3D Ускоряется! Революция в 3D-графике [Видео+Лонгрид]

Рассказ о развитии трёхмерной графики и выделенных ускорителей в середине 90-х. Кто их делал, какие проекты их поддерживали, и стоила ли игра свеч? Насколько были нужны 3D-ускорители в те годы? Кто выиграл в гонке и сколько в ней было участников?

Это наше видео по теме, на основе которого создан данный материал. Те, кто хотят посмотреть или послушать всё с видеорядом и футажами геймплея могут посмотреть его, ну а те кто пришёл за простынёй текста, вот она, родимая, ниже.

Quake в 96-м году совершил настоящий фурор из-за полноценной честной трёхмерности. Но для быстрой работы с полигонами, вертексами и текстурами требовалось специальная карта, которая бы поддерживала все эти новые понятия. И, конечно, же ей стал 3DFX Voodoo. Но Voodoo был далеко не первым ускорителем, а Quake — далеко не первой 3D-игрой. Сегодняшний рассказ об этом периоде!

Трёхмерные игры существовали с 80-х годов, и их было немало. И на компьютерах, и на приставках, и в залах игровых автоматов. Были и хиты, и новые идеи, и просто впечатляющие игры. Взять ту же Elite. Полигонов не чурались, но слишком много на экране было не показать - мощности не хватало. Выход в массы 3D совершило в районе 93-94-го. Именно тогда появились такие хитовые проекты на автоматах как гонки Daytona USA и Ridge Racer, файтинги Virtua Fighter и Tekken, авиаэкшены Wing War и Air Combat, и это не полный список. Они не только были честно трёхмерными, с чёткими полигональными героями, техникой и декорациями, но и работали с высокой скоростью, обеспечивая условные 60 кадров в секунду.

Именно тогда 3D вышло за рамки симуляторов разных типов или чисто технологических проектов. Низкополигональные модели без текстур и заливки по своему впечатляли, но имели совершенно другую эстетику, которая была явно не всем по вкусу. А когда стало возможно сделать условную модель человека, на большой кубик натянуть текстуры окна и двери и сделать дом, то всё стало приближаться к реальности.

Самые популярные тогда 16-битные консоли SNES и Megadrive просто не могли показывать графику такого уровня. Платформеры и шутемапы - пожалуйста. Были интересные проекты с псевдо-3D приёмами, но полигональное 3D для них было полностью чужой, неизведанной территорией, для перемещения по которой для единичных игр на картриджи напаивали со-процессор. В прочих случаях всё было очень жалко и очень медленно. Например порт аркадной игры Steel Talons от Атари, который можно было принять за пошаговую игру.

Ещё здесь можно вспомнить сиквел к игре Elite под названием Frontier, что появилась в 1993 году. Космический симулятор, где можно как летать в космосе, так и на поверхностях планет и все объекты были худо-бедно, но сделаны в 3D. И уже в заставке, то есть срежиссированной части на 3д-движке были просадки до единичных значений на тогдашних компьютерах вроде Amiga 1200. И эта игра попала в тираж именно в таком виде. Это не считалось какой-то дичью — люди терпели мизерные кадросекунды, играли и получали удовольствие, просто потому что это было что-то новое.

Как раз тогда стало появляться новое поколение платформ: 3DO, Playstation, Saturn, Jaguar, где 3D-графика была одной из основных фич. Именно Sony Playstation можно назвать платформой, которая дала толчок к развитию трёхмерных игр. Она создавалась с заделом на 3D и многие игры при релизе использовали полигоны. На "Сатурне" Sega также делала ставку на 3D – на те же порты ранее упомянутых полигональных игр с автоматов, типа Daytona USA или Virtua Cop. И даже более ранний 3DO явно задумывался хотя бы с учётом грядущей 3D-революции, а не только мультимедийного контента вроде живого видео или каких-то обучающих детских проектов.

На ПК тогда тоже стали появляться новые трёхмерные проекты: Descent, The Terminator: Future Shock, TFX, Wing Commander 3, NASCAR Racing. Но аркадные автоматы и новые консоли имели какую-то форму 3D-ускорения. В них стояло выделенное железо, чип или набора из чипов, которое обрабатывало полигоны, текстуры, геометрию, эффекты. На первой Playstation оно уже было. А на ПК тогда ещё не было. Компьютер спасал мощный процессор и большой объём памяти, которые можно было расширить. Но когда захотелось не только смотреть на полигоны, но и чтобы они были прикрыты текстурами, и всё двигалось с достойной скоростью, да ещё и в высоком разрешении, - мощности существовавших ПК уже могло не хватать.

