поэтому используют его редко для отражений в зеркалах в закрытых помещениях.
В этом пункте хочется написать про технологии, которые не встретишь в каждой игре, но при этом являются очень интересными.
Например, объёмные облака, которые взаимодействуют с источником света и самозатеняются.
Подповерхностное рассеивание описывает механизм распространения света, при котором свет, проникая внутрь полупрозрачного тела через его поверхность, рассеивается внутри самого тела, многократно отражаясь от частиц тела в случайном направлении и на нерегулярные углы.
Хотелось бы ещё написать про трассировку лучей, но это больше подходит для отдельной темы, где можно будет расписать, что получат игроки и разработчики при использовании, вместо стандартных методов. Поэтому, оценивайте, пишите комментарии, поправляйте меня там, где я не прав, всегда рад объективной критике. О чем вам хотелось бы узнать в следующий раз?
Эта статья была нужна уже хотя бы для того, чтобы ты ссылок накидал.
Классификация игровой 3D графики
Привет, Пикабу)
Продолжаем изучать мир CG игровой индустрии)
Сегодня я хочу поговорить с вами о видах графики в играх. Их очень много. Я постарался как-то сгруппировать их и классифицировать. Возможно многое забыл, не вспомнил, не знал. Дополняйте, это будет полезно и мне и другим читателям) Приступим.
Графика на мобильных устройствах по стилю не отличается от графики на ПК или консолях. Просто на более мощных платформах преобладет стиль реализма, а в мобильных играх мультяшный стиль. По очевидным причинам) Поэтому я не буду разделять игры по этим группам.
Я бы начал с реализма. В реализме выходят почти все трипл-А проекты. Причем сеттинг может быть какой угодно, будь то sci-fi, вестерн или наше время. Градостроители, шутеры, симуляторы и т.д.
Реализация может быть различна. Portal bridge constructor спорный момент) там человечки не очень то реальны, но остальные материалы довольно реалистичны.
«Low Poly Art»
Это целая религия. Люди любят low poly. Года два назад был бум лоу поли. Но и сейчас выходят проекты в этом стиле, довольно высокого качества. Правда часто его смешивают с другими стилями или как-то видоизменяют.
Лоу поли характеризуется чаще всего низкополигональными моделями без сглаживания. То есть отчетливо видно каждый полигон. Текстуры не используют. Каждый полигон имеет один цвет. Так и красят. Ну это как правило. Бывает и текстуры и много чего. Разработчики импровизируют и часто получаются прекрасные визуальные сочетания. Сложность моделей варьируется. Но преобладает минимализм, «чистота» моделей.
«Hand Painted»
Еще одна религия. Чаще всего этот стиль используют в фэнтези. Дота, варкрафт и т.д. Но не только этими играми характеризуется данный стиль. Он может быть с уклоном в комиксы, мультики или даже реализм.
Характеризуется он рисованием текстур от руки. Все тени, блики, а иногда и мелкие детали рисуются на текстуре без геометрии. Хэнд Пэйнтед может быть разный) Мы его еще вспомним дальше) Здесь я скорее привел «классику».
«Cartoon» или мультяшная (казуальная)
По сути и лоу поли и хэнд пэйнтед может быть отнесен к этой группе. Бывает текстуры для такой графики рисуют от руки, бывает не используют текстуры совсем) Но я решил сделать казуальную графику отдельной группой.
Отличительными чертами будет красочность, относительная простота, преувеличение акцентов и нестандартные пропорции) Да, грань очень тонкая, но все таки такие игры отличаются и от лоу поли и от хэнд пэйнтед. Тут уж кто какие цвета подберет, кто сколько полигонов вложит и т.д.)) У каждого автора свой собственный стиль. И игры в такой стилизации приобретают неповторимый стиль автора) И этим они прекрасны)
Как мультики: рик и морти по стилю отличаются от микки мауса или зверополиса) Но по сути все является мультфильмами)
Но все же в казуальной графике можно выделить отдельные подстили с ярко-выраженными отличичтельными чертами) Например.
Пластилиновый стиль) Тут все просто для восприятия) Все сделано из пластилина)
3D pixel art. Как правило низкополигональные модели с пиксельной тектсурой)
А это little big planet) Как мы все хорошо знаем, там картонные и тканевые фигуры)
Ну вот это все, что я смог вспомнить)
Оригинальный визуальный стиль всегда находится в выйгрышном положении по сравнению с тысячами одинаковых игр. Оригинальность может выражаться в необычной рисовке текстур, в необычных чертах персонажей, в необычной геометрии моделей и так далее)
История игровой графики: от нескольких лампочек до миллиардов полигонов
Современная игровая графика достигла невероятного фотореализма. Если сравнить скриншот из современной игры и реальную фотографию, может возникнуть сомнение, какое изображение настоящее, а какое — компьютерное. И это заслуга не только мощного железа, которое может выдать такую картинку, но и опытных специалистов, которые отлично знают оптические особенности реального мира и понимают ограничения технологий.
