Введение
Во второй части стати мы рассмотрим специальные эффекты, такие как размывание в движении, глубина резкости и искажения, которые могут как облегчить жизнь геймера, так и дезориентировать его. Мы также рассмотрим элементы воды и огня, отображение которых можно сравнить с реальным миром природы.
 |
Сравнение между Stranglehold (UT3-Engine) и Stargate Atlantis. Нажмите на картинку для увеличения.
У Голливуда есть немало козырей в рукаве: впечатляющие взрывы и гигантские монстры заставляют киноманов прильнуть к экрану кинотеатра или HDTV. Многие игровые разработчики попросту не имеют ресурсов, чтобы создавать подобные гигантские эффекты в цифровом виде и переносить их на ПК, несмотря на то, что возможности в этой сфере во многом безграничны, а уничтожение объектов и опустошение территории требуют всего лишь запуска симуляции.
Возможно, постоянно растущее присутствие физических эффектов даст необходимую мотивацию для ускорения творчества. Вполне вероятно, графическим экспертам в сфере ПК и игровым дизайнерам требуется только более удобные “кирпичики”, чтобы отойти от ограниченных моделей, которые они сегодня используют. В какой-то момент времени вполне возможно появление игр с гигантскими цунами, извержениями вулканов, землетрясениями, камнепадами и лавинами, которые заставят завидовать голливудских продюсеров.
Часть 1. В ней рассмотрена эволюция игр, развитие персонажей, а также различия между разными эффектами освещения и глубины поверхностей.
Создание воды
Вода, конечно, не только самый важный элемент в повседневной жизни. В 3D-играх вода обладает огромным потенциалом, а водные поверхности больше всего выиграли от появления пиксельных шейдеров. До технологии пиксельных шейдеров можно было создавать прозрачные поверхности, отражения и волны, но вода была всего лишь непрозрачной, матовой синей поверхностью, с нарисованными тенями на симулированных волнах.
Oblivion в некоторой степени улучшила симуляцию воды. Отражения стали более реалистичны, а волны – более эффектны. Однако 3D-движок не может дать всё: с большой дальностью видимости, масштабные водные поверхности становятся плоскими и безжизненными по мере увеличения расстояния. Если у вас достаточно 3D-производительности, то можно использовать модифицированные текстуры Qarls, а также изменить конфигурационный файл, чтобы повысить богатство графики, а также дальностью видимости.
 |
Morrowind использует пиксельные шейдеры для воды, волн и отражений. Нажмите на картинку для увеличения.
Хотя в играх всегда присутствовала замечательная анимация, похоже, вода буквально заново изобреталась с каждым новым 3D-движком. Ещё в 2002 году игра Comanche 4 удивила игровой рынок ПК симуляцией движений волн, прозрачными поверхностями и отражениями. Эта красота была вновь достигнута игрой Bioshock (движок UT3), которая использует DirectX 10 для генерации реалистичных волн с помощью карт смещения. Но в этом эффекте нет ничего исключительного; Morrowind тоже позволяет посмотреть на распространение волн воды. С другой стороны, новый уровень был достигнут отражениями света на поверхности воды, а также искажёнными тенями под водой – и в этом отношении Bioshock действительно установила новые стандарты.
 |
Игры немало выигрывали от усовершенствований в области симуляции воды. Нажмите на картинку для увеличения.
Ещё одна черта Bioshock – прозрачная и подвижная поверхность воды. Прозрачные водяные завесы и потоки воды, текущие по лестницам, были сделаны очень красиво. Эти эффекты очень близки к естественным аналогам из нашей жизни.
 |
Bioshock справляется как с текущей, так и с прозрачной водой. Нажмите на картинку для увеличения.
Конечно, вода всё ещё не является реальным объектом. Это всего лишь оптический эффект. В реальной жизни вода состоит из частиц, что требует просчёта в игре с помощью довольно сложной физики. Эту слабость можно видеть по водопадам, где туман, создаваемый очень маленькими каплями воды, отсутствует, либо симулируется белыми текстурами.
 |
Водопады тоже выводятся довольно хорошо, но у них по-прежнему не хватает разбрызгивающихся капелек воды. Нажмите на картинку для увеличения.
