Как развивалась графика в видеоиграх

Содержание: [Скрыть]

Современная компьютерная графика стала невероятно реалистичной. Это заслуга современного мощного железа, и невероятных усилий специалистов (игровые художники), у которых есть понимание ракурсов съемки, физики, теории цвета и света, знание анатомии и программирования. 

Графика в играх проделала длинный путь от простых фигур и точек до многомерных моделей. Основной фактор, который повлиял на развитие графики - это конечно же развитие технологий и железа, но и художники не сидели на месте, они погрузились в поиск новых стилей, черпали вдохновение в мультфильмах, комиксах…

С чего всё начиналось

В 1952 году появилась на свет первая компьютерная игра под названием ОХО. Она была очень примитивная и далекая от современных компьютерных игр.  Это была привычная нам игра Крестики Нолики. Информация на экран выводилась с помощью электронно-лучевой трубки.

Затем вышла игра Теннис, играли в нее с помощью осциллографа. На экране отображалось только поле и мячик.

В 1962 году выходит Spacewar для компьютеров PDP-1. ЭЛТ-дисплей отображал до 20 тысяч точек в секунду. Тут уже появился звездный фон, который создавал антураж космического сражения.

С 1970 года игры стали более доступными. В это время появились первые игровые приставки, которые можно было подключать к телевизору. Но графика все еще была очень простой.

Разработчики стремились создать объемную игру, поэтому в 1973 году выходит игра Maze War (самый первый шутер). Игроки передвигались по лабиринту и сражались.

Эпоха цветной компьютерной графики

Цветная графика стала следующим рубежом в истории. В те времена компьютеры имели совсем маленький объем памяти. Для монохромной игры было достаточно 1 бита, для 16 цветов нужно было 4 бита, а 8 бит позволяли увеличить количество цветов до 256.

В начале 80-х годов можно было играть в цветные игры на аркадных автоматах, так как персональные компьютеры в то время были еще роскошью.

В это время в играх использовали спрайты 2-х мерные изображения. Многим известная игра Pac-Man, главный герой и его противники это первые спрайты. Сейчас спрайт можно создать во многих графических редакторах. Но в те времена разработчикам нужно было хорошенько постараться, чтобы перенести изображение с бумаги в цифровой формат.

Это пример того, как рисовали спрайты на бумаге для Pac-Man

 

Нужно было отсканировать раскрашенное изображение, но такие изображения занимали много места на жестком. Также сканеры не передавали полноценно цвет, поэтому художникам нужно было оцифровать контуры, а затем отрисовывать на компьютере. Художники должны были обладать навыками программистов, так как для раскрашивания спрайтов приходилось использовать 16-ую кодировку для оцифровки каждой клетки.

Solomon’s Key

Видеоигры становились все популярнее, вместе с этим развивались и технологии. В 1979 году выходит игра Super Speed Racer в которой окружение передвигалось сверху вниз, что создавало иллюзию передвижения. В 1983 году появилась игра Astron Belt в которой  на заднем фоне использовалось заранее записанное видео. 

В большей части игр использовали спрайты, которые со временем становились все сложнее и детализированными. Множество мелких деталей и теней. Тогда многие игры были похожи друг на друга, но некоторые все же отличались так как использовали анимацию. Анимирование игры проводилось так же, как и мультипликации. Художник рисовал каждый кадр в разных положениях это и создавало иллюзию движения.

Многие игровые художники применяли технику ротоскопинга – это запись на видео движения объекта, а затем отрисовывали его по кадрам. 

В 1992 в игре Mortal Kombat в качестве спрайтов персонажей использовали оцифрованные кадры - графика выглядела намного реальнее.

В начале 90-х стали появляться 3D-игры

В основе 3D-моделей лежит полигональная сетка — это набор треугольников, при помощи которых и определяется форма объектов.

В 1983 вышла 3D игра I, Robot, в которой объекты уже не имели каркасный вид, а это были полноценные объекты.  Появилась еще одна фишка, которую нельзя было не заметить – это освещение. Теперь у объектов появилась собственная тень.

Даже в это время 3-D игры были большой редкостью. Так как требовалось очень мощное железо, которое в те времена было большой редкостью.

Например, в игре Alone in the Dark тень разработчики создавали не в реальном времени, а ее рисовали на модели изначально, так как у компьютеров того времени не хватало вычислительных ресурсов.

Спустя 13 лет технология динамического освещения существенно эволюционировала. В 1996 году в игре Quake летящие снаряды освещали окружение в реальном времени.

Новые технологии

С тех времен художники и разработчики старались улучшать отдельные аспекты графики. Многие из них применяют и сейчас.

Метод затенения по Фонгу появился в 2000 году, с помощью которого грани полигонов сглаживаются, а кое-где появляются блики.

В игре Planet Harriers на костюме героя видны блики.

Стали активно использовать технологию антиалиасинга, которая разглаживает лесенки по краям объекта. Игра Half-Life 2 (2004). Слева изображение без сглаживания, а справа — с ним

Аmbient occlusion – это модель затенения появилась в 2007 году, которая улучшает освещение. Она рассчитывает интенсивность света, доходящего до поверхности. Например в игре Crysis (2007 года)

Motion blur – эффект смазывания изображение во время движения. Например в игре Need for Speed (2005)

Bloom – эффект увеличивает свечение у самых ярких участков в кадре. Например в игре Gears of War (2006)

Depth of field  - эффект размытия объектов, которые находятся не в фокусе, что позволяет сконцентрировать внимание на самой важной части сцены. Пример из Silent Hill 3 (2003)

 

В 2010-х года прогресс в развитии графики существенно замедлился. Качество картинки в играх стало впечатляющим, в некоторых случая сложно отличить скриншот игры от реальной фотографии. Все это благодаря последним поколениям консолей, которые вывели компьютерную графику на новый уровень.

В последние годы в играх используют метод фотограмметрии — делают фотографию настоящего объекта с многих ракурсов, а за тем соединяют в программе, а из облака получившихся точек создают модели.

 

Один из самых значимых прорывов в компьютерной графике стало появление видеокарт поддерживающей трассировку лучей. Эта невероятная технология имитирует реальное поведение лучей света, которые отражаются от объектов.

 

С трассировкой лучей, и без (справа)

 Художники, разработчики всегда находятся в творческом поиске, развитие железа тоже не стоит на месте, чем мощнее железо, тем ближе графика в играх к фотореализму. Качество компьютерной графики развивается с каждым днем, а погоня за реальностью в играх не закончиться никогда.