Оглавление

Самые технологичные ПК-игры

Современные проекты, авторы которых сделали почти невозможное



Все мы любим красивые игры. И давно к ним привыкли — все-таки в 2021 году проектов с посредственной картинкой среди игр первого эшелона практически нет. Но задумывались ли вы, что стоит за красотой игр? Даже в случае с сегодняшним сверхмощным железом разработчики идут на множество трюков, чтобы сделать картинку на экране максимально близкой к реальности. А порой — и превосходящей ее. Подробнее об этом — в нашем сегодняшнем рассказе о самых высокотехнологичных ПК-играх.

Производительность — это к Intel





Этот текст мы подготовили вместе с Intel, компанией, которая на протяжении 50 лет выпускает процессоры — главный компонент любого компьютера. Сегодня на базе процессоров Intel можно собрать мощную игровую систему или купить ноутбук, который практически не будет уступать большим настольным ПК по производительности, но еще и будет занимать не очень много места на рабочем столе и даст возможность играть в любой локации. Пример такого мобильного решения для гейминга — игровые ноутбуки MSI, всемирно известной компании, которая разрабатывает инновационные устройства для геймеров и киберспортсменов. Лэптопы серий GF65, GF75, GE66, GP66, которые построены на базе процессоров Intel® Core™ 10-го поколения с шестью или восемью ядрами на борту и тактовой частотой до 5,3 гигагерц (для i9-10980HK). В связке с видеокартами NVIDIA® GeForce RTX™ 3000-й серии эти процессоры позволяют запускать на высоких настройках практически любую современную игру. В том числе — и из списка ниже.


Doom Eternal



Doom Eternal развивает идеи Doom 2015 года не только в плане игрового процесса, как положено сиквелам, но и в плане технологий. В прошлом году польский техноблогер поставил мировой рекорд, запустив игру в 1006 FPS. Для этого он заморозил жидким азотом процессор Intel Core i7-9700K до -196 градусов Цельсия.

То, что для достижения максимального FPS крайне важна частота процессора, знают, наверное, все. Однако во многих играх рано или поздно непреодолимым барьером становится сам движок, который или неэффективно разбивает нагрузку на множество потоков или имеет какую-то другую проблему, жестко ограничивающую максимальную производительность.



Чтобы решить эти проблемы, авторы перевели движок id Tech 7 на API Vulkan. Причем не только саму игру, но и инструменты разработчиков, что позволило небольшой команде сделать масштабный проект. Vulkan позволяет более равномерно распределять нагрузку между множеством ядер процессора. Этот API также позволяет использовать трассировку лучей, и разработчики обещали ее добавить, но спустя год после релиза о сроках появления поддержки RTRT (трассировка лучей в реальном времени) так ничего и не слышно.

Из движка Doom Eternal убрали «мегатекстуры» — старый хак, придуманный для PS3 и Xbox 360, когда все текстуры на карте запекались в одну гигантскую. В Doom 2015 года он уже не работал — и приводил к очень долгой подгрузке детализированных текстур, артефактам сжатия и раздутым размерам игры. Вместо мегатекстур id Tech 7 использует декали: крохотные текстуры, которые наслаиваются на основной материал и добавляют мелкие детали — потертости, логотипы, болты. В отличие других игр, Doom Eternal использует тысячи, если не десятки тысяч, декалей в каждой сцене. В итоге даже самый укромный уголок на уровне смотрится в чем-то уникальным.



Выросла и детализация: в Doom Eternal каждая сцена состоит из 80-90 млн треугольников. Конечно, это много, особенно для игры, которая должна работать в 60 FPS даже на консолях 2013 года выхода. Для этого id Tech 7 применяет очень агрессивную систему отсечения деталей (geometry culling). Сама идея не нова и используется десятилетиями, но ее скорость и эффективность в данном случае превосходит практически все движки на рынке. Поэтому Doom Eternal быстро работает практически на любом железе.

Инновационной оказалась и система LOD’ов (level of detail) — подгрузки низкополигональных моделей, когда высокополигональные не нужны. Обычно момент, когда нужно заменить модель, определяется по расстоянию от игрока до модели. id Tech 7 рассчитывает коэффициент из размера на экране в пикселях — так получается точнее, поэтому модели в игре всегда в той детализации, которая и выглядит хорошо, и не перегружает железо. Очень похожую технологию обещали внедрить в Unreal Engine 5, о котором после анонса почти ничего не слышно, в Doom Eternal функция уже работает более года.



