Под поверхностью: как создают и используют воду в видеоиграх

Эволюция технологий и геймплейные находки.

Вода — одна из самых сложных и ресурсоемких составляющих в видеоиграх. Многие разработчики попросту отказываются от эпизодов с жидкостями, чтобы облегчить себе жизнь, сэкономить деньги и разгрузить ресурсы системы. Ведь даже самый мелкий водоём, в неумелых руках, может превратить любую сцену в слайдшоу.

Однако всегда есть те, кто не боится вызова и идет по самому сложному пути. Именно благодаря им развивается железо и инструменты для создания красивых миров, а вместе с ними и вода.

В этом тексте мы рассмотрим, как развивалась вода на протяжении существования игровой индустрии, как разработчики достигали точности её симуляции, а также на какие ухищрения им пришлось идти в процессе.

Отображение воды в большинстве игр обычно делят на три части: отображение водной поверхности с анимацией и отражениями, паттерны волн и рендеринг подводных сегментов. В некоторых играх разработчики стараются сфокусироваться на чём-то одном (например, лишь на отображении поверхности), однако в играх текущего поколения реализуют сразу все три составляющие.

В старых платформерах водные уровни зачастую создавались по одному и тому же принципу. Герой просто летал по декорациям, стилизованным под морское дно. На картинку накладывался синий слой, а иногда и пиксельные пузыри воздуха.

В играх тех лет разница между воздушными сегментами и водными хоть и была, но не значительная. Противников с морских обитателей легко заменяли на птиц, а облака на заднем плане сменялись коралловыми рифами. Главной же деталью, которая закрепляла иллюзию подводного уровня, была новая физика персонажа. Героя постоянно тянуло на дно, а прыжки значительно теряли в скорости.

Ecco the Dolphin (1992) от Sega использовала эту условность по максимуму. Главным героем был дельфин, а основным местом действия было дно океана. Всё выглядело максимально естественно и достоверно. Дельфин, плавно двигавшийся в толще воды, не вызывал вопросов в отличие от Марио, летающего в синем пространстве.

А завершало погружение то, что в любой момент герой мог доплыть до морской поверхности и эффектно выпрыгнуть из нее, навстречу солнцу и морскому воздуху. После этого дельфин возвращался обратно в воду, а геймплей оставался прежним, однако эта мелкая деталь здорово освежала процесс. Вообще, плавать на поверхность в игре было жизненно необходимо, ведь у героя был ограниченный запас кислорода, который нужно было постоянно пополнять.

Во времена, когда 3D-графика в видеоигры ещё не пришла, разработчикам приходилось идти на разные уловки для того, чтобы на уровнях появилась вода. Основным приёмом отображения было разделение экрана пополам, чтобы были явно различимы надводная и подводная области уровня. При этом для получения эффекта мерцания во время смены кадров, аппаратно изменялся цвет, почти незаметно для глаза игрока.

В версии Batman: Return of the Joker (1992) для Nintendo Game Boy вода была сделана отдельным пульсирующим слоем, наложенным поверх основной картинки. При этом эффект деформировали, отчего жидкость больше напоминала помехи на маленьком экране портативки. Оригинальный экран Game Boy медленно обновлялся между кадрами, и эту слабость разработчики из Sunsoft использовали для создания эффекта прозрачности. Похожий приём использовали в большинстве платформеров тех лет.

С приходом 16-ти битных консолей открылось много новых возможностей для отображения воды. В платформере Sonic The Hedgehog (1991) для Sega Genesis разработчики использовали заранее отрисованные растровые эффекты, которые позволяли изменять цветовую палитру во время смены кадров и манипулировать сканлайнами.

Благодаря им картинка строилась по принципу линии, проходящей через каждый пиксель. При этом игра вычисляла необходимый цвет этого пикселя в зависимости от того, что лежало на пути этой самой линии. За счёт этого игра могла отображать рябь на поверхности рисованных водоёмов.

На SNES же, благодаря специальной технологии, можно было управлять прозрачностью слоёв картинки, просто задавая необходимые значения цифрами во время сборки игры. Из-за этого железо SNES хорошо годилось для отображения воды. Особенно наглядно его использовали в Secret of Mana (1993). В ней плоские озёра и водопады выглядели просто невероятно —особенно для начала девяностых.