Игровая графика прошла длинный путь от абстрактных геометрических фигур до современных высокополигональных моделей. Очевидно, что ключевое место в улучшении графики сыграло постепенное развитие железа, но от этого зависело далеко не всё. Параллельно художники искали и пробовали разные стили: вдохновлялись мультипликацией, комиксами, упрощали 3D-модели, добавляли видеовставки, а иногда и уходили и ностальгический даунгрейд. И аудитория поддерживала разработчиков в их поисках.
В тексте мы разберём основные вехи развития графики в видеоиграх, опишем технологии, которые влияли на этот процесс, а также расскажем о трендах, появившихся в инди-индустрии.
Разобрался, как развивалась игровая графика
С чего всё начиналось: из лабораторий в аркадные залы и гостиные
Первые прототипы игр появились ещё в ранние годы существования компьютеров. У них не было экранов, поэтому информация выводилась с помощью лампочек. Примерно так работала одна из первых компьютерных игр в истории — Nimatron, созданная в начале 1940-х годов на основе правил настольной игры «ним».
В 40-е и 50-е годы компьютеры не выходили за пределы научно-исследовательских лабораторий и выставок, поэтому у игр не было ни единого шанса стать массовым развлечением. Но постепенно технологии совершенствовались, и средства вывода информации всё больше стали напоминать привычные экраны.
Важным шагом на этом пути стала игра «Крестики-нолики», которая выводила информацию с помощью электронно-лучевой трубки — она формировала игровое поле размером 35*15 точек. Игра появилась в 1952 году, но никто за пределами Кембриджа её не увидел.
Через шесть лет, в 1958 году, появилась игра «Теннис для двоих», экраном которой выступал осциллограф. Функция экрана в игре была предельно утилитарной: ни одного лишнего элемента — только поле и сам «мячик». Даже ракетки не отображались.
Следующим заметным шагом стала игра Spacewar! (1962) для компьютеров PDP-1. На первый взгляд кажется, что графика мало изменилась по сравнению с предшественницей, но это не совсем так. ЭЛТ-дисплей мог отображать до 20 тысяч точек в секунду, что позволяло не только показать главные игровые элементы, но и добавить побочные. Например, фон из звёзд, который не влияет на геймплей, но создаёт антураж космического сражения. Именно Spacewar! стала одной из первых игр, в которых графика — это выразительное средство, поддерживающее фантазию игроков, а не просто функциональный инструмент вывода информации.
Начиная с 1970-х годов, игры постепенно становились более доступными. Появились первые коммерческие игровые приставки и аркадные автоматы. Большим прорывом стала приставка Magnavox Odyssey, которая подключалась к телевизору. Но графика на ней оставалась предельно простой — это всё ещё было монохромное изображение, состоящее из нескольких геометрических фигур.
Несмотря на то, что до 3D-графики играм ещё было далеко, разработчики стремились сделать хотя бы имитацию объёмного мира. Одной из первых таких игр стала Maze War (1973) — первый шутер от первого лица, в котором была воссоздана линейная перспектива, а игрок мог свободно перемещаться по окружению.
Были версии Maze War как для векторных экранов, так и для растровых. Разница между этими типами двумерной графики заключается в следующем.
Двумерная растровая графика работает на основе сетки «растров» — пикселей, каждый из которых обладает своим цветом, насыщенностью и яркостью. Из этих пикселей, как из мозаики, можно собрать полноценное изображение. Но недостаток подхода заключается в «лесенках», которые образуются на границах каждого растрового объекта. Именно этот тип графики лежит в основе 8- и 16-битных игр, например, Pac-Man (1980), Super Mario Bros. (1985) и других.
Двумерная векторная графика устроена иначе: можно сказать, что в её основе лежат геометрические примитивы — точки, прямые, окружности, прямоугольники. Каждый вектор обозначается координатами двух точек — X и Y. Векторные объекты выглядят аккуратнее и «качественнее», чем растровые.
Пионеры 3D-графики использовали векторные линии, чтобы показывать упрощённые объёмные объекты. Хороший пример — игра Spasim (1974), в которой объекты состоят из «3D-каркасов».