Ведь обычные видеокарты, даже те, что заметно ускоряли работу двумерной графики или видео, немного помогали в деле обработки 3D. То есть имея в 95-м году вполне новый адекватный ПК с процессором уровня Pentium-100 вы могли получать по 10 кадров секунду в требовательных 3D-играх. То есть для того, что тянуть всё это нужен был процессор, который стоял очень дорого и которого может быть ещё и не было в продаже. И если в 93-94 году популярные трёхмерные игры стали только появляться, то в 95-96 уже пошёл вал полноценных 3D-проектов. В воздухе висела насущная потребность в ускорении обработки трёхмерной графики.

Конечно же, чипы, карты и системы с такими возможностями уже были на рынке, но это были либо крайне дорогие системы вроде Silicon Graphics, либо менее дорогие, но всё ещё ускорители для CAD-приложений или 3D-редакторов. В пользовательском секторе был основательный пробел, но вскоре компании, которые захотели его заполнить стали появляться как грибы после дождя.

И каждый предлагал что-то своё. Ну как обычно с любой новой технологией — появляются самые разные идеи, пока не оформится какой-то общий стандарт, который устроит всех. Какие-то карты были крутые только в теории, кто-то имел поддержку топовых создателей игр, а кто-то имел связи с компаниями, которые изготавливали микросхемы. Сегодня для работы с графикой на ПК используются стандартизированные API: Direct3D, Open GL, Vulcan. Direct 3D появился лишь в третьей версии DirectX в середине 96, OpenGL хоть и открытый, но получил поддержку тоже далеко не сразу, а "Вулкана" тогда и в проекте не было. Зато производители ускорителей предлагали свои собственные доморощенные форматы и пытались привлечь разработчиков популярных игр сделать версии, которые смогут показать больше чем конкуренты.

И здесь важно понимать, что большая часть ускорителей занималась только обработкой 3D. Для другой работы всё ещё нужна была и обычная двумерная карта, которая продолжала рисовать окна и менюшки, отвечать за воспроизведение видео и прокрутку в программах, и всё прочее 2D. И они тоже стояли денег, пусть и не таких больших. Установку и работу многих акселераторов можно сравнить с подключением видеомагнитофона к телевизору. Вы устанавливали ускоритель в соседний слот на материнской плате, подключаете вывод видео со своей 2D-карты в него, а с него уже сигнал идёт на монитор.

Конечно, было немало способов сэкономить, создать псевдо-3D. О таких приёмах мы рассказывали в выпуске про воксели и прочие альтернативы полигонам. Игроделы прибегали к разным способам, чтобы сымитировать глубину, объём, перспективу, но при этом всё могло оставаться чисто двумерным. И некоторые из них, вроде вертолётного экшена Comanche или многослойного паралакс-скроллинга выглядяли потрясающе. Но революция уже свершилась и выбор в сторону треугольников уже был сделан.

Одним из первых, кто решил прийти на рынок 3D-железа на ПК стала... Nvidia. Компания была основана в 93-м и туда пришло много людей из компаний, работавших над графикой. В том числе Silicon Graphics. Дизайн их микросхемы была готов уже в конце 94-го, а карта представлена публике в мае 95-го. Но иметь железо, даже хорошее — это одно дело, а совсем другое — какие игры будут его поддерживать? Чем можно привлечь игроков?

И довольно неожиданно, они нашли себе партнёра в лице SEGA. Считается, что консольные издатели любили запирать эксклюзивы под замок, чтобы люди покупали их системы. Но здесь SEGA решила совершить выход на ПК-рынок и, лучше всего их проекты работали с картами на базе Nvidia NV1. Ведь она использовала ту же систему обработки квадов — квадратных полигонов, как и их новая консоль Saturn.