В Donkey Kong Country (1994), для той же SNES, вода выглядела ещё красивее, опять же за счёт хитрого использования железа консоли. Передний план опирался на всё тот же эффект сканлайна, благодаря чему создавалась рябь, а прокрутка заднего плана помогала увеличить глубину подводных ландшафтов. Удачный выбор цветовой палитры делал своё дело, а наложенный сверху эффект воздушных пузырей завершал картину.

Многие помнят Donkey Kong Country именно благодаря подводным уровням. Разработчики из Rare создавали их не только ради очередной порции зубодробительного челленджа, но и для легкого отдыха. Хоть на подводных уровнях в игре и были противники, благодаря цветовым решениям и расслабляющей музыке ощущались они не так, как сухопутные. Именно такие игры как Donkey Kong Country отучили игроков бояться неумелых и переусложненных подводных этапов в платформерах, а разработчиков делать такие участки изобретательнее.

В эпоху PS1, на рассвете полного 3D в играх, главным недостатком консоли от Sony были строго ограниченные вычислительные мощности. Воду в играх для PS1 делали простой поверхностью с натянутой поверх текстурой. Зачастую разработчики обходились грамотно замаскированной плоскостью, иногда с отрисованным дном. В таких случаях её делали прозрачной. Однако на консоли-конкуренте Sega Saturn, в силу её необычной архитектуры, у разработчиков было больше возможностей для отображения эффектов жидкостей.

У Saturn было целых два процессора SuperH Risc и отдельный видеочип. Это позволило студии Sega AM6 в 1995 году создать одну из самых правдоподобных симуляций воды в своём необычном рельсовом шутере Panzer Dragoon. В игре использовалось разделение картинки на слои, каждый из которых обрабатывал отдельный процессор, за счёт чего AM6 смогли разложить воду на отдельные сегменты: основную часть, отражения и волны.

Этот приём использовался не только в последующих продолжениях серии Panzer Dragoon, но и в JRPG Grandia. Правда, только в версии для Saturn. В порте для PS1 вода была сильно урезана из-за ограничений.

В другом хите PS1 Tomb Raider (1996) вода всё так же была плоской, но в Core Design сделали ставку на реалистичные отражения. Из-за этого водоёмы в игре смотрелись гораздо правдоподобнее, чем в играх-конкурентах с той же платформы.

В версии для Saturn применялся еще и эффект искажения геометрии. За счет отражений более высокого качества, вода казалась гораздо реалистичнее, чем в версии для консоли от Sony.

Красивая вода была и в трехмерных играх от Nintendo. В Super Mario 64 (1996) одним из многочисленных достоинств были водные уровни вроде Jolly Roger Bay. При этом вода Super Mario 64 не сильно отличалась от плоских поверхностей Tomb Raider. Да и служила она в первую очередь для расслабления игрока, ведь на водных уровнях в игре совсем не было врагов и можно было передохнуть, просто плавая и слушая прекрасный саундтрек от Кодзи Кондо.

А вот в Wave Race 64 (1996), другом эксклюзиве Nintendo 64, впервые была реализована технология, благодаря которой можно было показать полноценную трёхмерную воду. Жидкость в игре была сделана на основе полигональной сетки, которую разработчики деформировали и изменяли по своему усмотрению, тем самым симулируя эффект волн.

При этом местная вода еще и корректно реагировала на движения транспорта, плавающего по ее поверхности. Правда, ради красоты пришлось пожертвовать количеством кадров. Игра стабильно работала всего в 20 fps. Для 1996 года это был технический прорыв, а сама Wave Race 64 быстро стала хитом из-за гипнотичного геймплея и приятной картинки.

У Sega во времена Dreamcast тоже было чем похвастаться. В Ecco the Dolphin: Defender of the Future (2000) вокруг воды был построен весь геймплей. Разработчики поставили перед собой цель создать самую красивую симуляцию океана, даже если для этого придется пожертвовать реалистичностью.

Верхняя часть океана в Ecco the Dolphin: Defender of the Future была по стандарту плоской, с натянутыми сверху анимированными спрайтами. Но красота местной воды полностью раскрывалась на глубине.

