Игровой движок что это такое
Как разобраться в игровых движках
Какие они бывают и как выбрать себе подходящий, если вы только начинаете постигать азы разработки
Некоторые из вас наверняка только начинают интересоваться игростроем, а потому не очень разбираются в том, что такое игровой движок и как его использовать. Поэтому для подготовки к джему я предлагаю вам краткий эскурс в понятие игрового движка и расскажу, какие они бывают и как выбрать себе подходящий.
Прежде всего, игровой движок — это программный комплекс, который упрощает разработку игр, предоставляя вам набор необходимых для разработки инструментов. Из этого следует несколько простых фактов. Во-первых, движок совершенно необязателен, игру можно написать и без него на голом языке программирования. Во-вторых, движок не сделает крутую игру за вас. Но с ним работа пойдёт в десятки раз быстрее, так что я всем очень советую не писать велосипеды, а использовать готовое.
Обобщённо говоря, игровой движок ответственен за организацию и поведение игровых объектов, а также за их отображение на экране. Ваша же задача — выбрать, как они будут выглядеть и как себя вести. Для этого движок предоставит вам возможность создавать и удалять объекты, задавать их параметры, добавлять логику и управлять ресурсами.
На самом деле, не так легко поделить игровые движки на отдельные категории, потому что чаще всего они предоставляют одни и те же возможности, вопрос лишь в количестве этих возможностей. Но я попробую.
Касательно внутреннего устройства игровые движки делятся на:
Если мы говорим о фреймворках, то игра пишется на том же языке, на котором написан фреймворк. Если же мы говорим о полноценном ПО, то программировать в них можно на:
Если говорить о лицензии, то тут тоже есть несколько вариантов:
Возможности, которые может предоставлять или не предоставлять игровой движок (список неокончательный):
Чем больше возможностей предоставляет движок, тем сложнее и дольше им пользоваться из-за огромного количества кнопочек и удлинённого времени компиляции, так что подбирать движок лучше не из соображений «чтобы умел побольше», но «взять достаточно для моих нужд — и не больше».
Ну и последнее разделение, которое относится к движкам лишь косвенно — это их дата создания и популярность. Чем раньше был создан движок и чем популярнее он, тем легче вам будет с ним работать, поскольку создатели движка наверняка уже починили огромное количество багов (да, это тоже важно, в игровых движках могут быть баги и их может быть много), а в сети вы сможете найти очень много обучающих материалов.
Игровой мир состоит из игровых объектов (GameObject). К этой базовой категории можно практически отнести всё, что находится в игре, в том числе игрока, его инвентарь, камеру, землю под ногами, каждый отдельный кустик и даже небо. Не стоит думать, что все объекты обязательно должны быть видимы — всякие триггеры (объекты, вызывающие события при прикосновении), барьеры, источники освещения и даже части интерфейса являются такими же объектами. Все игровые объекты обладают несколькими базовыми свойствами: положение в пространстве (Transform), включены ли они (Active), какой у них родительский объект и есть ли он (Parent).
Игровые объекты так же могут быть дополнены поведением (Behaviour или Component). Поведение — это отдельный код, который привязан к объекту и выполняется при определённых условиях. Условия могут быть самыми разными, а количество поведений, привязанных к объекту, ничем не ограничено. В таком коде вы например можете двигать объект по движению мыши или перекрашивать его цвет. А ещё у каждого поведения могут быть свои отдельные параметры (выраженные в переменных).
Например, мы можем создать для картинки поведение «Персонаж», у которого будут очки здоровья и возможность прыгать. И когда персонаж падает со слишком большой высоты, эти очки здоровья у него отнимать.
Помимо своих собственных поведений в игровом движке есть несколько стандартных типов поведений: форма столкновения (Bounding Box/Sphere/Capsule/…), физическое тело (Rigidbody), отрисовщик (Renderer), камера (Camera), создатель частиц (Particle Manager), аниматор (Animator) и ещё десятки других типов. Всеми этими поведениями вы можете управлять на лету.
Очень важным концептом является событие (Event). Это сигнал, который возникает при соблюдении каких-то условий. Поведения объектов в игре могут порождать эти события и реагировать на них. Например, столкновение — это событие, причём одно из самых частых по использованию. Именно на событиях строится основной игровой процесс, разработчик игры может навешивать действия (Action) одних поведений на события других и так, например, делать кнопки, рычаги, точки сохранений и так далее.
