Это вам не игрушки
Какие технические уловки помогали создавать видеоигровую классику
Разработка видеоигр — это искусство. Когда так говорят, чаще всего имеют в виду сочетание сюжета, геймплея, геймдизайна и сеттинга. За кадром остается титаническая работа: написание кода и оптимизация видеоигр. Не трудись разработчики над требованиями своих проектов к железу, на консолях нового поколения мы бы играли в игры уровня первой Silent Hill. В совместном материале с образовательной компанией «Нетология» N + 1 рассказывает, как менялся подход к созданию видеоигр от эпохи Марио до нашего времени.
Кто прочистил засор в индустрии видеоигр
История усатого водопроводчика началась не с Super Mario Bros. — впервые он появился в видеоигре Donkey Kong 1981 года, которая разрабатывалась для аркадных автоматов. Однако именно благодаря домашней консоли NES/Famicom, появившейся в 1983 году, Марио не только проник в гостиные игроков, но и помог индустрии видеоигр пережить кризис, связанный с перенасыщением рынка консолей и растущим интересом к персональным компьютерам.
Шутка ли: Nintendo выпустила консоль NES на американском рынке максимально похожей на проигрыватель видеокассет, чтобы она не напоминала покупателям о провалившихся приставках.
По меркам своего времени NES была консолью нового поколения, но разработчики сталкивались с огромными аппаратными ограничениями. В их распоряжении находилось всего 2Кб оперативной и 2Кб видеопамяти. Консоль использовала в качестве носителя картридж, стандартный размер которого составлял всего 48Кб. Таким образом, скриншот с игрой Super Mario Bros. может весить больше, чем сама игра.
Графика сложных движений в NES была реализована через спрайты — заранее заданные пиксельные изображения, размерность которых составляла 8 на 8 либо 8 на 16 пикселей. Из-за этого изображения движущихся объектов приходилось разбивать на 4, а то и на 8 спрайтов. А ведь их максимальное количество на экране ограничивалось 64 единицами.
Создатели ранних игр по-разному выходили из этой ситуации. Присмотритесь: облака и кусты в Super Mario bros. имеют один и тот же контур. Это сделано для экономии памяти: если на экран нужно было добавить больше движущихся врагов, чем это позволяла консоль, спрайты попеременно подгружали и удаляли из памяти. Враги при этом «мигали». Такое решение не назовешь самым комфортным для игроков, но зато оно делало игры даже более динамичными, чем представляли создатели NES.
Помощь пришла откуда не ждали. Вставленный в консоль картридж, в отличие, например, от CD-диска, образует с ней единую систему. Издатели быстро поняли, что с помощью техники смены блоков можно увеличить размер игр и продавали разработчикам картриджи с необходимыми расширениями: картридж сам переключал нужное ПЗУ во время игры, и консоль каждый раз получала новые 48Кб. Некоторые игры таким образом весили и по 1Мб (Metal Slader Glory).
В другие картриджи добавлялись усовершенствованные звуковые чипы (Castlevania 3) или батарейки для возможности сохранения игрового процесса (The Legend of Zelda). К сожалению, игрокам, знакомым с NES по ее тайваньскому клону Dendy, это не было доступно: китайские пираты не утруждали себя копированием продвинутых картриджей. Их предпочтения были на стороне сборников «999999 игр в 1».
Кроме того, девкиты (devkit), специальные наборы оборудования и программ для разработки игр, во времена NES (на картинке) сильно отличались от профессиональных, отлаженных машин, на которых создают игры для Playstation 5. Собственно говоря, чаще всего девкитов, как и хорошей документации, у разработчиков не было вовсе. Им приходилось самим создавать устройства для отладки игр. И хотя, с одной стороны, это было сопряжено с трудностями в разработке, иногда они обнаруживали такие возможности консоли, о которых не догадывались даже ее создатели.
IDDQD
Doom, великий и ужасный хит 1993 года, стал в свое время настоящим system seller’ом для персональных компьютеров. И хотя его портировали на большинство актуальных консолей того времени, там он выглядел почти как Cyberpunk 2077 на Playstation 4.
Команда разработчиков во главе с Джоном Кармаком и Джоном Ромеро не стала уделять особого внимания сюжету. Кармаку принадлежит известная (и относительно плохо сохранившаяся) цитата: «Сюжет в игре — как сюжет в порнофильме. Он должен быть, но совершенно не важен». Таким образом, наибольшее внимание разработчики уделили движку игры и атмосфере. Некоторые демоны лепились из пластилина, фотографировались и позже переносились в игру после обработки в графической программе, а отдельные виды оружия (бензопила) или руки, которые видны в кадре, принадлежали самим разработчикам или их друзьям.
В отличие от создателей игр для приставок предыдущего поколения, разработчики Doom могли использовать язык Си (англ. C) и его преимущества. В первую очередь, гораздо более простой в сравнении с языком ассемблера синтаксис. При этом, поскольку основным носителем игры являлась магнитная дискета, требования к оптимизации памяти оставались существенными. Отсюда — мнимая трехмерность в игре: движок устроен таким образом, что если в игрока выстрелит враг, находящийся перед ним этажом выше, протагонист получит урон.
Вычисления в Doom проводились с частотой 35 раз в секунду. Чтоб сэкономить такты процессора, управление монстрами было оптимизировано: если из одного сектора не была видна ни одна точка другого, в соответствующей ячейке матрицы ставилась единица, а в противном случае — 0. Таким образом, если в ячейке, связывающей сектор протагониста и сектор демона стоит 0, проводится проверка, видит ли демон игрока. Если же стоит единица, игра считает, что игрок в безопасности.
Для ускорения построения изображения использовалось BSP-дерево — метод рекурсивного разбиения евклидова пространства в выпуклые множества. Движок игры поочередно отрисовывал стены от ближних к дальним, и только когда этот процесс был окончен, отрисовывал полы и потолки. Джон Кармак оптимизировал алгоритм: он учел, что для набора полигонов дерево имеет невырожденную структуру, если для каждого полигона из набора все остальные расположены с передней или задней стороны. Также при помощи BSP-дерева в игре обнаруживались столкновения с поверхностями.