За счёт комбинирования эффектов дымки и мастерски отрисованных текстур, подводный мир в игре поражал. Особенно впечатляюще выглядел эффект дрожащих солнечных лучей, пробивающихся с поверхности. Они гипнотично расползались по дну, расплывчатые и округленные из-за воды вокруг.

Разработчики Ecco the Dolphin: Defender of the Future одними из первых смогли воссоздать эффект каустики в видеоиграх. Благодаря этому игра выглядит впечатляюще даже сегодня, двадцать лет спустя с момента релиза.

В конце девяностых в Nvidia придумали прорывную технологию кубических карт отражений. Для их создания из локации захватывались плоские изображения, около шести штук. Эти самые изображения наносились на невидимый куб, после чего из-за сглаживания граней его превращали в затекстуренный панорамный шар. Это была размытая, но довольно правдоподобная имитация отражений, которую часто станут использовать при симуляции воды и луж во второй половине двухтысячных.

Текстуры в таких картах отражений уже были готовы заранее, поэтому их просто подгружали в панорамы. Такой метод отображения отражений хорошо справлялся со своими задачами и не нагружал систему.

С выходом PlayStation 2 разработчикам открылось ещё больше возможностей. Благодаря прорывному железу консоли работать с отображением воды стало проще. Например, в Ico (2001) вода могла реалистично отражать свет и реагировать на персонажа. Эффект создавался при помощи всё той же сетки. Позже многие игры использовали этот приём: от популярной Grand Theft Auto: San Andreas (2004), до нишевой Neo Contra (2004).

При этом именно в эпоху PS2 вода стала физически корректно реагировать на персонажей. Игры научились определять столкновения героев и объектов с водой. В зависимости от настроек физики персонажей, их веса и размера, игры научились понимать, как им поступать – выталкивать героев и предметы на поверхность или топить их.

Разработчики всё чаще стали задумываться о создании полноценной физической модели для игровых персонажей, попавших в воду. Было бессмысленно использовать ту же модель поведения, что и для предметов окружения.

Когда аватар игрока соприкасался с водной поверхностью, замыкался триггер, тот плавно менял ходьбу на плавание. Хоть вода и работала по всё тем же правилам полёта в пустом пространстве, замаскированном под водный мир, выглядеть эффект стал гораздо реалистичнее.

Одним из самых выдающихся примеров работы с жидкостями на PS2 является консольный спин-офф Baldur’s Gate: Dark Alliance (2001). На момент выхода в ней была ошеломляющая передовая графика со сложной геометрией уровней.

Отдельно в Dark Alliance можно было выделить воду. Она не только была дотошно проработана, но и реалистично реагировала на предметы, в неё попадающие. Персонажи и объекты вроде бочек при контакте создавали реалистичную рябь и волны. При этом, благодаря хорошей оптимизации, фреймрейт не проседал, даже если в воде происходили сражения с кучей противников и спецэффектов.

Еще одним выдающимся примером использования воды была Metal Gear Solid 2: Sons of Liberty (2001). Хидео Кодзима подошел к созданию сиквела с размахом, получив в свое распоряжение не только мощное железо новой консоли, но и передовой движок, потягаться с которым в начале двухтысячных мало кто мог. Первая демонстрация игры вызвала бурные аплодисменты на E3 2000, а игра победила в номинации «Special Commendation for Graphics».

Эффекты дождя и воды, как в демке, так и в финальной версии с её крутым прологом на танкере, поражали воображение игроков. Мастерское исполнение играло на историю и геймплей, а сам Хидео в сиквеле решился на одну из самых смелых мистификаций в истории игровой индустрии. В Metal Gear Solid 2: Sons of Liberty сюжет тек, будто вода, а его течение смывало верхний слой показной истории и оголяло суть.

В 2001-ом году к борьбе за сердца игроков, вслед за Sony, подключились Microsoft и Nintendo. Первая выпустила оригинальный Xbox а вторая — GameCube. Железо обеих консолей было куда мощнее, чем у PS2, а Microsoft ещё и представила свою прорывную технологию программируемых шейдеров.

Именно благодаря им в Halo: Combat Evolved (2001) морские виды получились такими завораживающими, а на открытых локациях хотелось отвлечься от стрельбы, присесть и отдохнуть на пляже. На местные волны и рябь на поверхности можно было смотреть бесконечно. А ведь разработчики из Bungie просто хитро скомбинировали карты нормалей, высот и преломлений.