Но NV-1 была не только 3D-картой. На плате размещался и ускоритель двумерной графики, и ускоритель видео, и звуковой чип, и контроллер игрового порта. Передовое мышление для своих лет! Кстати, к нему предлагалось подключать геймпады от "Сатурна". И они были внутри в одной из комплектаций. Среди игр были и культовый рельсовый шутер Panzer Dragoon, и Virtua Fighter, зародитель жанра 3D-файтингов, и лайтган-шутер Virtua Cop, и Battle Arena Toshinden про поединки с холодным оружием. Передовые тайтлы от одной из лидеров индустрии. Там была и Daytona USA — тогда всё ещё топовой рейсер от SEGA в залах игровых автоматов. По сравнению с программным рендерингом, карта обеспечивала в этих играх заметный прирост к производительности, сглаживание текстур и где-то возможность выбрать более высокое разрешение. Карты на базе NV1 появились в продаже в ноябре 95-го, и уже имели поддержку Windows 95.

Но поток эксклюзивов быстро иссяк — SEGA и так приходилось уламывать игроделов возиться с нестандартной графической архитектурой "Сатурна" и квадратными полигонами. А чтобы перекладывать эти игры на ПК, лишь для одной и не самой распространённой видеокарты, желающих почти не нашлось. Нативных релизов было всего семь, и два из них не от SEGA – ускоренные версия коридорного экшена Descent и гоночной NASCAR Racing. Интересно, что Descent мало отличается от обычной софтовой версии — это Windows-порт, который работает в окне, увеличенном в два раза и проигрывает MIDI-музыку также через NV1. А NASCAR всё равно имеет неудовлетворительную скорость работы — нужно было понизить настройки графики в игре, чтобы получить терпимые FPS.

Nvidia не смогла убедить Microsoft добавить поддержку квадов в стандарт Direct3D, и поэтому производительность NV1 даже в играх, что появились в ближайший после релиза год могла быть недостаточной. Часто всего 10-15 кадров в секунду. Она просто занимала слот и ничего толком не ускоряла. Позже появился враппер для Direct3d, который переводил треугольники в квадраты, понятные карте, но это было не очень эффективно и этого было мало, чтобы спасти ситуацию. Не говоря о том, что процесс был не идеален и в графике могли быть искажения или баги. Компания Nvidia планировала выпуск чипа NV2 на базе тех же квадов, но столкнувшись с таким тёплым приёмом отказалась от затеи...

К концу года и другие пионеры акселерации стали выходит на рынок. Например, по сей день известная фирма Creative под рождество выпустила новый продукт, который использовал уже знакомое имя – Blaster. Если из Sound Blaster они расстреляли конкурентов звуковыми волнами, то из 3D Blaster Creative, наверное, положили всех полигонами?

Если бы! Карта была основана на чипе Glint от 3Dlabs, тогда известного производителя в сфере профессиональных карт для 3D-графики. Помимо работы с 3D, текстурами, сглаживания и эффектов, карта также ускоряла отрисовку окон Windows и воспроизведение видео. Но Creative также хотели сделать её доступной, поэтому для текстур был выделен только один мегабайт памяти с возможностью покупки модуля расширения. Ну как доступной — цена ускорителя составляла 350 долларов. Сегодня за эти деньги можно взять очень достойную видеокарту, которую с запасом хватит на несколько лет, а плата от Creative имела вопросы уже при старте.

Сила бренда помогла — в начале продаж было доступно уже несколько ускоренных игр: цветастый шутер Rebel Moon, экшен с летающим ковром Magic Carpet Plus, гонки Fatal Racing, гражданский авиасимулятор Flight Unlimited. Но как и в случае с NV1 они не смогли убедить достаточно разработчиков перейти на поддержку их стандарта. Всего было десять игр с поддержкой 3DBlaster и не все из них могли похвастаться достойной производительностью. И не смогли убедить достаточно пользователей сделать апгрейд, ведь карта работала на шине VLB или VESA Local Bus, которая была на материнских платах с 486-м, но не на "Пентиуме", который к тому моменту продавался уже два года. То есть она не работала на более новых ПК и её нельзя было оставить при апгрейде. Так, что 3DBlaster оказался также неуспешен, и убил планы Creative на производство сиквела. По крайней мере на этом чипе.