Но это и не единственный способ заставить игру работать, ещё есть раздел Update, в который можно написать код и который будет выполняться постоянно, в каждый игровой тик (tick). Тик — это самая минимальная единица времени, которую игра может обеспечить. Обычно тик составляет 16 миллисекунд, но если у вас плохо с оптимизацией, то он увеличится. Без этой функции не обойтись, и некоторые вещи, например плавное передвижение и проверка столкновений, пишутся именно там. Но чем меньше кода написано в этой секции — тем лучше.
Место, в котором находятся игровые объекты, называется уровень или сцена (Level или Scene). Уровни можно менять в любой момент, а в некоторых движках ещё и совмещать между собой. Ваши игровые объекты будут распределены по уровням, чтобы друг другу не мешать. Например это будут локации и их наполнение. Но определённые универсальные для всех уровней объекты, например главный персонаж или интерфейс, лучше хранить в отдельном месте.
В вашем проекте должна быть отдельная папка, в которой вы будете хранить сохранённые объекты (Prefab). Любой объект в игре вы можете сконструировать всего один раз, а затем сохранить в эту папку для дальнейшего, в том числе многократного, использования. Например, это могут быть деревья или враги. Во время игры вы можете создать любое количество объектов из этой папки, но лучше не переборщить и не использовать тысячи объектов, иначе движок начнёт лагать.
И последнее, про графику. Объекты в игре могут выглядеть самым разным способом. И дело даже не в отдельный настройках, а в самом способе их отображения на экране. Это могут быть 2D-объекты, например различные простейшие геометрические формы (Shape) или картинки (Sprite). А могут и 3D-объекты, которые состоят из 3D-модели (Mesh). Все видимые объекты в игре обязаны иметь материал (Material) — набор параметров, влияющий на отображение объекта. Такими параметрами могут являться текстуры (Texture), цвета (Color) и обычные числа (Float). Некоторые движки дают доступ ограниченный доступ материалу, давая лишь задать текстуру и цвет окрашивания, другие же дают полный доступ. В основе материала лежит шейдер (Shader) — особая программа, которая проводит математические вычисления и проецирует объекты в пространстве на плоский экран камеры.
Сразу предупреждаю, что список далеко не окончательный, в мире буквально каждый день кто-нибудь создаёт новый движок программирования — просто потому что это очень интересное испытание. Здесь же указаны более-менее популярные движки, о которых хорошо отзываются и которые вы можете начать использовать прямо сейчас, а их порядок ни в коей степени не отражает мои мнения о них.
Construct 3 — настоящий ветеран индустрии. Используется для создания 2D-игр и достаточно популярен. У движка больше настроек, с недавних пор есть версия для браузера, очень много примеров и шаблонов. Логика на визуальном интерфейсе. Но большинство возможностей скрыто за крайне дорогой лицензией. Бесплатная версия ограничена.
Stencyl — ещё один движок для создания 2D-игр. Имеет открытый исходный код и и приятный интерфейс. Логика на визуальном интерфейсе. Мало известен, но полностью бесплатен (платно только публикация на ПК).
GDevelop — другой движок для создания 2D-игр, набирающий огромную популярность. Так же имеет открытый исходный код и приятный интерфейс. Логика на визуальном интерфейсе. Полностью бесплатен.
RPG Maker — очень популярный движок для создания пиксельных RPG. Именно для RPG движок и заточен, но он подойдёт и для похожих жанров. Много встроенных ассетов и настроек для персонажей. Есть бесплатный 30-дневный пробник, дальше придётся платить.
Game Maker Studio — очень популярный движок для разработки 2D-игр. Позволяет программировать логику на адаптированном Lua и даёт много возможностей. Есть бесплатный 30-дневный пробник, дальше придётся платить.
Godot — очень многообещающий движок с открытым исходным кодом, который грозится «заменить Unity» в своей распространённости. Godot поддерживает 2D и 3D графику, а так же несколько языков программирования (C++, C# и модификация Python) и имеет свой визуальный скриптинг. Его использование полностью бесплатно.
Ren’Py — самый популярный движок визуальных новелл, на котором написаны тысячи новелл. Использует Python в качестве языка программирования логики. Полностью бесплатен
Monogatari — простой движок визуальных новелл на веб-технологиях. Мало известен, но выглядит интересно, к тому же движок на Javascript легче исправить под свои нужды. Код пишется на том же языке. Полностью бесплатен.