Ещё больше воды
Far Cry действительно выглядит как затерянный рай. В островном мире простираются длинные песчаные пляжи, присутствуют бескрайняя даль моря и голубое небо. Свобода движения потрясает – можно плавать, нырять и бродить по всему тропическому окружению. Но в Crysis впечатления были ещё больше усилены, хотя всё же есть недостатки в отображении реалистичных скал и камней, берегов с плотной растительностью и волн прибоя. В целом, природа была скопировано хорошо, но идеал ещё не достигнут.
 |
Сравнение Far Cry, Crysis и природы. Нажмите на картинку для увеличения.
Протяжённые водные поверхности слишком много требуют от современных ПК, поэтому используются трюки. Например, предметы расфокусируются или на заднем плане всё покрывается туманом. В кинопроизводстве используются лучшие компьютеры, которые выполняют рендеринг не в реальном времени, кадр за кадром. Так, поверхность воды в Stargate Atlantis выглядит очень реалистично, хотя в природе наблюдаются более сложные движения волн и нюансы освещения.
 |
Сравнение водных поверхностей на ПК, в Голливуде и в природе. Нажмите на картинку для увеличения.
Отражения на воде
Вода не всегда должна давать отражения. Часто достаточно просто добавить зыбь или слабый туман. В Splinter Cell море очень спокойное, но сильная зыбь уменьшает отражения и позволяет водной поверхности выглядеть более реалистично. В Stalker: Clear Sky слабый туман придаёт болотистой местности тоже более реалистичный вид. Заболоченная территория, сама по себе, вряд ли должна отражать, а мягкий туман позволяет снизить нагрузку с видеокарты.
 |
Иногда слабые отражения выглядят лучше, чем сильные. Нажмите на картинку для увеличения.
В новых играх под DirectX 10 можно наблюдать улучшения по качеству воспроизведения воды и световым эффектам. Улучшенное освещение лучше отражает поверхность воды, блики на воде впечатляют, а структура волн выглядит более естественной.
 |
Вода, волны и эффекты освещения под DirectX 10. Нажмите на картинку для увеличения.
Фотореалистичный планшет
Одна из серьёзных слабостей современных игр часто заключается в планшетах и меню, отображающих различную информацию, такую как жизнь или энергия. Возможность использования фотореалистичных планшетов есть, но часто к ним не прибегают. В качестве примера можно взять Oblivion. Игровой мир должен выглядеть очень реалистично, но стоит только переключиться в инвентарь, меню магии или на карту, как вы получаете группы пикселей. Это дошло до такой степени, что геймеры самостоятельно сделали модификацию карты с более высоким разрешением.
Причина часто кроется в происхождении игры. Например, Oblivion разрабатывалась для Xbox, поэтому разработчики предполагали вывод игры на телевизор. Поскольку экраны телевизоров часто обладают меньшим разрешением, а текст должен оставаться читаемым, меню разрабатывалась для слабых разрешений. В итоге геймерам на ПК с ЖК-дисплеями высокого разрешения приходится довольствоваться довольно грубыми и массивными структурами.
 |
КПК Stalker с нарисованным фоном и фотореалистичным. Нажмите на картинку для увеличения.
Но если игра разрабатывается для ПК, то эта проблема становится уже не такой понятной. Зачем графические дизайнеры Stalker: Clear Sky решили нарисовать фон для КПК, если фотореалистичная карта выглядит более профессиональной? Разработчикам игр следует почитать учебник по кинопроизводству в Голливуде; там намного лучше прорисовывают футуристические КПК и планшеты.
Монстры
Монстров вычеркнуть в списке довольно быстро. На ПК они пугают очень редко. Монстры воспринимаются как суровые противники, которым предстоит выдержать несколько ударов оружия. В Голливуде с этим всё обстоит намного лучше, пусть даже страшные зомби и огромные монстры не всегда создаются на компьютере. Несмотря на многолетний опыт, у игровых дизайнеров в этой области не наблюдается цифрового преимущества. Сложно сказать, что делает голливудских монстров более ужасными и пугающими: освещение, качество графики или звук.
 |
Сравните компьютерных и голливудских монстров. Нажмите на картинку для увеличения.