Эпоха цветных спрайтов
Другим важным рубежом стало появление цветной графики. Ранние компьютеры имели совсем небольшие объёмы оперативной памяти, поэтому графическая информация не должна была занимать слишком много места. Для монохромных игр было достаточно одного бита, для 16 цветов — четырёх битов, а восемь бит позволяли увеличить количество цветов сразу до 256.
В конце 70-х и начале 80-х персональные компьютеры всё ещё были роскошью. Зато подскочила популярность аркадных автоматов. Там же появились и первые цветные игры, потому что у автоматов хватало памяти для отображения цвета.
Появление цветной графики стало очередным витком развития игр. Дело было не только в эстетике: это влияло на весь игровой процесс. Например, в Pac-Man каждый призрак обладал уникальным поведением, а цвет помогал отличать одного от другого.
Для создания движущихся объектов в играх применялись спрайты — двумерные изображения. В Pac-Man сам герой и его противники — это спрайты. Сейчас такие изображения можно рисовать в разных графических редакторах. Но 40 лет назад разработчикам приходилось идти на всевозможные ухищрения, чтобы перенести рисунок в цифровой формат.
Например, изображения для Super Mario Bros. приходилось сперва рисовать на целлулоиде, раскрашивать, а лишь затем оцифровывать. Если для этой игры размеры листов были средними, то для Punch Out!! (1983) приходилось использовать листы размером со стол.
Сканеры использовались далеко не везде: отсканированные изображения занимали слишком много места на жёстких дисках, которые в то время были слишком дорогими. Также сканеры не могли корректно передать цвета, поэтому художникам приходилось оцифровывать только контуры и общие черты изображения, а затем полноценно отрисовывать его на компьютере.
Другая проблема возникала с самим использованием компьютеров — это были сложные устройства, поэтому даже художники должны были обладать навыками программистов. Например, при создании Solomon’s Key (1986) приходилось использовать шестнадцатеричную кодировку для оцифровки каждой клетки спрайта.
С развитием технологий и ростом популярности видеоигр стали появляться более мощные игровые приставки. Сперва на рынок вышли 8-битные консоли, поддерживающие до 64 цветов, а следом и 16-битные консоли с палитрой из 512 цветов. Несмотря на такое развитие, технические ограничения давали о себе знать. К примеру, на игровой консоли SNES из 512 доступных цветов одновременно на экране можно было использовать только 64.
Вместе с этим в играх начали появляться разные визуальные эффекты. Super Speed Racer (1979) привнесла скроллинг, благодаря которому окружение перемещалось сверху вниз и создавало ощущение движения. Эффект параллакс-скроллинга в двумерной Moon Patrol (1982) делал так, чтобы при движении объекта дальний план передвигался медленнее переднего, из-за чего возникала иллюзия глубины пространства и корректной перспективы. А Zaxxon (1982) показала, какими могут быть изометрические игры с иллюзией свободного передвижения по трёхмерному пространству.
Одновременно с традиционными способами создания графики существовали и альтернативные подходы. Один из них — ASCII-графика, в которой использовались текстовые символы для отрисовки элементов. Простота метода позволяла создавать удивительные экспериментальные игры. Например, в Rogue (1980), родоначальнице жанра roguelike, использовалась ASCII-графику, чтобы случайным образом генерировать локации. Благодаря этому каждое прохождение игры было уникальным.
Другой путь — интерактивное кино, в котором использовались заранее записанные фрагменты кино или анимации. В Astron Belt (1983) игрок управлял космическим кораблём, который бороздил космос и вступал в перестрелки с противниками. При этом корабль изображался с помощью спрайта, а фон был записанным заранее видео.
Dragon’s Lair (1983) была полноценным интерактивным мультфильмом — если игрок нажимал на правильную кнопку, включался новый фрагмент анимации и пользователь продвигался вперёд. Если же игрок допускал ошибку, то включался фрагмент, в котором главный герой погибал.
Но основная масса игр использовала именно спрайты, которые со временем становились всё более детализированными и сложными. Взгляните на пример из Street Fighter II (1991): персонаж — это не просто набор пикселей, в котором угадываются черты героя, а полноценное проработанное изображение с множеством деталей и собственными тенями. Постепенно таких игр становилось всё больше и больше.
Но это не значит, что все игры были однообразными и похожими друг на друга. Были разные способы выделиться на фоне остальных проектов. Один из них — анимация.
Анимирование объектов происходило по тому же принципу, что и в мультипликации — художник рисовал несколько кадров с разным положением отдельных частей, а затем кадры последовательно выводились, что создавало иллюзию движения. Обычно игровые художники самостоятельно отрисовывали кадры, но некоторые разработчики применяли технику ротоскопинга — они записывали видео движения объекта, а затем покадрово отрисовывали его. Благодаря этому в Prince of Persia (1989) настолько плавная и визуально приятная анимация.