Кое-где Doom Eternal даже заимствует идеи у киноиндустрии. Например, гигантские взрывы, радикально изменяющие уровень, сделаны при помощи аламбического кэширования анимации. Эту технологию придумали студии спецэффектов Sony Pictures Imageworks и Industrial Light & Magic, она внедрена в Unreal Engine 4 и Unity, и даже уже используется в Gears 5. Она позволяет эффективно и быстро записывать и воспроизводить анимацию чего угодно, и в играх она используется для заскриптованных разрушений вроде лавин, обвалов и, в случае Doom Eternal, уничтожения Super Gore Nest. Однако id Software пошла дальше и использовала аламбическое кэширование даже для анимации мелких деталей уровней вроде пульсирующей крови в гигантских венах, ползущих щупалец и запертых в клетки душ.

Итог получился очень интересным. С одной стороны, чисто картинка в Doom Eternal — просто на хорошем современном уровне, вроде бы и ничего прорывного. Но успех id Software в том, что столь качественную картинку они показывают еще и с рекордной плавностью — даже на игровом ноутбуке с процессором Intel Core i7-10750H и NVIDIA Geforce RTX 2070 Max-Q игра умудряется выдавать под 120 fps в тяжелых сценах.

Red Dead Redemption 2



Rockstar Games уже почти 20 лет делает самые детализированные игры в открытом мире, и раз за разом поднимает планку технологий в этом жанре. Red Dead Redemption 2 не исключение.



Разработчики вдохновлялись картинами Соедиенных Штатов XIX века — и в первую очередь, драматическими пейзажами Альберта Берштадта и Фредерика Эдвина Чёрча. На их полотнах открываются захватывающие перспективы, с извергающимися вулканами, дымными лесами, туманными лощинами, пыльными каньонами и радужными водопадами. На каждой из них важнейшую роль играют небо и солнце, которое пробивается через смог, облака, воду и прочие атмосферные эффекты. Поэтому для Red Dead Redemption 2 разработали совершенно новые системы для работы с солнцем, небом, непрямым освещением и атмосферой.

В изобразительном искусстве есть понятие воздушной (или атмосферной) перспективы, когда ощущение размера и глубины создается за счет снижения контраста и размытия дальних объектов. Rockstar добавила в движок Rage поддержку атмосферных эффектов вроде смога, дымки, тумана и т.д., которые художники и дизайнеры могут напрямую помещать в игровые зоны, а свет будет взаимодействовать с ними как с объемными объектами, создавая лучи. В GTA 5 тоже были лучи света, но их сделали намного проще — текстурами и эффектами в экранном пространстве. В RDR2 новые технологии создали атмосферу необузданной человеком дикой природы.

Небо обновили поддержкой объемных облаков. Солнце, луна и даже молнии во время грозы светят через них, заливая небо невероятно красивыми оптическими эффектами, которые можно встретить лишь вдалеке от цивилизации. Для этого Rockstar даже пришлось сломать HDR-рендеринг игры — художественная ценность изображения волнует британцев гораздо больше, чем владельцы дорогих HDR-телевизоров и экранов. Спустя несколько месяцев после выхода проблему залатали патчами, но самая близкая к творческой задумке версия игры — это обычная SDR-картинка.



Внимание к мелочам — это вообще главная особенность игры. На каждый кирпичик, камушек дороги, рельс, дерево наложена карта смещения, которая превращает плоскую текстуру в объемный объект с самозатемнением. Эта техника называется Parallax Occlusion Mapping и используется во многих играх, но мало кто использует ее настолько активно, как авторы RDR2. Здесь она практически повсюду, несмотря на высокие требования к производительности (по сути, это трассировка лучей в пиксельном шейдере). Но где убудет, там и прибудет: Parallax Occlusion Mapping позволяет экономить геометрические детали, что важно при огромном количестве растительности, детализированных персонажей, домов, лошадей и прочих моделей. Для этой же цели используется система LOD’ов — не такая хитрая как в Doom Eternal, но справляющаяся со своей работой гораздо лучше, чем в предыдущих играх Rockstar. В RDR2 очень сложно разглядеть, когда подгружаются новые растения, детальная геометрия домов и модели персонажей вместо спрайтов. Частично потому что новая система очень хороша, частично потому что в RDR2 нет вертолетов и самолетов и максимально возможная скорость перемещения персонажа очень сильно ограничена одной лошадиной силой.