Unity — самый популярный в мире движок для разработки игр. Поддерживает 2D и 3D графику, имеет в себе невиданное количество вспомогательных модулей, огромный магазин ассетов и поддерживает большинство платформ. К сожалению, с ростом популярности движок становится всё сложнее и тяжелее в освоении, но всё равно очень доступен. Программирование на C#. Использование условно-бесплатное, при превышении определённого порога прибыли придётся платить за лицензию.
Что ж, теперь вы знаете, как выбрать движок и какие опции доступны. А теперь дерзайте! Скачивайте, тыкайте, экспериментируйте. На сайтах движков вы можете найти очень много шаблонов и примеров, а на YouTube (особенно английской его версии) можно найти буквально сотни и иногда даже тысячи гайдов по тем или иным сторонам разработки. Ждём ваши работы!
7 игровых движков, на которых можно создать свою первую игру
Сегодня игровая разработка доступна как никогда: в сети можно найти сотни руководств и десятки движков под любые запросы.
Из-за этого новичкам сложно найти подходящий вариант — многие просто устанавливают самые популярные программы.
За последние пять лет я создавал небольшие прототипы — то есть наброски, реализующие разные механики, — на разных игровых движках. А еще участвовал в джемах — конкурсах по созданию прототипов за короткий промежуток времени — и помогал в разработке пока не вышедшей игры на Unity.
В этом тексте я собрал самые простые для освоения движки для создания первых проектов. В список попали утилиты с большим количеством обучающего материала и максимально низким порогом входа.
Важное уточнение: в некоторых разделах указаны сложности в работе с 3D — под этим подразумевается отсутствие официальной поддержки трехмерных игр. Впрочем, это не мешает некоторым разработчикам добиваться эффекта псевдотрехмерности в любом движке. Прямо как в первой Doom.
Почему лучше выбрать готовый движок
Игровые движки, доступные на рынке, — это чаще всего готовые наборы утилит, которые помогают сразу приступить к разработке игры. Зачастую они бесплатны, а брать с вас деньги начнут лишь тогда, когда вы захотите использовать движок в коммерческих целях — то есть решите выпустить игру в магазине.
Большие игровые движки постоянно дорабатываются разработчиками — выходят новые версии и утилиты. Вокруг них складываются большие сообщества авторов игр, которые делятся советами и руководствами между собой. Нередко при движках существуют еще и магазины ассетов — предметов, которые используются в играх, будь то 3D-модель или текстура.
Разработчики дают лицензировать свой движок по-разному : кто-то одномоментно берет фиксированную сумму за коммерческое использование, а кто-то предпочитает забирать процент с доходов игр, выпущенных на движке. Последний вариант наиболее выгоден для независимых разработчиков, которые хотят продавать игры, но не располагают большими деньгами для лицензирования.
Альтернатива готовым движкам — это написать свой. В случае с собственным движком никому не надо платить за его использование, да и знать вы его будете лучше всех. Но новичку такой вариант не подойдет: написание движка может занять несколько лет и требует знаний в математике, программировании и графических технологиях.
Если вы хорошо знакомы, например, с языком C++ и графическими библиотеками вроде OpenGL, можно попробовать написать собственный движок, но разработка игры затянется, ведь утилиту придется постоянно дорабатывать. На старте все потребности учесть невозможно.
Даже у больших издателей проприетарные движки, то есть разработанные внутри компании, постоянно обновляют из-за недостатка функций. Например, Electronic Arts, известная по Battlefield и Mass Effect, постоянно пытается приспособить Frostbite под разные жанры.
Для разработки первой игры лучше выбрать один из готовых движков — ничего стыдного в этом нет. Тем более что крупные разработчики тоже ими не брезгуют: весомая доля известных проектов выпущена на Unreal Engine или Unity.
Как победить выгорание
Unity
Unity появился аж в 2005 году, и это до сих пор один из любимых движков в инди-среде наравне с более продвинутым Unreal Engine 4. Главное преимущество движка — большое сообщество и множество официальных и неофициальных «обучалок». Создатели программы даже запустили портал Unity Learn с курсами о разных аспектах работы с движком.
Unity практически не ограничивает пользователя: в движке можно работать с 2D и 3D, VR и любыми жанрами от «три в ряд» до шутеров от первого лица.