Использование новой технологии шейдеров давало разработчикам не только более реалистичную графику, но и значительно облегчало работу в целом. Благодаря возросшей мощности видеочипов большинство графических расчетов перекинули на них, разгрузив центральные процессоры консолей тех лет.

При этом разработчики могли создавать свои собственные алгоритмы, вместо использования дефолтных опций, идущих в комплекте с железом. Именно шейдеры определяли окончательные параметры итоговой картинки – отражения, преломления, поглощение и рассеивание света, тени, наложение текстур и другие.

В комплекте с GameCube в качестве лонч-тайтла шла Wave Race Blue Storm (2001) — сиквел Wave Race 64. В ней разработчики создали правдоподобную систему отражений на поверхности водоёмов, в которой отражались и декорации, и погодные эффекты, и персонажи с техникой.

Именно Wave Race Blue Storm должна была продемонстрировать игрокам мощь новой консоли, и показать какие красоты можно создать с помощью шейдеров. Вода в Wave Race Blue Storm не только отлично выглядела, но и вела себя по всем законам физики — расходились в стороны под тяжестью водного мотоцикла, а по поверхности гуляли волны разной интенсивности.

Через год после релиза Wave Race Nintendo выпустила новую игру про Марио, не входящую ни в одну из уже существующих серий. В отличие от других частей, Super Mario Sunshine (2002) впервые была сфокусирована не на путешествии через целую прорву локаций и миров. Создатели сместили акценты на исследование одного конкретного острова и прилегающих к нему территорий.

Главным же оружием Марио в Sunshine был водомёт, а сама вода в игре была чуть ли не в центре внимания. Если персонаж попадал в жидкость, то она расходилась волнами, а на поверхности отражались декорации и облака. Подобный эффект был достигнут благодаря mip-текстурированию. Разработчики использовали копии одних и тех же текстур с разной детализацией.

Правдоподобность была достигнута ещё и благодаря использованию трёхмерной сетки с целым ворохом эффектов поверх. Разработчики использовали анимированное искажение геометрии водной поверхности, анимированный бамп-мэппинг и яркие цветовые решения при отрисовке волн. После добавлялись специальные текстуры шума, придающие воде динамичности и неоднородности. Поверх этих текстур накладывались шейдеры, определяющие, какие участки водной поверхности будут сиять на солнце и отражать окружение.

В целом, правдоподобность воды в Super Mario Sunshine была далека от Wave Race Blue Storm, однако в милый визуальный стиль укладывалась идеально. Сами же ландшафты острова, заполненного разными водоемами и окружённого морем, отлично подчеркивали общий «пляжный» настрой и создавали ощущение, будто Марио отправился в долгожданный отпуск.

В Metroid Prime (2002) для все той же GameCube, жидкости не играли определяющую роль в геймплее, однако в игре был отлично реализован эффект погружения в толщу воды персонажем. При этом игрок от первого лица ощущал всю тяжесть бронированного костюма, в который была одета героиня.

Даже в Halo: Combat Evolved, с её передовой для тех лет графикой, разработчики не стали уделять так много внимания подобной мелочи. В Metroid Prime же можно было чуть ли не физически почувствовать, как глубина обмывает героиню, и она из-за тяжести медленно опускается на дно.

Или, например, The Legend of Zelda: The Wind Waker (2002) не хвасталась графическими изысками, однако вода в ней играла не последнюю роль. Картинка в Wind Waker была стилизована технологией Cel-Shading, что делало ее донельзя мультяшной, а все персонажи были смоделированы в чиби-стиле.

Вода в игре не хватала звёзд с неба, однако выполняла очень важную функцию. Выйдя в море на корабле в самом начале The Wind Waker, игрок ощущал дух эпического приключения, и казалось, что за каждым горизонтом ждёт новое открытие. Стоило лишь ветру подуть на парус, как герой отправлялся в путь, навстречу незабываемому путешествию. По сути, море было центром игры и местом, из которого игрок попадал в разные участки мира.