Другая известная нам компания, и извечный конкурент Nvidia - ATI также выпустили свой 3D-акселератор среди первых. ATI 3D Rage дебютировал в апреле 96-го, и для него было готово несколько эксклюзивов: гонки на ховеркарах Wipeout и танковая аркада Assault Rigs, где карта предлагала фильтрацию текстур и 16-битный цвет по сравнению с голой DOS-версией. Но, опять же, по производительности она не сдавала норматив, тем более, что суть Wipeout – это быстрые манёвры на высоких скоростях, а не скачки рывками. В итоге сами ATI поняли ошибку и вторая версия Rage вышла уже в октябре того же года. Но понадобилось не одна попытка, чтобы 3D Rage стала адекватной картой.

Но даже достигнув такой отметки вас поджидала другая напасть — совместимость. Поскольку всё было новое, стандарты только появлялись, то часто выяснялось, что единый стандарт от Microsoft - Direct3D ускорители поддерживали не до конца. И это не какая-то придирка в вакууме — графика могла сыпать багами, ошибками геометрии, неправильной работой с прозрачностью. Список проблем и глюков был просто неограниченным. И с виду приличные и недешёвые карты могла на поверку оказаться профнепригодными, если для неё не создавали особых версий игр.

И если вы думаете, что на этом всё, то это не так! Потому, что стандарт PowerVR стал одним из самых удачных в ту раннюю эпоху 3D-графики. Его создала британская компания VideoLogic, а их партнёром стал японский гигант NEC. Первые чипы использовались в игровых автоматах от Namco, как раз одной из компаний, которая ввела моду на 3D. Но вскоре появились планы сделать и ускоритель для ПК — ведь рынок был куда больше. И этой картой стал Midas, который, видимо, своим прикосновением должен был разогнать все игры как минимум до 30 кадров в секунду.

Но этого не получилось — и потому что у карты был странный дизайн, и ранние драйверы, и вообще они ставились только в топовую линейку компьютеров Compaq Presario, то есть отдельно не продавались. Сфера применения была очень маленькой, и игр под них было Но в конце года вышла переработанная версия того же дизайна - под названием Power VR PCX. А сама карта называлась Apocalypse 3D.

На коробке была заявлена совместимость с Direct X, и свой API под названием SGL с интересной системой Infinite Planes, которая позволяла выводить 3D-ландшафты и пейзажи не особо напрягаю карту, используя что-то вроде тайлового рендеринга. В комплекте шли весомые тайтлы, которые были портированы специально для PowerVR: Mechwarrior 2, Tomb Raider, Wipeout XL и Terracide. Был добавлен порт miniGL для тех игр, что поддерживали OpenGL. У них даже была своя собственная система сертификации для тех игр, в зависимости от того, какие показатели они обеспечивали.

Но NAMCO в итоге отменила работу над портами своих аркадных и приставочных хитов и это ударило по популярности PowerVR. Ударило по ней и неполная совместимость с Direct3D, из-за чего возникали проблемы с корректным отображением прозрачности — альфа-блендинг глючил и часто требовал патчей или специального режима для карт PCX, чтобы текстуры выглядели как должны.

Впрочем, в отличие от многих компаний в списке, стандарт PowerVR стал довольно успешен, он использовался в приставке SEGA Dreamcast и позже на мобильных устройствах. Да и на ПК они успели выпустить ещё несколько продуктов, прожив дольше остальных.

Но посмотрим и на игры, которые подстегнули интерес к ускорителям. Несмотря на разных претендентов и вообще, особую важность 96-го для развития игрового поля, многие считают Quake самой главной игрой этого года. Он показал, что такое честное 3D применительно к популярному жанру, и стал мерилом качества на ближайшие несколько лет. Системные требования у Quake были такие: DOS, Пентиум без указания частоты, 8 мегабайт минимум и 16 рекомендуемых, VGA и SVGA карты. Кстати, его основной конкурент - Duke Nukem 3D имел похожие требования, но работал и на старшем 486-м, и поэтому стал более народно любим. Ну и игра какая-то более светлая и юморная, а Quake наоборот серьёзен и мрачен.