А в Mortal Kombat (1992) в качестве спрайтов персонажей использовались оцифрованные кадры, и поэтому графика выглядела намного реалистичнее, чем в остальных файтингах того времени.
Популяризация 3D
В первой половине 90-х стало появляться всё больше 3D-игр. Первые трёхмерные проекты возникли ещё в середине 70-х, но тогда они не стали популярными. Со временем ситуация изменилась.
В основе 3D-моделей лежит полигональная сетка — набор треугольников, которые определяют форму объектов. Если закрасить треугольники, то получится непрерывная поверхность. Затем на получившуюся форму можно «натянуть» текстуру — изображение, пиксели которого привязываются к вершинам полигонов.
Если взглянуть на устройство 3D-моделей более абстрактно, можно сказать, что они представляют собой пустое пространство, ограниченное полигональной сеткой. Это очень легко заметить из-за багов — если камера случайно провалится сквозь объект, то там будет лишь пустота.
В I, Robot (1983) 3D-объекты наконец утратили каркасный вид — полигоны были заполнены цветом, и игроки уже видели не абстрактные линии, а полноценные объекты. Кроме того, в игре присутствовало освещение, поэтому на объектах была собственная тень. Но 3D-игры всё ещё были редкостью, так как требовалось по-настоящему мощное железо, чтобы поддерживать их.
Значимым шагом для популяризации 3D-графики стал релиз Wolfenstein 3D (1992) и Doom (1993). Несмотря на то, что они позиционировались, как трёхмерные игры, это было не совсем так. Пользователь мог перемещаться по объёмному окружению, но все объекты были сделаны с помощью двумерных спрайтов.
Особенность движка этих игр заключалась в том, что он использовал метод рейкастинга, что позволяло рассчитывать только те поверхности, которые видны пользователю. Это позитивно сказывалось на производительности, поэтому Wolfenstein 3D и Doom могли запускаться на самых разных компьютерах.
В играх начала 90-х нередко совмещались 2D- и 3D-элементы. Например, в Alone in the Dark (1992) окружение состояло из плоских изображений, а подвижные элементы — из полигонов. Это позволяло экономить вычислительные ресурсы компьютеров.
Для создания реалистичной картинки важна корректная модель освещения. Но у ранних компьютеров не хватало на это вычислительных ресурсов, поэтому разработчики искали другие способы решения проблемы. Например, они «запекали» освещение в текстурах — тень создавалась не в реальном времени, а уже была «нарисована» на модели.
Со временем технология динамического освещения эволюционировала. Уже в Quake (1996) летящие снаряды освещали окружение в реальном времени.
Во второй половине 1990-х, как и в любое другое время, развитие графики не шло по какому-то одному пути. Многое зависело от технологий, которые были в распоряжении у компаний. Если на персональных компьютерах графика развивалась плавно и постепенно, то на консолях этот процесс происходил рывками — поколения приставок обновлялись раз в несколько лет. Именно поэтому некоторые визуальные особенности присущи только определённым консолям. Например, в играх на PlayStation у всех 3D-объектов было специфическое «подёргивание» при любых движениях или смене ракурса.
Появление новых технологий в области 3D
Постепенно в индустрии появлялись новые технологии, которые улучшали отдельные аспекты графики. Многие из них актуальны и сейчас, поэтому часто появляются в современных играх.
В начале 2000-х широкое применение получил метод затенения по Фонгу, при котором грани полигонов сглаживаются, а на некоторых поверхностях появляются блики.
Появилась технология антиалиасинга, которая сглаживает «лесенки» на краях объектов.
Стало применяться рельефное текстурирование. Оно визуально усложняет строение объектов и имитирует неровности, но при этом не добавляет полигонов.
К 2007 году появилась модель затенения ambient occlusion, улучшающая освещение. С её помощью можно рассчитать интенсивность света, доходящего до поверхности.
Разработчики начали применять технологию HDR, которая расширяет диапазон яркости — на экране одновременно отображаются как очень тёмные, так и очень светлые участки сцены.
В 2000-х стали популярны эффекты, придающие изображению реалистичности с помощью постобработки.
В 2010-х года прогресс в развитии графики замедлился: если раньше прорывы случались раз в пару лет, то сейчас это происходит значительно реже. Качество картинки в крупных высокобюджетных играх стало по-настоящему впечатляющим и приблизилось к фотореализму, хоть скриншоты до сих пор и сложно перепутать с реальными фотографиями.