Геймеры на ПК должны сразиться с животными, людьми и пауками, но тонкие детали отсутствуют. А именно слизь, блики, кровь, мозги и мех. В данном отношении Blacksite Area 51 поставила новый стандарт: чудовище с щупальцами на мосту можно легко принять за киношного монстра, вам придётся не раз облететь его на вертолёте, прежде чем оно умрёт под градом пуль. Dark Messiah удивила проработанными главными врагами, такими как гигантские пауки или драконы. В Stalker сложно понять, то ли геймера пугает графика, то ли графика пугает самих монстров.
 |
Циклопы, дракон и гигантский червь в Dark Messiah. Нажмите на картинку для увеличения.
Взрывы
 |
Вспышка справа! Взрывы на ПК по сравнению с эффектами Голливуда. Нажмите на картинку для увеличения.
В кинопроизводстве Голливуда участвуют специалисты по эффектам; есть там и пиротехники, чтобы взрывы выглядели максимально реалистично. Потенциал ПК в этом отношении тоже все понимают, но реализация, как всегда, “хромает”. Если в фильмах можно наблюдать гигантский столб огня, исчезающий в облаках, то на ПК эффекты не такие убедительные. До сих пор отсутствует комбинация огненного шара, стен огня, столбов дыма, падающих обломков и ударной волны.
 |
Дым отсутствует, но графика потихоньку приближается к реализму. Нажмите на картинку для увеличения.
Небеса и ад
Графические дизайнеры теперь могут создавать хороший облачный покров. Для обычного геймера небо выглядит естественным и реальным. Облака движутся, закрывают солнце или луну, а в случае грозы видны даже молнии.
 |
Нажмите на картинку для увеличения.
Отображение ада, с другой стороны, создаёт немалые проблемы для игровых дизайнеров. Потоки лавы, струи горячего воздуха, клубы дыма, мощные облака пыли и огненные штормы просто перегрузят средний ПК. По сравнению с голливудскими спецэффектами даже самые свежие игры выглядят безнадёжно устаревшими.
 |
Сравнение игр под ПК и голливудских фильмов. Нажмите на картинку для увеличения.
Снег и дождь
Компьютер не умеет работать со снегом, и этот феномен погоды симулируется простыми белыми хлопьями. Снег – всего лишь оптический эффект, он не остаётся лежать на земле, уровень снега никогда не поднимается, да и снег не тает. Когда компьютерное “железо” сможет справляться с огромным количеством снежинок – никто не знает. Реалистичная симуляция снега потребует немалых расчётов со стороны блоков вычисления физики. С другой стороны, отображение заснеженных пейзажей и ледяных структур сегодня выполняется довольно хорошо, заснеженные склоны и скалы выглядят реалистично (становится действительно зябко).
 |
Лёд и заснеженные склоны хорошо узнаваемы. Нажмите на картинку для увеличения.
С дождём тоже возникают проблемы, поэтому капли – тоже всего лишь оптический эффект. Если вы будете стоять под мостом в Oblivion, то дождь всё равно будет падать, несмотря на огромный каменный массив над головой. Stalker продвинулась чуть вперёд. 3D-движок позволяет входить в дома без подзагрузки, а крыши являются реальными объектами, то есть дождь проникает только через отверстия. Но это, конечно, всё равно не настоящая вода, поэтому объекты остаются сухими, и даже огонь продолжает гореть (хотя бы не простудишься).
Stalker: Clear Sky стал первым серьёзным шагом вперёд. Если установить максимальное качество графики, то текстуры мокрых поверхностей получат специальный эффект. Но когда дождь будет состоять из настоящих частиц – тоже никто не знает. Сегодня есть красивые демонстрации с эффектами воды, но современные блоки расчёта физики обладают недостаточной вычислительной мощностью для полной 3D-игры.
 |
В Stalker: Clear Sky текстуры под дождём становятся “мокрыми”. Нажмите на картинку для увеличения.
Следующим этапом будет появление улучшенного дождя, который сможет намачивать персонажи и объекты, появляться на них в виде шариков капель и стекать, как это происходит в фильмах. Этот оптический/физический эффект был заявлен в Hellgate London, но исчез в карманах разработчиков.