Изначально Red Dead Redemption 2 разрабатывалась под консоли прошлого поколения, поэтому она не поддерживает трассировку лучей, но для игры про конец XIX века, в которой практически нет современных материалов вроде полированных металлов, блестящего мрамора и совершенно нет глянцевого пластика, RTX не сильно и нужна — можно справиться с помощью хорошей реализации отражений в экранном пространстве. По краям водоемов, конечно, можно заметить артефакты с отсутствующими закадровыми отражениями, но во всем остальном система физически корректных материалов от Rockstar работает отлично. Дерево, камень, необработанный металл, ткань, волосы, перья, кожа выглядят так, как они должны выглядеть. На кожу и ткань действует подповерхностное рассеивание, которое показывает естественно красный оттенок на тонких участках кожи вроде носа и ушей. Солнце и светильники просвечивают и даже проецируют тени через материю палатки, а в полдень даже толстая кожа ковбойских шляп пробивается светом и тенями. Такого, честно, мы не видели, кажется, ни в одной другой игре.



Рассказывать про невероятные детали и системы Red Dead Redemption 2 можно очень долго — это тема не то что для статьи, а для целого цикла. Бороды и волосы растут и их надо стричь и брить, в реках работает полноценная каустика, когда лучи солнца собираются в причудливые узоры, а вода выступает естественной призмой. Одежда героев пачкается в грязи, но очищается и мокнет в воде. При помощи хитрых трюков тени сохраняют корректную пенумбру и мягкость или резкость, а анимация всех персонажей завязана на инверсную кинематику, когда объект отталкивается от окружения (например, куда персонаж наступил), а не прет напролом по заранее записанным скриптам.

ПК-версия добавляет к этому работу в любом разрешении, еще более качественную графику и отсутствие ужасного лага анимации, когда на консолях кажется, что персонаж реагирует на команды игрока будто под водой. Специалисты Digital Foundry насчитали почти полсекунды задержки, но на ПК в 120 FPS ее можно сократить в два с лишнем раза. Не говоря уже о дополнительных настройках графики, которые делают Red Dead Redemption 2 гораздо красивее и реалистичнее, чем на любой из консолей.

Minecraft RTX



Интересно, осознают ли в Microsoft и NVIDIA иронию того, что игра с нарочито простейшей графикой сейчас стала одной из самых продвинутых графически на рынке? Скорее всего, осознают, потому что перевод простейшей игры на DirectX 12, физически корректные материалы и прочие современные методы рендеринга вряд ли был простой задачей для обеих компаний. Однако результат говорит сам за себя: Minecraft RTX настолько точно симулирует реальность, что на его примере можно учить художников, фотографов, архитекторов и людей других профессий, связанных со светом.



Все дело в том, что Minecraft использует не один или даже несколько эффектов, рассчитанных при помощи трассировки лучей. Он использует трассировку пути, максимально сложный и реалистичный вариант RTX, который симулирует реальное движение фотонов света со всеми последствиями: глобальным освещением, тенями, отражениями, преломлением, настоящим светом от светящихся текстур и т.д. Симуляция в Minecraft RTX настолько детальна, что в ней можно сделать камеру-обскуру, когда свет проецирует изображение через маленькое отверстие. Или оценить по модели здания, как оно будет освещено естественным и искусственным светом. Конечно, для настоящих симуляций используют профессиональные программы, которые давно поддерживают трассировку пути, но для обучения азам оптики Minecraft RTX более чем достаточно. Или можно просто играть на множестве красивых карт, созданных коммьюнити.