С точки зрения геймплея, Quake явно не нёс в себе много нового. Он был лишён каких-то намёков на сюжетную линию, заданий, открытых пространств, техники. А ведь всё это на тот момент было кем-то реализовано: в Dark Forces во вселенной Звёздных Войн, в замечательном и амбициозном Future Shock от Bethesda, в Terra Nova 96-го, где был как раз открытый мир, да и менее заметные экшн-игры уже предлагали что-то большее чем DOOM. Quake же мало отошёл от правил Дума, где цель — это исследовать карту, найти ключи и стрелять во всех не задумываюсь. Но из-за настоящего 3D-движка дизайн карт стал интереснее и сложнее, противники стали разнообразнее и коварнее, ну и из-за реального освещения мир игры, пусть это часто были коридоры с подземельями, выглядел так, как ни одна игра на то время. 22 июня 96 года вышел Quake и сотряс весь игровой мир.

Проблема была в том, что для своего времени он был очень прожорлив. По имеющейся информации, чтобы заставить Quake работать без тормозов в софтовом режиме в 640х480 нужен процессор с частотой 500 МГц. В несколько раз быстрее того, что было доступно на момент его выхода. Не нужно и говорить, что на хороших CPU того года вроде P-166 даже в 320х200 геймеры получили 25 кадров секунду. Но с нормальным 3D-ускорителем игра могла преобразиться: скорость становилось плавной и устойчивой, текстуры и цвета более мягкими, а освещение более реалистичным. Какой вариант был доступнее в конце 96-го объяснять, наверное, не надо.

IdSoftware и, в частности Джон Кармак, так тоже посчитали, и решили создать версию игры для самого перспективного стандарта на тот момент. Им стал — нет, не Voodoo, а Rendition Verite. Патч вышел в начале декабря, через полгода после премьеры Quake. Рендер от Rendition под названием Speedy3D действительно казался обещающим на тот момент, ведь карту на его основе выпускала Sierra, одна из топовых компаний на ПК-рынке, а другой компанией стали Creative, совершившие второй заход на рынок 3D. К ним подтянулись и пара менее известных фирм. Стандарт Rendition уже поддерживали такие игры, как Descent 2, Tomb Raider, IndyCar Racing II и дело оставалось за малым.

Порт vQuake имел билинейную фильтрацию, сглаживание и поддержку 16-битного цвета. Производительность не была фантастической, но даже с включенными эффектами игра работала явно быстрее. Тем не менее, там были проблемы, например, отсутствие у карты Z-буфера, где хранилась информация о положении пикселей по этой оси, что привело к некоторым визуальным багам в этой версии. Но даже несмотря на это, теперь геймеры могли получить и 30 кадров в секунду и улучшенную графику.

Но в целом Кармак пожалел, что выбрал закрытый путь, который так и не получил массовой поддержки разработчиков. После неудачной попытки сделать порт для Direct 3D, спустя всего пару месяцев, в феврале 97-го, id сделали GLQuake, который мог работать на всём железе, поддерживающем стандарт OpenGL. И таких карт было значительно больше, хотя есть и люди, кто считает версию для Verite лучшей на тот момент.

Другим законодателем 3D-моды стал Tomb Raider. Первая часть приключений Лары Крофт вышла в 96-м и дожила до наших дней, пережив несколько перезагрузок. И хотя многие из них, особенно пара последних, вполне достойные проекты сами по себе, именно первая часть вызвала вау-эффект. Трёхмерная протагонистка, камеры из-за спины, которая показывает все её движения, трёхмерные уровни, противники, и при этом всё покрыто текстурами и имело приличную детализацию. Сама игра была сочетанием экшена, платформера и решения простых головоломок. И, конечно, исследованием уровней в поисках сокровищ а-ля Индиана Джонс. В неё можно играть и сегодня.

Но именно её трёхмерный движок привлёк внимание многих. Скорость работы была лучше чем в Quake. Но чтобы запустить её в разрешении 640х480 со скоростью хотя бы в 25 кадров в секунду вам бы понадобился второй "Пентиум" с частотами от 350 Мгц, которого на 96-й год ещё не было на рынке. Но стоило вставить в слот подходящий 3D-ускоритель как Tomb Raider показывал плавную картинку, дополнительные эффекты и цвета на вполне доступной системе. Картинка вполне могла конкурировать с первой PSX и Saturn, для которой делали игру в первую очередь, а по разрешению их превосходила, ведь оно имело ограничение в 320х240, а на ПК с быстрым ускорителем – хоть в три раза выше.