Седьмое же поколение консолей могло похвастаться не только похорошевшим железом, но и расширенным инструментарием для создания эффектов и ещё более продвинутой графикой. На смену PS2, Xbox и GameCube пришли PS3, Xbox 360 и Wii. Разница между уровнем картинки прошлого поколения и наступившего была колоссальной. Вместе с графикой, конечно же, эволюционировала и вода.

В Halo 3 (2007) для Xbox 360 разработчики из Bungie смогли создать воду, с которой на тот момент не мог поравняться никто. При этом разработчики не придумали ничего нового, используя все ту же трёхмерную сетку из Wave Race 64, просто очень детально проработанную. В будущих частях серии, начиная с четвёртой, за авторством 343 Industries, воду сильно упростят, разгрузив процессор и сконцентрировавшись на других вещах, которые сильнее интересовали новых разработчиков.

После старта Xbox 360 и PS3 нужда в выдумывании новых способов отображения воды отпала, выработался конкретный метод, который многих устраивал. Почти повсеместно использовалась уже упоминаемая трехмерная сетка с целым набором ухищрений — шейдерами, бамп-мэппингом, картами нормалей и другими.

Разработчики принялись углубляться в детали и придумывать новые способы использования жидкостей непосредственно в игровом процессе.

В Amnesia: The Dark Descent (2009) вода использовалась в целях напугать игрока. Герой был беззащитным и мог лишь убегать от противников, а по его следам шло невидимое существо, определить положение которого можно было лишь по воде. Существо шагало по поверхности, а игрок мог видеть его шаги и всплески от них. В Amnesia вода была своего рода индикатором приближения врага и полноценным хоррор-элементом.

А вот в Hydrophobia (2010) вода была не просто мелким элементом. Dark Energy Digital построили вокруг нее весь геймплей, а все жидкости симулировал специально написанный движок HydroEngine, на создание которого было потрачено около трех лет. Вода в Hydrophobia была полностью динамическая, благодаря комбинированию геометрии и визуальных эффектов.

В Hydrophobia при отображении воды полноценно имитировалась физика жидкостей а волны и всплески на ее поверхности были генерируемыми, никогда не повторялись. Да и сеттинг подобрали под стать — действие происходило на тонущем корабле и где, как ни на нём, геймдизайнерам можно было развернуться на всю катушку.

Например, если открыть дверь, ведущую в затопленную комнату – вода натурально оттуда выливалась прямо на героиню. Или пробоины в корпусе честно эту самую воду вытягивали из затопленных помещений. Ну и превосходные эффекты отражений шли в качестве бонуса.

Другой пример грамотного использования воды — это BioShock (2007). Действие игры происходило на дне океана, а значит, к отображению воды в игре нужно было подходить со всей ответственностью.

Кен Левин много показывал игру на выставках, причем в разных итерациях. BioShock кардинально менялась от версии к версии, от выставки к выставке, но одна вещь всегда оставалась неизменной – симуляция воды.

Главным трюком Irrational Games было использование полигональной сетки, рельефных текстур и пиксельных шейдеров, которыми славился их движок Vengeance Engine 2. Вода в BioShock лилась сквозь трещины в стеклах, стенах, стекала с потолка и собиралась в лужи на полу. Работа была проделана колоссальная и жидкости в игре выглядят отлично даже сегодня.

На GDC 2008 Epic Games демонстрировала новую версию движка Unreal Engine 3. На примере будущей Gears of War 2 разработчики показывали, чего ждать от новой итерации сверхпопулярного тогда инструментария.

Помимо возросшего количества объектов в сцене и новой физики мягких тел, Epic Games показывала и усовершенствованную воду. В демо она реагировала на движения игрока и его массу, хвасталась красивыми отражениями и волнами.

В первой Gears of War, созданной на более ранней версии движка, вода больше напоминала игры от Bethesda вроде Fallout 3 с её серыми, безжизненными водоёмами. Вкупе с общей серостью картинки это работало на атмосферу игры. Но в Gears of War 2 вода заиграла новыми красками, хоть в релизной версии сцен с ней было не так уж и много. В дальнейших версиях движка Epic продолжали совершенствовать технологию.

В серии Far Cry воде всегда уделяли много внимания, начиная с самой первой части. Даже в консольных спин-оффах вроде Far Cry Vengeance (2006), выходивших на маломощной Nintendo Wii, вода выглядела отлично.