Сегодня порог вхождения в Unity низок: первый прототип можно собрать очень быстро благодаря встроенному магазину ассетов и инструментам визуального программирования — утилитам, которые позволяют настраивать логику игровых механик без необходимости писать код.
Новичкам особенно удобна система Shader Graph для создания сложных шейдеров — специальных эффектов отображения объектов.
Unity подходит для мобильной разработки и инди. В нем можно быстро создавать прототипы, что особенно кстати для разработки гиперказуальных проектов — игр для смартфонов с очень простыми механиками и высокой степенью вовлечения, например Helix Jump или Flappy Bird.
Unity часто винят в плохой оптимизации и визуальной бедности: тот же Unreal Engine 4 часто используют 3D-художники для того, чтобы выставить свет и красиво настроить сцену. В Unity же нужно время, чтобы достичь такой картинки.
А еще обновления Unity нередко «ломают» проекты или отдельные его части вроде текстур.
Unreal Engine
Цена: бесплатный, при доходе от миллиона долларов за все время существования игры Epic Games забирает 5%
Сильные черты: графика, встроенное визуальное программирование, открытый исходный код
Недостатки: высокие требования к навыкам разработчика
Игры на движке: Fortnite, Star Wars: Jedi Fallen Order, Mortal Kombat 11
Unreal Engine и Unity — «большая двойка» игровых движков. Но в UE по умолчанию гораздо более продвинутая картинка, чем у конкурентов, и заточен он под 3D. А система визуального программирования Blueprint упрощает работу для новичков, которые не хотят писать код: благодаря ей в движке очень удобно собирать небольшие прототипы. К тому же в официальном магазине каждый месяц проводятся бесплатные раздачи ассетов для коммерческого использования.
Новая версия движка, Unreal Engine 5, — потенциальный прорыв для всей индустрии. Благодаря системе Nanite художникам больше не нужно беспокоиться об оптимизации ассетов под разные системы: движок сделает это самостоятельно. А технология Lumen автоматически обрабатывает источники света — раньше на подобные системы приходилось тратить немало ресурсов.
В последнее время Epic Games делает все, чтобы у пользователей Unreal Engine был доступ к самым продвинутым технологиям — взять хотя бы конструктор людей MetaHuman, который позволяет за пару секунд создать реалистичную модель человека.
Неудобство UE в том, что он во многом ориентирован на профессионалов. Визуальное программирование Blueprint тратит больше ресурсов системы, чем код на C++, поэтому большой проект совсем без программирования сделать не получится.
В местном интерфейсе новичок легко запутается, да и красивая картинка может вызвать проблемы, ведь ее придется оптимизировать под самые разные устройства.
Unreal Engine — хороший выбор для тех, кто хочется сразу погрузиться в профессиональный геймдев и в перспективе работать над высокобюджетными проектами. Разработка на нем требует большей технической подкованности, чем на других движках, так что он больше подойдет тем, кто уже немного знаком с особенностями создания игр. Например, для тех, кто уже работал в Unity, в документации UE есть отдельный гайд.
GameMaker Studio
Цена: бесплатная версия не позволяет опубликовать проект, инди-лицензия стоит 259 Р в месяц, корпоративная — 1389 Р в месяц
Сильные черты: программирование необязательно, drag-and-drop-разработка
Недостатки: почти не работает с 3D, бедный встроенный магазин ассетов
Игры на движке: Katana Zero, Hyper Light Drifter
GameMaker Studio — один из самых известных игровых движков наравне с Unity и Unreal Engine. На нем сделаны многие инди-хиты вроде Undertale, а еще у него очень низкий порог вхождения: для GameMaker необязательно умение программировать, и все взаимодействия можно настраивать буквально «перетягиванием».
Впрочем, писать код в нем тоже можно — создатели даже разработали специальный язык, GML (Game Maker Language). У него меньше возможностей, чем у того же C#, а некоторые его особенности не встречаются в других языках, зато он очень прост в освоении и подойдет как опытным программистам, так и новичкам.
GameMaker Studio не просто хорошо оптимизирован — в нем немало инструментов для работы над играми в любых жанрах. Так что это хороший выбор для тех, кто хочет погрузиться в геймдизайн и не тратить время на «математику» и поиск расширений.
Он не понравится тем, кто хочет работать с 3D: движок не поддерживает его официально, а разработчики не планируют что-то с этим делать. Да и магазин ассетов GameMaker гораздо беднее, чем у конкурентов.