Ещё одной знаковым проектом был один из первых 3D-экшенов - Mechwarrior 2. Игра была тепло принята и в не ускоренном виде ещё в 95-м. Там было честное, пусть и примитивное 3D с большими мехами, кастомизацией, обширными уровнями и эффектами погоды. Но не очень быстрое и почти лишённое текстур. Ускорители как раз могли справиться с этой проблемой и сделать картинку краше - разница между простой и ускоренной редакцией была такой ощутимой, что почти все производители карт выпустили свою версию. 3DFX, ATI, Matrox, NEC, S3 и другие. Назвать её прямо шутером нельзя — это симулятор боевых мехов, и управление здесь не как в "Квейке" или "Думе", а ближе к авиа или танковому симу, хотя всё равно довольно простое.

Дело в том, что в DOS-версии почти не было текстур, часто там были объекты из залитых полигонов, также не было неба и многих эффектов— прямо полигон для продажи своих ускорителей, где можно почувствовать разницу. И здесь каждая версия предлагает что-то своё. Кстати, считается, что лучшая из них — это PowerVR как имеющая и симпатичную картинку и стабильный фреймрейт, хотя и другие тоже что-то предлагали, и основным его конкурентом был Voodoo.

Компания 3DFX появились в 94-м году и в костяке команды было трое инженеров, перешедших туда из Silicone Graphics. Они уже имели опыт работы над 3D-железом, и примерно понимали, что они делают. В конце 95-го года 3DFX показали свои наработки общественности и многие были удивлены качеством картинки и скоростью работы в 3D. Уже на E3 96-го было анонсировано 15 тайтлов с поддержкой новых ускорителей.

Но 3DFX Voodoo присоединился к гонке ускорителей лишь в октябре 96-го. До этого чипы появились в игровых автоматах, где применялась 3D-графика. Первыми аркадными играми на базе Voodoo стали гонки San Francisco Rush от Атари, хоккей Wayne Gretzky’s и бейсбол Home Run Derby.

Первая карта имела трудное для восприятие, но простое для поиска название – Orchid Righteous. Или "праведная орхидея", что в принципе верно — потому, что орхидеи живут в симбиозе с грибами, как и ускорители с двумерными картами. На борту было 4 мегабайта памяти, из которых два отводилось под текстуры и цена вопроса была 300 долларов. Карта не имела аппаратных декодеров видео, ускорителей 2D, звука или чего-то ещё — Voodoo не предлагал других функций кроме обработки 3D и своего API – Glide.

В комплекте с ней шло восемь наименований. Две полные игры: Mechwarrior 2 и Fatal Racing, и пять демо-версий, или правильнее сказать ограниченных изданий: Descent 2, VR Soccer, Scorched Planet, а также триал-версии Hellbender и Monster Truck Madness от Microsoft. К концу года, через три месяца было анонсировано 30 игр, которые будут поддерживать Glide, и ещё 40 с поддержкой D3D, который карта также понимала.

Voodoo стоил дорого по сравнению с другими акселераторами, но он обеспечивал феноменальную производительность. Причём не только по сравнению у унылыми опусами прошлого года, но он обходил даже серьёзные девайсы на базе PowerVR или Verite. Это не означает, что 3DFX выиграли гонку вооружений за один день. Voodoo занимался только 3D частью, в то время как карты типа S3 Virge обеспечивали всё и сразу. И стоили дешевле. Ощутимо дешевле. И многие ещё не понимали зачем выкидывать 300 долларов на выделенный ускоритель.

Но на первом этапе 3D-революции победили именно 3DFX с замыленнными текстурами, и возможно не лучшей картинкой, но самыми стабильными кадрами в секунду по палате. Они сконцентрировались на 3D-ускорении, выкинув из дизайна карты всё остальное, и геймеры в итоге заметили ощутимый эффект. Достойный конкурент, способный дать бой вуду-магии появился только в 97-м и назывался Riva128. И сделала его компания Nvidia, те самые, что поперхнулись квадратными полигонами. Но это материал для другой истории.

Спасибо за внимание, больше историй от PodcastOGRU на нашем канале в Youtube или их можно послушать в Яндекс.Музыке. Группа Вконтакте для желающих.

#лонг #железо #ретро