В первой игре серии разработчики из Crytek использовали свой новый движок CryEngine. Для 2004 года картинка Far Cry выглядела пришельцем из будущего, а в шутере был использован целый ворох прорывных технологий, среди которых HDR-освещение и технология PolyBump, позволяющая создавать низкополигональные модели, на вид не отличавшиеся от высокополигональных. По сути именно первая часть серии показала, как будут выглядеть игры будущего и какие технологии в них будут использоваться.

Главной же изюминкой Far Cry, за которую ее помнят и сегодня, была красивейшая шейдерная вода, аналогов которой на тот момент не было ни в одном конкурирующем шутере. Раз местом действия был тропический остров, разработчики из Crytek развернулись по полной, продемонстрировав все сильные стороны своего движка. Жаль только, что несмотря на успехи в графике, движок так и не стали широко лицензировать, в отличие от того же Unreal Engine. На первой версии CryEngine вышло всего пять игр.

Блеск океана, волны, отражения, пляжные пейзажи — всё это было неизменной атрибутикой Far Cry, даже после того как права перешли в руки Ubisoft. Но лишь в Far Cry 3 (2012) вода не только красиво выглядела, демонстрируя лучшие стороны тропического острова, но была и источником опасности.

Каждый раз, входя в неё, игрок не знал, что его может ждать и в любую секунду на него могла напасть акула или аллигатор. По воде можно было скрытно попасть на аванпосты противника, но каждый раз, перед тем как лезть в неё, стоило проверять карту на наличие хищников.

Сама же Crytek активно дорабатывала свой движок CryEngine, который становился всё мощнее от итерации к итерации. Закончив с серией Far Cry, немцы разработчики за свой новый IP, выросший в серию шутеров Crysis.

Именно в первой Crysis они решили сделать свою собственную Far Cry 2. Действие вновь происходило на тропическом острове, локации вновь были огромными, а в экран снова светило жаркое солнце, сыпя в глаза HDR-эффектами.

Игры Crytek всегда выделял запредельный уровень графики и в Crysis студия решила снова выложиться на полную. Трилогия Crysis выглядят отлично даже сегодня, а многие графические решения Crytek используются и в современных проектах для восьмого поколения консолей.

В первой части Crysis (2007) применялась технология глобального освещения. Благодаря ей в игре был создан эффект реалистичного отражения лучей света от разных поверхностей и их преломления.

В целом это была своего рода библиотека разных технологий — Light Propagations Volumes, Distance Field Ambient Occlusion, Distance Field Global illumination и Screen Space. Все вместе они работали для того, чтобы свет в игре был естественным и динамическим. Именно благодаря проработанному глобальному освещению вода в первой части выглядела потрясающе.

А в Crysis 2 (2011) использовался шейдер screen space reflections. Благодаря ему отражения на твердых и водных поверхностях создавались при помощи частичной трассировки лучей в видимой части экрана. При этом шейдер использовал информацию из более ранних стадий рендеринга. Этот процесс нагружал систему, но был гораздо менее ресурсозатратным по сравнению с дополнительным рендером всех отражений.

В Dark Souls 2 (2013) Манчжула, мирная локация на утесе с шикарным видом на море, играла роль тихой гавани. Там не было противников, а игрок мог насладиться покоем, глядя на оранжевое закатное солнце и наслаждаясь красивыми, но беспокойными волнами.

Сидеть у костра и любоваться пейзажем в Манчжуле можно было очень долго. Особенно после череды напряженных схваток и смертей, которыми славится серия. Также локация служила своего рода хабом, из которого можно было попасть в другие зоны игры.

В Metal Gear Solid V: The Phantom Pain (2015) вода не стояла во главе всего, но интересно использовалась в геймплее. В MGSV было очень много интересных мелких деталей, неочевидных на первый взгляд. Во время дождя патрульные на локациях одевали дождевики, плохо слышали приближающегося со спины героя и прятались в зданиях от непогоды. Ещё в игре был водяной пистолет, благодаря которому можно было без лишнего шума ломать вражеские устройства коммуникации.

Реализовано это было благодаря мощному движку Fox Engine, на создание которого Konami потратила около трёх лет, и умелой режиссуре. С водой в The Phantom Pain связана одна из самых эффектных, трогательных и эротичных сцен с Молчуньей.