С недавних пор использовать GameMaker для разработки можно бесплатно, но придется оплатить подписку для публикации своей игры. То есть вы можете опробовать все его возможности бесплатно перед тем, как тратиться на подписку.
Defold
Цена: бесплатный для коммерческого использования
Сильные черты: хорошая оптимизация и поддержка всех платформ
Недостатки: относительная неизвестность, отсутствие 3D
Игры на движке: Family Island, Marginalia Hero
Defold — один из главных конкурентов Unity, но используют его намного реже. Он рассчитан на двухмерные игры, которые программируются на языке Lua и запускаются почти на всех платформах — от HTML5 ( веб-страницы ) до Nintendo Switch. Поэтому он быстро работает и компилирует маловесные билды, в отличие от того же Unity.
У Defold нет встроенного визуального программирования, но есть фанатский плагин, который его добавляет. Также в сети опубликовано много обучающего материала по нему, но меньше, чем у конкурентов.
Как и любой молодой движок, Defold постоянно развивается, так что все недостатки могут исправить в будущем. Сейчас же это необычная альтернатива Unity для тех, кто хочет попробовать себя в программировании, но не желает погружаться в трудности семейства C, общепринятого в «большой» индустрии.
Godot
Цена: бесплатный для коммерческого использования, можно поддержать разработчиков на «Патреоне»
Сильные черты: постоянное развитие, множество поддерживаемых языков программирования
Недостатки: пока с трудом работает с 3D и не поддерживает консоли
Игры на движке: Rogue State Revolution, Kingdoms of the Dump (в разработке)
Godot — это «выбор на перспективу», который примечателен постоянными обновлениями. Он максимально открыт — за движок не надо платить, а на GitHub лежит его исходный код, в котором может покопаться любой желающий. А еще в Godot большой выбор языков программирования соседствует с визуальным скриптованием: сегодня утилита поддерживает C, C# и собственный GDScript, который напоминает Python.
Открытый исходный код движка позволяет участвовать в его разработке всем желающим: например, исправлять баги или предлагать новые функции.
Главная проблема движка в его «перспективности»: Godot разрабатывают уже 14 лет, но в нем до сих пор не очень удобно работать в 3D, а сообщество намного меньше в сравнении с другими продуктами. Ну и разрабатывать консольные игры в нем сложно из-за того, что там нельзя издавать игры, сделанные на полностью открытом ПО без лицензии. К счастью, сооснователь компании-разработчика движка как раз открыл студию для портирования игр с Godot на консоли.
Godot вполне может оказаться очень востребованным на рынке через несколько лет, когда в нем появятся все те функции, которые давно есть у конкурентов. Тогда у Godot появятся все шансы стать главным «противником» Unity.
Stencyl
Stencyl — это максимально простой 2D-конструктор. Его часто используют для того, чтобы обучать детей программированию. В первую очередь он предназначен для мобильных игр и небольших прототипов в духе флеш-игр. Из-за этого работать над большими проектами в нем довольно сложно, зато можно делать небольшие игры в духе популярной Super Dangerous Dungeons.
Также в движке есть Code Mode — возможность писать собственный код на языке Haxe, который синтаксисом напоминает C#.
Недостатки Stencyl похожи на проблемы других простых движков — здесь нет 3D и поддержки консолей. Скорее всего, все это и не появится, так что стоит сразу определить для себя, нужны ли вам эти особенности. Если нет, и вы хотите просто побыстрее выпустить маленькую игру и не возиться с кодом или просто набросать прототип перед переходом на «большой» движок, Stencyl — хороший выбор. Это что-то вроде аналога игровых конструкторов в духе Super Mario Maker, где вы можете сосредоточиться на геймдизайне и картинке, а не технической составляющей.
Construct
Цена: бесплатный с ограничениями, персональная версия стоит 525 Р в месяц или 4199 Р в год
Сильные черты: работает в браузере, не требует программирования
Недостатки: не подходит для 3D и консолей
Игры на движке: Hypnospace Outlaw, Mighty Goose
Construct очень похож на Stencyl — это тоже простой, пусть и более известный конструктор двухмерных проектов, который используют в обучении детей. Как и Stencyl, Construct — это хороший инструмент прототипирования. Если функций местного визуального программирования не хватит, то прямо в блочную систему можно встроить код на JavaScript.