Вполне возможно, что покупка PhysX со стороны Nvidia и Havok со стороны Intel должны многое изменить. Так как Havok имеет отношение и к AMD, оба графических производителя сегодня обладают своими собственными технологиями и лицензиями, что позволяет создавать эффекты физики на ПК. Будем надеяться, что они быстро придут к соглашению по поводу стандарта, до того, как на рынке появятся адаптированные игры, способные отображать полный диапазон эффектов на видеокартах AMD или nVidia (но не на обеих). По слухам, Nvidia предложила AMD поддержать PhysX, что потребует доработки драйверов.
Эффекты физики
С современными графическими драйверами Nvidia, все CUDA-совместимые видеокарты, а именно линейки GeForce 8, 9 и GT200, могут выполнять расчёт эффектов физики на своих потоковых процессорах. Nvidia использует технологию PhysX, которая раньше принадлежала Ageia. Преимущества на данный момент всё ещё ограничены, поскольку многие игры оптимизированы под программный расчёт физики, и аппаратная поддержка физики не требуется и не поддерживается. В качестве примера можно привести Space Siege. Игра рассчитывает одни и те же взрывы, летающие обломки и летающие бочки с бензином как с аппаратной поддержкой, так и без.
 |
Если выстрелить в огнеопасный объект, и он загорится, то последует цепная реакция. Нажмите на картинку для увеличения.
Чтобы увидеть аппаратную физику в действии, существует модификация PhysX pack для Unreal Tournament 3, тест игры MKZ и демо под названием Warmonger. Будет интересно увидеть, в ближайшие недели и месяцы, что произойдёт после появления на рынке первых игр с должной поддержкой фищики: Cryostasis, Huxley, Shadow Harvest или Brothers in Arms: Hell’s Highway.
 |
На официальных скриншотах эффекты физики выглядят впечатляюще. Нажмите на картинку для увеличения.
У Nvidia есть список всех игр с поддержкой PhysX, которые дают преимущества от аппаратной реализации. Однако списку не хватает ясности, поскольку он по-прежнему содержит игры от Ageia, которая поддерживаются после установки патча, а его, в свою очередь, не всегда просто найти. Да и не очень понятно, какие именно преимущества от аппаратной поддержки получит геймер. Будут ли это дополнительные эффекты, или просто вычисления будут перенесены с программного уровня на GPU? Ещё одно нарекание по поводу списка касается его полноты: он содержит игры, которые ещё не доступны, но не содержит другие игры, которые были заявлены на презентациях nVidia как поддерживающие PhysX.
Список игр с поддержкой PhysX от Nvidia: http://www.nzone.com/object/nzone_physxgames_home.html
Туман
Одна из самых сложных задач заключается в отображении дыма и тумана. В очень старых играх туман просто закрывал фон; вы получали прирост 3D-производительности, поскольку дальность видимости была ограниченной, и видеокарте требовалось просчитывать меньше объектов. Сегодня туман и дым применяются специально, чтобы достичь визуального эффекта, симулирующего похолодание, дымку, туман или дым в реальности. Игра World in Conflict поставила новый стандарт, например, по взрывам. Завихряющиеся облака пыли выглядят впечатляюще; при правильной позиции камеры впечатление будет гарантировано.
|
ПК уже появились довольно точные симуляции столбов дыма и облаков пыли. Нажмите на картинку для увеличения.
Спецэффекты из Голливуда
Типичные спецэффекты включают размывание в движении во время динамичных гонок или расфокусировку фона, когда камера фокусируется на объекте переднего плана. Подобные эффекты призваны обмануть глаз, который не может отслеживать быстрые перемещения. Но эффекты не всегда реалистичны – даже при движении со скоростью 200 км/ч по шоссе машина не пролетает мимо, выглядя, как размытое светлое пятно.
 |
Расфокусировка фона во время фокусировки камеры на объекте переднего плана ещё называют уменьшением глубины (поля) резкости. Нажмите на картинку для увеличения.
Цифровая обработка означает, что вы будете видеть всё меньше и меньше различий между играми на ПК и фильмами, поскольку Голливуд намеренно использует размывание или пост-обработку быстрых движений с искажениями. Поскольку сегодня многие эффекты, подобно монстрам, крушениям или взрывам, всё равно создаются через компьютерную анимацию, реализовывать визуальную обработку будет всё проще.
 |
Быстрые движения, эффекты скорости и ударные волны симулируются с помощью размытия движения. Нажмите на картинку для увеличения.