Нам не терпится увидеть, как эти технологии будут работать в более сложных играх, но тут нужно время. Дело в том, что трассировка пути требует настолько много ресурсов, что даже в кинематографе ее используют далеко не везде. Поэтому выбор и пал на Minecraft: в ней мир, предметы и персонажи строятся из кубиков, что в разы уменьшает количество отражаемых лучей света — а значит, падает и нагрузка на железо. Впрочем, трассировку пути можно оценить и еще в одной игре — следующей в нашем списке.

Quake 2 RTX



Ровно за 10 лет до знаменитого мема «Запустится ли на нем Crysis?» ПК-игроки задавались тем же вопросом, но про Quake 2. Через 22 года после выхода оригинальной игры, ее перевыпустили с поддержкой новых API DirectX 12 и Vulkan, а также с рендерингом при помощи трассировки пути. Логика здесь похожая: детализация в Quake 2 намного ниже, количество отражаемых лучей меньше, а значит и нагрузка на железо будет терпимой.

Более того, если Minecraft RTX все еще во многом использует классическую растеризацию, то Quake 2 RTX — это самый жесткий хардкор, через который вы можете прогнать свой игровой ПК. В 4К с максимальными настройками отражений лучей для глобального освещения, преломления через толстое стекло и прочих сложнейших эффектов, игра 1997 года в 4К может задать жару даже связке из Core i9 и GeForce RTX 3090, выдавая всего 30 кадров в секунду.



Конечно, это больше эксперимент и научная работа, чем полноценный ремастер, однако это все еще отличная игра, которая засветилась новыми красками больше двух десятилетий после выхода. В анонсе Quake 2 RTX говорилось, что при помощи трассировки пути можно оживить любую старую игру, и этот потенциал все еще не реализован. Так что ждем новых проектов.

Metro Exodus



Европейские разработчики всегда известны своим техническим подходом к играм. Серия Metro — не исключение. Сделанная технической командой S.T.A.L.K.E.R., Metro Exodus была первой игрой с глобальным освещением при помощи трассировки лучей (RTXGI). Это настолько сложный алгоритм, что даже Epic Games с ее бесконечными ресурсами не смогла пока совладать с его производительностью в Unreal Engine 4. В Exodus же еще в 2019 году можно было играть с RTX на максимальных настройках в 4К60 на топовых GeForce того времени.



И стоит отметить, что Metro Exodus показывала уникальную картинку. Алгоритм RTXGI рассчитывает отраженный свет — всего одно отражение, которое зачастую радикально меняет внешний вид игры. Из нее пропадают невидимые источники света и появляются новые, физически корректные. Например, это снег в начале прохождения, который освещает мягким отраженным светом персонажей в тени и заснеженные ели вокруг. Как и в жизни, свет перенимает цвет поверхности, от которой он отразился. Обычно в играх этот эффект «запекают» в текстуры (как в Mirror’s Edge), но в Exodus работает динамическая смена времени суток, поэтому «запекать» полноценное освещение было бы очень трудно, а RTXGI позволяет не тратить память и время разработчиков на трюки, а сразу перейти к симуляции реальности.



Мягкий свет (area light) — вообще большая проблема для игр, потому что обычно они используют точечные источники света. Если это лампочка или прожектор, то все в порядке. Если же это неоновая вывеска или сразу цепочка световых приборов, то свет будет вести себя некорректно. В дополнении к Metro Exodus «Два капитана» при помощи RTX разработчики сделали все светящиеся текстуры (лампочки, электронные часы, длинные люминесцентные лампы) полноценными источниками света. Если не ошибаемся, это единственный пример такого применения трассировки лучей, за исключением игр с полной симуляцией света по алгоритму трассировки пути, вроде упомянутых выше Minecraft RTX и Quake II RTX. Технический директор Metro Exodus Олесь Шишковцов в интервью Digital Foundry заявил, что 4А Games полностью переходит на трассировку лучей, поэтому ждем, что студия сделает с технологией в своих новых играх.

Однако на этом интересные решения в Metro Exodus не заканчиваются. Благодаря одной из лучших систем физически корректных материалов одежда, доспехи, оружие и паровоз «Аврора» со стекающий по нему талой водой выглядят невероятно реалистично. Exodus использует систему смешивания материалов, чтобы покрывать предметы в игре снегом, пылью, кровью и прочими элементами, — в случае оружия главного героя это происходит динамически во время игры, что завязано на геймплейную систему ухода за оружием.