Даже проблемы у движков общие: Construct тоже не подходит для крупных проектов, не работает с 3D и на консолях. На нем можно собрать игру под Xbox, но производительность там оставляет желать лучшего.
Зато Construct основан на JavaScript, поэтому игры на нем могут запускаться на всех остальных платформах, а попробовать движок можно прямо в браузере — не надо скачивать никаких дистрибутивов. Причем всего за пару минут там можно создать первый прототип простым перетаскиванием блоков и выбором действий.
А еще движок постоянно развивается, так что вполне возможно, что в будущих версиях он станет ближе к GameMaker Studio. Пока что это хороший способ сделать первый шаг в игровой разработке или приобщить к ней ребенка.
Краткая история развития игровых движков
О разработке игр и становлении игровой индустрии
Вместе с созданием первых игр программисты пришли к тому, что каждая игра содержит общие компоненты, даже несмотря на различие аппаратных платформ. А первые игры имели место на игровых автоматах размером с холодильник.
Общая для игр функциональность — графические решения, игровые механики, расчет физики и другое — стала выделяться в отдельные библиотеки, но, для того чтобы быть «игровым движком» было еще далеко. Во многом это было связано с серьезным различием программно-аппаратных платформ и неопределенности в самих играх. Ведь жанры и типы игр еще предстояло изобрести, при том, что многие первые игры были текстовыми. Собственно, именно для ранних адвенчур и платформеров и стали возникать игровые движки, особенно с развитием графики — хорошим примером можно назвать Adventure Game Interpreter (AGI). При разработке King’s Quest в далеком 1984 году, программисты Sierra On-Line столкнулись с неудобством низкоуровневой разработки столь сложной и перспективной по графике в те времена игры — и разработали набор решений, которым и стал AGI. Всего на нем было выпущено 14 различных игр за 5 лет на 7 различных платформах, поэтому понятие “кроссплатформенность” было важным уже тогда.
Однако, движки того времени редко выходили за пределы изначальной компании-разработчика и, как правило, были достаточно узкоспециализированными под конкретный жанр игры.
Начало
Ситуация начала меняться в 1993-м году после выхода игры Doom от компании id Software. Хотя при ее разработке использовались наработки движка Wolfenstein 3D, с точки зрения возможностей и модульности в ней был совершен настоящий технологический прорыв. В то время видеопроцессоры были не способны эффективно работать с трехмерной графикой, поэтому Джон Кармак (ведущий программист движка) выполнял все необходимые математические вычисления, служащие для манипуляции с трехмерными объектами, светом, затенением, наложением текстур и прочего самостоятельно. В результате, изображение выглядело трехмерным, на самом деле таковым не являясь. Поэтому Doom engine (первая версия id Tech) был не истинно трехмерным, а псевдотрехмерным. Но важно то, что техническая составляющая этой игры задала стандарт для того, что могло называться игровым движком. А именно, движок Doom был модульным, представлял из себя набор подсистем, в нем каждый четко отделенный программный слой отвечал за обработку своей порции данных. В результате, использовать его для различных игр (Hexen, Heretic, Strife) и силами сторонних разработчиков (Raven Software и Rogue Entertainment) стало намного проще. Поэтому появление игровых движков относят к середине 90-х годов 20-го века, то есть тогда окончательно сформировалось определение игрового движка в современном смысле.
Игровой движок представляет своеобразную узкоспециализированную операционную систему, поскольку включает все модули последней. В него входят: система управления памятью, графическая подсистема, система ввода, аудио подсистема, искусственный интеллект, физическая подсистема, сетевая подсистема, редактор игровых уровней и другое. Кроме того ядро движка может предоставлять особый подход к работе с файлами – файловую (ресурсную) систему, а так же отличающиеся от основной операционной системы средства работы с многопоточностью. Современный игровые движки вдобавок включают интерпретатор скриптового языка, заточенного для описания игровой логики, а нередко и полностью визуальный ее редактор. Его использование позволяет абстрагироваться от описания низкоуровневых команд и инструкций, а сконцентрироваться на геймплее. На этом составляющие движок компоненты не ограничиваются, их может быть как больше, так и меньше.
Игровой движок в первую очередь создается в целях упрощения и ускорения разработки. Поэтому включает средства для создания игрового мира – level-моделинга, импорта объектов, текстурирования, загрузки и анимации персонажей, создания визуальных эффектов, настройки физики и прочего.