Эффекты шейдеров
Пиксельные шейдеры видеокарт обеспечивают создание ещё большего количества специальных эффектов, которые упрощают жизнь геймера и даже являются необходимым условием выживания во многих ситуациях. Например, одной из областей является симуляция приборов ночного видения и инфракрасного зрения тепловизора. В Splinter Cell, например, вам нужно определять инфракрасные подписи мин или находить остаточное тепло на панели с клавишами, чтобы определить правильный код доступа.
Физическое ранение и ядовитый газ нельзя почувствовать, попробовать на вкус или ощутить по запаху – ни на ПК, ни в кинотеатре – поэтому данные опасности для здоровья требуют визуального или звукового оповещения. Одним из способов отображения ранения является расфокусировка зрения персонажа, поскольку на глаза накатываются слёзы, сломанные кости дают о себе знать, либо герой корчится в приступах боли. Кроме того, экран может становиться красноватым, и чем ярче окраска, тем серьёзнее раны. В многопользовательских шутерах это не всегда честно, поскольку вы не сможете убежать из-под шквального огня, а также будете дезориентированы из-за смены цвета.
 |
В случае физического ранения экран окрашивается красным. Нажмите на картинку для увеличения.
Если персонаж находится под наркотиками, отравлен или просто напился водки, то мир начинает “плыть”, всё двоится. При высоких уровнях концентрации можно сузить поле зрения, чтобы лучше поймать цель.
 |
Эффекты шейдеров могут использоваться для управления зрением персонажа. Нажмите на картинку для увеличения.
Если персонаж превращаться в демона, то окружающая действительность меняется, а вражеские создания подсвечиваются сильнее. Конечно, на практике это проверить трудно, поскольку в реальном времени превращения в принца ада происходят не так часто.
Элементы
Чтобы поверхности 3D-объектов выглядели должным образом, нужно правильно накладывать освещение, тени и текстуры. Существует немало примеров воды в жидком виде, но как насчёт замёрзшего состояния? Bioshock симулирует кристаллы льда уже довольно хорошо, но блеск на поверхности всё равно смотрится неестественно. Связано это с отсутствием прозрачности или сложной структуры, сказать сложно, но общее впечатление всё равно не такое хорошее.
Пламя способно завораживать, и симуляция огня на ПК уже довольно качественная. В Far Cry 2, например, огонь используется как средство уничтожения – деревья и трава горят должным образом, после чего отрастают вновь.
Stalker хорошо продвинулась вперёд по достоверному отображению цемента, каменных поверхностей, кирпичных кладок и заплесневелой штукатурки. Текстуры при используемом освещении смотрятся очень реалистично.
Дерево иногда выглядит лучше, иногда хуже, в зависимости от качества текстур. В Gothic 3 очень хорошо отображаются деревья, покрытые снегом.
Обычный металл всё ещё остаётся серьёзной проблемой, поскольку отражающих материалов почти всегда пытаются избежать. Матовые поверхности смотрятся не очень хорошо, они улучшают свой вид только под сильным освещением.
Кирпичные кладки выигрывают от эффектов глубины, создаваемых с помощью Parallax Mapping, а также точных поверхностных теней от Bump Mapping.
Следующее поколение
Far Cry 2 обещает дать множество мелких изменений и улучшений в графике и окружении. Смена дня и ночи должна сильнее повлиять на игровое окружение и геймплей, а растительная жизнь будет восстанавливаться. Если сжечь участок леса, то он отрастёт снова.
Ещё одно улучшение кроется в непрямом освещении (indirect lighting), когда цветные поверхности будут окрашивать объекты, если они отражают свет. Тёмные участки становятся темнее, окружение будет забирать ещё больше света, глобальное освещение будет не таким доминирующим.
 |
В Far Cry 2 рассеянный свет окрашивает объекты. Нажмите на картинку для увеличения.
Если вы посмотрите на скриншоты грядущих игр, то заметите более сильное освещение и лучшие эффекты бликов из-за HDR-рендеринга; уровень детализации персонажей и окружения был увеличен ещё сильнее. Летающие обломки и массивные взрывы намекают на первые аппаратные эффекты физики.
 |
Так будет выглядеть грядущее поколение 3D-игр. Нажмите на картинку для увеличения.