Последнее поколение консолей вывело стандарты графики на новый уровень, пусть и не настолько сильно, как в предыдущие годы. Так как качество графики в ААА-играх поднялось примерно до одного уровня, студии переключили внимание на проработку отдельных аспектов, улучшающих общее впечатление от графики.
Например, всё чаще стала использоваться система частиц, которая важна для создания впечатляющих визуальных эффектов.
Для создания моделей и текстур начали применять метод фотограмметрии — разработчики фотографируют реальный объект с нескольких ракурсов, соединяют в программе, а затем из получившегося облака точек создают модели.
Последний наиболее значимый прорыв в области графики — появление видеокарт, которые поддерживают трассировку лучей. Эта технология позволяет имитировать реальное поведение лучей света, отражающихся от объектов.
Альтернативные пути
Игровая индустрия разнообразна и многогранна, поэтому далеко не все разработчики стремятся к реализму. Иногда это касается эстетических взглядов, а иногда — финансовых ограничений. В середине 2000-х появились удобные цифровые магазины, через которые независимые студии могли продавать свои игры.
Это стало огромным толчком для развития инди-сцены. У маленьких студий, состоящих из одного или нескольких человек, не было ресурсов для разработки игр с реалистичной графикой. Поэтому они начали экспериментировать с визуальным стилем. Этим же занимались и более крупные студии.
Во второй половине 2000-х стали популярны игры, выполненные в стилистике пиксель-арта. Её преимущество заключается в том, что для получения качественной и эстетически приятной графики не нужны продвинутые художественные навыки. Другая причина популярности — ностальгия по играм 80-х годов.
В условиях ограниченных ресурсов некоторые разработчики пошли по пути упрощения. Игры в стиле low-poly используют простые низкополигональные объекты.
Также стали применяться некоторые непопулярные и практически забытые техники. Например, в основе всех объектов в Minecraft (2009) лежат не полигоны или спрайты, а воксели — объёмные пиксели, из которых можно собирать целые игровые миры. Если в обычных 3D-объектах полигоны окружают пустое пространство, то воксельные объекты буквально состоят из вокселей, как из кирпичей. Эта особенность легла в основу геймплея Minecraft, потому что она позволила всячески менять окружение — разрушать объекты и строить что-то новое.
В 2000-х для стилизации под комиксы и мультфильмы разработчики начали использовать технику cel-shading. Игры с таким стилем отличаются чистыми цветами без градиентов, отсутствием плавного затенения, а также обводкой на контурах объектов. Но соответствие всем этим критериям — не обязательное правило.
Поиск необычных визуальных стилей продолжается и сейчас. Приведём несколько примеров игр с интересной графикой.
Отсутствие большого бюджета — это ещё не приговор. С помощью современных инструментов даже один человек может создать игру с реалистичной графикой. Хороший пример — независимый разработчик Цзэн Сяньчэн и его игра Bright Memory: Infinite (в процессе разработки).
Например, вместо того, чтобы вручную анимировать мимику персонажей, он отсканировал собственное лицо и использовал её в игре. А для создания деревьев с листвой Цзэн применял специализированную программу SpeedTree, в то время как студии обычно отрисовывают детали с нуля. Знание разных инструментов и вдумчивый подход помогли разработчику-одиночке создать впечатляющую графику, которая может тягаться с некоторыми высокобюджетными играми.
В будущем качество графики будете постепенно расти, хоть и не настолько быстро, как на рубеже XX и XXI веков. Будет увеличиваться поддерживаемое разрешение, а также количество и качество визуальных эффектов. Скорее всего, трассировка лучей распространится повсеместно — новое поколение консолей уже должно поддерживать эту функцию.
Традиционно с развитием технологий растёт и количество полигонов в объектах — чем мощнее железо, тем больше информации оно может обрабатывать. Нет сомнений в том, что этот процесс продолжится и дальше, но, вероятно, и его ждут изменения.
Например, в этом году компания Epic Games анонсировала новую версию своего движка — Unreal Engine 5. Как говорят в Epic, он позволит работать именно с тем количеством полигонов, которое нужно. Разработчикам не придётся оптимизировать высокополигональные модели, снижать их качество и разбираться с уровнем детализации. Компания уже продемонстрировала сцену, в которой используется более 16 миллиардов полигонов.
Гонка за фотореализмом, скорее всего, будет длиться вечно. Но важно понимать, что далеко не всем играм необходима реалистичная графика. Есть множество проектов с уникальной эстетикой, которая появилась в результате творческих поисков и необычного видения авторов. Важность реалистичной графики неоспорима, но есть некоторые вещи, которые не зависят от количества полигонов и качества освещения.