Второй значительной целью разработки движка является кроссплатформенность или платформонезависимость разрабатываемой игры. То есть возможность ее запуска с минимально возможными изменениями. Совсем без изменений на другой платформе осуществить запуск игры не удастся из-за аппаратных различий, в том числе: размеров экрана, средств и способов управления и др.
Развитие игровых движков происходит вместе или под влиянием развития аппаратных и программных платформ, вместе с появлением новых игровых жанров и изменениями вкусов пользователей. Коротко говоря, развитием игровой индустрии в целом.
Генезис графических систем
В середине 90-х после появления видеопроцессоров, способных обрабатывать трехмерную графику стали появляться программные интерфейсы, упрощающие ее разработку. Вслед за кроссплатформенным OpenGL на сцену в составе DirectX вышел Direct3D для Windows. Эти 2 визуализатора на много лет вперед определили способы графического вывода в играх.
В 1996-м году вышла игра Quake на Quake Engine. Этот движок оказал колоссальное влияние на игровую индустрию.
Дерево движков, основанных на Quake Engine
Почти до конца десятилетия на рынке промежуточного программного обеспечения для игр (другими словами, игровых движков) практически единолично ритм задавала id Software. Однако в 1998-м году компания Epic Games выпустила успешную игру Unreal на одноименном движке — с настоящим технологическим прорывом по уровню графики. Ведущим программистом движка стал основатель Epic Тим Суини. Тим наравне с Кармаком является наиболее значимой фигурой в истории движков игровой индустрии — и Unreal Engine в его 3 и 4 версиях очень популярен и сейчас. Год спустя от Epic вышла ставшая еще более популярной игра Unreal Tournament.
В это же самое время конкурирующая компания-разработчик – id Software выпустила мультиплеерную игру Quake 3 Arena (на движке id Tech 3), ровно как Unreal Tournament включающую сетевые баталии.
Эти две игры стали флагманами индустрии, определив ее развитие на годы вперед.
На рынке было не так много игроков. Поэтому их продукция была очень дорога, и флагманские движки лицензировались только достаточно крупными разработчиками,
Ситуация начала коренным образом меняться примерно в середине первого десятилетия 21-го века. Тогда на рынке и в свободном доступе стало появляться большое количество средств для разработки игр. Бизнес промежуточного ПО (middleware) стал набирать обороты. Сначала рынок заполнился графическими фреймворками: Ogre, DarkGDK и др., предоставляющие программисту высокоуровневую прослойку над графическим API. В то же время отличающиеся от игровых движков полным отсутствием внутриигровых редакторов.
Затем на рынок пришли полноценные игровые движки по ценам, уместным для небольшой инди-команды разработчиков, среди них: Torque 3D, Unity 3D, и многие другие. Даже стартовавшие как флагманские движки — например, CryEngine от Crytek и ранее упомянутый Unreal Engine — стали использовать намного более доступную ценовую политику и стали доступны даже начинающим разработчикам.
Torque 3D
Важным трендом игровой индустрии стали казуальные игры. Эти, по своей сути, незамысловатые, но красочные, не требующие бешеного взаимодействия с клавиатурой и мышкой головоломки с технической точки зрения были проще трехмерных хардкорных шутеров, поэтому для их разработки не понадобилось сильной модификации универсальных движков. Но, зато, в индустрии появились новые игроки, такие как: Torque Game Builder, HGE и другие.
Torque Game Builder
В это же время, благодаря World of Warcraft, в игровой индустрии стали очень популярны MMORPG — а параллельно многие жанры делали все большую ставку на мултиплеер. Целый ряд движков не смог предоставить пользователям новую функциональность для клиент-серверных приложений, поэтому они ушли в небытие. Другие движки были адаптированы для мультиплеерного мира путем разработки для них серверных решений, так для Unity 3D были разработаны Photon и SmartFox. Третий тип универсальных движков, изначально являясь клиент-серверным, не почувствовал изменений. К нему относится Torque 3D. Также на рынке появились новые движки, предназначенные для глобальных многопользовательских игр, например HeroEngine, BigWorld, объединяющие масштабируемое под тысячи игроков серверное решение и доступный конкретному игроку клиент.