В Batman: Arkham Knight (2015) вид на бушующее море, опоясывающее ночной Готэм, завораживал и прекрасно работал на атмосферу. Буйные, нервные волны подчеркивали нависшую тревогу, опасность грядущих событий и одновременно отражали внутреннее состояние главного героя, медленно сходящего с ума.

В Uncharted 4: A Thief’s End (2016) разработчики из Naughty Dog уделили очень много внимания отрисовке воды. Художники студии, со всей присущей им маниакальностью и любовью к деталям, создали одну из самых красивых симуляций воды в текущем поколении консолей.

В основном, вся магия местных водоемов строится на грамотном использовании SSR, карт теней и отражений. Водоёмы в Uncharted 4 не просто отлично выглядят и радуют глаз на заднем плане, но и задействованы напрямую в геймплее.

В играх текущего поколения, вроде Final Fantasy XV, Sea of Thieves, The Witcher 3, Red Dead Redemption 2 или Assassins Creed: Odyssey вода так же играет важную роль. В восьмом консольном поколении многие студии научились делать правдоподобную воду благодаря опыту предыдущих поколений, пробам и ошибкам. При этом большинство разработчиков за основу всё ещё продолжают брать полигональную сетку, шейдеры и карты нормалей.

Пена, прибиваемая к берегу, эффекты глубины и лучи, пробивающиеся с поверхности — всё это шейдеры. При этом геометрия волн и эффект их переливания большинство разработчиков создают благодаря смещению вершин. Программа сама изменяет параметры волн и их высоту, отчего поверхность симулируемого водоёма кажется динамической. Однако если отключить этот шейдер, то станет видно, что вода в основе своей плоская, как и 20 лет назад.

Из-за того, что честная трассировка лучей для имитации отражений долгое время была недостижима, разработчики придумали целую кучу обманок, призванных симулировать её эффект. Например, уже упомянутые SSR-шейдеры, SSAO и кубические карты отражений. Всё это было сделано для реализации более точного и менее ресурсоёмкого процесса отражения лучей в пространстве. Благодаря растущим мощностям железа, в последние годы набирает популярность честный метод отображения трассировки лучей. Именно он должен раскрыться на полную в грядущем поколении консолей.

Девятое поколение обещает быть ещё более мощным, а уровень графики грозят поднять чуть ли не до VFX от студии Industrial Light and Magic. Презентация Unreal Engine 5 – веское тому доказательство. Вышеупомянутая трассировка лучей должна изменить подход к созданию эффектов отражений и игр вообще.

Хоть в целом RTX — тоже имитация, но имитирует она не только лучи, но и их источники. Именно благодаря ей можно создавать реалистичные отражения на разных типах поверхностей, включая воду. В луже крови, на плитке и в чашке кофе будут разные отражения, не похожие друг на друга и симулируемые в реальном времени.

Сейчас технология RTX набирает популярность, но доступна все еще небольшому количеству пользователей с топовым железом. Если у вас есть мощный ПК и соответствующая видеокарта с поддержкой RTX, то полюбоваться на технологию в действии можно, например в Control (2019) или Metro Exodus (2019).

За почти тридцать лет, охваченных в статье, игровая индустрия и технологии активно развивались, а прогресс всегда неумолимо бежал вперед. Плоские спрайты рек и озер превратились в робкие кубы а позже и в сверхдетализированные динамические поверхности с тоннами пост-эффектов.

Решения, которые пару лет назад казались прорывными, уже через небольшой промежуток времени кажутся устаревшими, а на смену им приходят ещё более инновационные приёмы. Гонка железа и движков не останавливалась и на один день.

Всё же до идеала игровой воде ещё далеко, хоть и проекты вроде Uncharted 4 или Battlefield V к нему приблизились чуть ли не вплотную. Будущее игровой графики в целом, и отображения воды в частности, бесспорно за технологией RTX и её развитием на консолях следующих поколений.

Целью статьи не было вместить в себя все примеры и перебрать все игры с выдающейся симуляцией воды. Мы с вами прошли по основным этапам развития технологий и рассмотрели самых ярких представителей, разобрав на их примере, как работают те или иные решения в разных играх.

#месяцморей #технологии