И люди, и монстры отлично анимированы скелетной и мышечной анимацией, а руки главного героя Артема не просто висят перед камерой — это часть полноценной модели персонажа, которая повторяет все движения и отбрасывает тени. Анимацию рук сглаживает и делает более кинематографичной объектное размытие в движении, а каждый выстрел создает свой источник освещения, который отбрасывает тени — поэтому перестрелки в темноте выглядят завораживающе.

Half-Life Alyx



Valve всегда была на острие технического прогресса — в начале 2000-ых пыталась разработать собственную систему материалов, в 2004 году выпустила Half-Life 2 с небывалой на тот момент физикой, которая использовалась в игровом процессе. Чуть позже она одной из первых перевела игру на HDR-рендеринг, а в прошлом году выпустила Half-Life Alyx — первую ААА-игру для виртуальной реальности. Если играть в Alyx при помощи модов как в традиционный шутер, то ее можно пробежать всего за несколько часов, однако в очках виртуальной реальности прохождение игры растягивается до 15 часов. Не потому, что Half-Life Alyx искусственно замедляет игровой процесс, а просто потому что это одна из самых интерактивных и детализированных игр в истории — и в ее мире хочется попробовать буквально все.



Взять хотя бы первую комнату, в которой на окне написаны несколько слов и вокруг зазывающе разбросаны маркеры. В Alyx маркерами реально можно писать на досках и стеклах. Год назад учителя умудрялись проводить и стримить целые уроки по геометрии, рисуя и чертя на виртуальном окне виртуальные маркерами.

В соседней комнате стоит настоящая работающая телевизионная камера и можно покормить инопланетного жука снарка, одного из тех, что были оружием в оригинальной Half-Life. На детской площадке можно прокатиться на всех каруселях, в зоне карантина увидеть как на Земле начинает расти флора из инопланетного мира Зен, в мусорке найти и прочитать газету, которая рассказывает о том, как Земля проиграла Семичасовую войну (по слухам, следующая игра Valve под кодовым названием Citadel расскажет именно про это). Каждый объект можно поднять, покрутить, использовать. Разбить прикладом стекло и локтем расчистить осколки, чтобы ничего не мешало во время перестрелки, поворошить руками мусор на полках, чтобы найти аптечку или ценные патроны, защититься крышкой мусорного бака от хэдкраба или поймать опрокинутую бутылку, чтобы вас не услышал слепой монстр. Современные технологии позволяют Half-Life Alyx давать новый опыт даже в самых обыденных игровых ситуациях.



Конечно, одним вниманием к деталям технические достижения Half-Life Alyx не ограничиваются. Игра сделана на движке Source 2, который уже давно используется в DotA 2, но так и не добрался до полноценных игр от первого лица. Движок поддерживает все современные фишки: физически корректные материалы, подповерхностное рассеивание, объемный свет, объектное размытие в движении и прочее. А лицевые анимации, как обычно, в Half-Life Alyx одни из лучших в индустрии. Каждый персонаж, будь он человеком или инопланетянином, кажется настоящим собеседником, который разговаривает напрямую с игроком.

Как и Minecraft RTX, Half-Life Alyx — скорее игра будущего. Виртуальная реальность требует куда более мощного железа, чем обычная картинка на экране, поэтому в рекомендуемых системных требованиях можно увидеть близкие к топу на начало 2020 года i7-9700K и GeForce RTX 2070 — и даже они вытягивают шутер, сделанный с кучей разрешений. Так что ждем новых поколений процессоров и видеокарт — и огромных и детальных VR-миров, сделанных с их помощью.



Больше всего интригует, что игра сделана под VR, т.е. она может рендерить два ракурса под каждый глаз в 100+ FPS на максимальных настройках на видеокартах шестилетней давности. Движок явно способен на большее. Хочется надеяться, что когда-нибудь мы сможем поиграть в классический шутер от Valve без VR, и увидим на что правда способен движок Source 2.

Конечно, это не полный список самых технологичных и инновационных игр, поэтому если вам интересна тема, оставляйте комментарии, делитесь статьей, делитесь своими самыми любимыми играми, которые двигают нашу любимую индустрию вперед!

Ещё по теме:


Обсудить