HeroEngine
На рынке еще с 90х существовали браузерные игры, а затем второе рождение им дали социальные сети. необходимость эффективно создавать игры для браузера не осталась незамеченной. Разработчики универсальных движков, например Torque 2D/3D, Unity 3D отреагировали на это довольно оперативно, выпустив плагины для браузеров, которые позволили отображать графику прямо в окне последних. Сначала популярность завоевал визуализатор на основе технологии Flash, но по целому ряду причин эта технология все больше теряет свою долю на рынке. Поэтому сейчас для визуализации в вебе часто используется библиотека для языка JavaScript — WebGL, которая позволяет создавать интерактивную 3D-графику. Однако, из-за недостатков языка, таких как отсутствие многопоточности, библиотека не может полноценно удовлетворить потребности игроделов. Ей на смену консорциумом W3C (куда входят: Microsoft, Google, Mozilla и др.) разрабатывается новый низкоуровневый бинарный компилируемый формат WebAssembly.
WebAssembly
Под конец первого десятилетия 21-го века очень быстро развивались мобильные технологии. Как гром среди ясного неба появились мобильные устройства по мощности сопоставимые с ПК средней ценовой категории и способные запускать мощные игровые приложения со всеми спецэффектами, которыми обладали низкоуровневые графические интерфейсы. На что разработчики игровых движков ответили в некоторых случаях созданием специализированных конверторов, создающих нативный для конкретного оборудования код (как, например, Unity 3D), а в других — модернизировали свои продукты для кроссплатформенности (к примеру, Torque 2D, Cocos 2DX). Также, на рынке появились новые игроки, предлагающие кроссплатформенные движки для всего парка мобильных устройств, выполняющиеся со скоростью нативного кода. Примеры подобных средств: Corona SDK, Marmalade SDK, AGK (App Game Kit).
Corona SDK
Также, возник целый ряд кроссплатформенных движков, позволяющих разработать игру при минимальном знании программирования. Примерами можно назвать Construct 2 и GameMaker Pro. Используя готовые решения и визуальные редакторы, можно быстро — иногда в течение нескольких часов — создавать простые игры. Это оказалось особенно распространенным на мобильном рынке, где распространение free2play модели и короткая игровая сессия сделали “простые” игры вполне успешным жанром.
Новинки игровой индустрии
Низкоуровневые программные интерфейсы: OpenGL, DirectX развиваются в соответствии с видеоадаптерами. Раз в 1 — 2 года появляются новые версии, которые поддерживают и дают прикладным программистам (разработчикам движков) реализовать всю функциональность железа. DirectX уже достиг 12-й версии. С другой стороны на смену OpenGL пришел Vulkan — новый кроссплатформенный графический api, разрабатываемый консорциумом Khronos Group, куда входят производители железа и софта.
Последний на текущий момент тренд игровой индустрии — виртуальная/дополненная реальность. Подавляющее большинство современных игровых движков уже обзавелись поддержкой данной технологии, среди них: Torque 3D, Unity 3D, Unreal Engine 4. Разработано и множество сторонних расширений, таких как Vuforia Unity Extension. Чтобы реализовать поддержку очков VR разработчикам движков надо не только добавить визуализацию на второй экран (для второго глаза) с отличным от первого содержимым (так как, первый и второй глаза могут видеть отличающиеся сцены), но и так же добавить поддержку управления с новых устройств ввода, которые различны для разных гарнитур VR и пока не стандартизированы.
Итоги
За годы существования игровой индустрии в ней образовались 5 больших типов игр с точки зрения игровых движков:
1) Однопользовательские игры (со своей спецификой для ПК и консолей)
2) Многопользовательские онлайн игры
3) Игры для социальных сетей и браузерные игры в целом
4) Мобильные игры (со спецификой для телефонов и планшетов, и Android/iOS)
5) Игры для VR/AR
Кроме того, существуют и другие платформы — от SmartTV до игровых автоматов.
Для разработки каждого типа есть определенный набор движков, потому что с технической стороны между всеми типами игр имеются большие различия. На рынке сейчас представлены десятки движков на любой вкус: кроссплатформенные и специализированные, требующие активной работы с исходным кодом движка и доступные без знаний программирования вообще, с разными производительностью, качеством документации и ценой. Подробнее о современных движках и о том, как выбрать правильный для своих целей, я рассказываю на дисциплине “Технические основы разработки игр” нашей программы “Менеджмент игровых интернет проектов” ВШБИ. Кстати, 11 февраля у нас будет однодневная конференция с бесплатным входом (надо только зарегистрироваться), где я в 12:00 буду читать одну из своих лекций про игровые движки, заходите.