Мир Horizon величествен и огромен. В нём можно увидеть множество захватывающих дух пейзажей, которые были бы неполными без бескрайних облаков. Когда сотрудники Guerilla Games только начинали создавать всё это великолепие, они начали задумываться о том, что именно они должны сделать, чтобы повысить его достоверность. Внутренняя команда, занимающаяся обустройством внутиигровой атмосферы, решила, что им следует заполнить небо реалистичными небесами.
Несколькими годами позже авторы перенесли все свои наработки в Horizon Forbidden West, где продолжили их развивать. Теперь, когда к выходу готовится большое сюжетное дополнение Burning Shores, Элой сможет исследовать самое реалистичное небесное пространство, которого когда-либо появлялось в играх.
Подход
«Когда мы думаем о вселенной Horizon, мы представляем себе бескрайние просторы, подобные открытому океану, и как по залитому солнцем небу неспешно гуляют аккуратные белые облачка, исчезающие на каком-то незримом расстоянии», – говорит Эндрю Шнайдер (Andrew Schneider) – главный художник FX в Guerilla Games. «Игры с открытом миром ставят перед разработчиками очень занятные метафорические задачи. К примеру, как нам улучшить впечатления от игры и сделать так, чтобы игрок чувствовал, что находится в среде, которая кажется бесконечной?».
Одно дело – задать вопрос, но совсем другое – разбить его на технические задачи.
В начале 2010-х годов VFX художники начали использовать объёмный рендеринг для отображения облаков в фильмах и анимационных лентах. В играх этот метод практически не использовался, поскольку требовал огромного количества времени и усилий, к тому же сильно сказывался на смене частоты кадров. Однако разработчики знали, что эта технология обладает потенциалом, который изменит правила игры.
С появлением инноваций в аппаратном обеспечении ситуация начала меняться. На презентации PlayStation 4 в 2015 году Эндрю объединил свои усилия с Нейтаном Восом (Nathan Vos) – главным техническим программистом Guerrilla Games. Вместе они разработали высокоэффективную систему объемных облаков для открытого мира, которую можно увидеть в Horizon Zero Dawn. Причудливо детализированные облака обрамляли мир Элой, наполненный надеждой и красотой. Система работала со сменой времени суток и обладала реалистичной анимацией, которая создавала ощущение полностью живого, дышащего мира.
Тогда-то и был заложен фундамент, на котором в дальнейшем будет базироваться Horizon Forbidden West.
Эволюция
В видеоиграх облака – это один из инструментов, способных передать настроение. Как и зелёные поля, прозрачные воды и скалистые утёсы, виднеющиеся на горизонте облака наполняют мир определёнными эмоциями. Чтобы достичь этого, они должны быть чем-то большим, чем просто белыми прядями, витающими над головой у Элой. Им нужно придать движения, разнообразия и чёткости.
«В поисках вдохновения мы обратились к художникам, поддерживающим люминизм – художественное направление, которое было популярно во второй половине XIX века. Одним из последователей этого течения был Альберт Бирштадт (Albert Bierstadt). Он сумел в совершенстве овладеть техниками, которые позволяли отображать реалистичные облака и землю под ними. Чтобы повысить уровень драматизма, он и его коллеги использовали свет и множество мелких деталей».
«Чтобы воссоздать этот эффект в 3D, нам пришлось разработать свой собственный способ моделирования облаков. Для отображения облачных пейзажей в Horizon Zero Dawn мы использовали воксели – блоки, из которых можно создавать объёмные 3D-объекты. Мы потратили большое количество времени и создали симулятор облачного пространства, дабы поэкспериментировать с визуализацией трёхмерных «воксельных» данных в режиме реального времени».
«Но с технологической точки зрения мы опережали своё время», – вспоминает Эндрю. «Аппаратное и программного обеспечение просто не находилось не на нужном нам уровне. В общем, мы остановились на моделировании облаков с помощью особого рендеринга, который по-прежнему выдавал потрясающие результаты, но требовал от нас гораздо больше усилий, чем при симуляции».
Решение состояло в том, чтобы использовать неподвижные слои облаков, вместо отдельных динамичных образований. Однако в Horizon Forbidden West этот процесс пришлось существенно расширить, поскольку у игрока появилась возможность использовать летающие машины для перемещения в пространстве и открытия новых земель.
В сиквеле Эндрю и Нейтан улучшили качество рендеринга базовой системы, которая была задействована в Horizon Zero Dawn. Это дало им возможность реализовать новый тип облаков, похожих на туман, через которые игрок мог бы пролетать на малых высотах. Этот нюанс позволил геймерам испытать благоговейный трепет при первом подъёме в небо, а также почувствовать, как сердце уходит в пятки, когда в небе образуется мощный шторм, застилающий всё небо и напоминающий о себе сверкающими молниями. Иными словами, облака приобрели свой собственный характер, грохоча от атмосферного напряжения.
Новая техническая задача
Разумеется, следующим шагом было внедрение всех запланированных авторами инноваций в Horizon Forbidden West: Burning Shores. Для того, чтобы добиться лучших результатов, команда использовала те самые воксели, о которых говорилось в начале статьи, а также проделала множество других мелких технических улучшений, касающихся практически каждого аспекта этой игры.
«Те облачные системы, которые мы разработали для Horizon Zero Dawn и Horizon Forbidden West, были очень динамичными, поскольку отображали облака не как 3D-объекты, а скорее как некое подобие трёхмерных объектов, созданных из ограниченной 2D-информации. PlayStation 5 способна обрабатывать большие объёмы данных, поэтому после завершения Horizon Forbidden West мы приступили к написанию прототипа воксельного рендеринга облаков, который мог бы соответствовать нашим стандартам качества и фактически позволить игроку летать сквозь высокодетализированные облачные образования».
Достижение баланса между производительностью и качеством, причём не только на земле, но и воздушном пространстве, стало для нас амбициозной задачей. И всё же прототип полностью себя оправдал, продемонстрировал плотные динамичные результаты на больших и малых высотах, что стало возможным благодаря напряжённой работе, а также возросшей мощности PlayStation 5.
Но создание одного единственного облачка не означало, что можно сделать целый облачный ландшафт.
Эндрю создал то, что он назвал «Frankencloudscapes» — большие облачные образования, позволяющие дизайнерам рассматривать небесное пространство в качестве своеобразной песочницы, с которой можно работать и экспериментировать. В результате обычный с виду облака стали одновременно и новым элементом ландшафта, и средой для изучения.
Чтобы выполнить эту работу в масштабах, необходимых для Burning Shores, ударная группа Guerrilla Games принялась за реализацию полётов через облака – это стало настоящим испытанием для производительности игровой системы, поскольку сказывалось на качестве изображения. На этом этапе к Эндрю и Нейтану присоединился Хью Малан (Hugh Malan) – главный технический программист.
Первое препятствие, с которым они столкнулись, было чисто техническим: как обрабатывать огромное количество объемных воксельных данных?
«Мы с Хью долго бились над этим вопросом. Я разработал способ получения воксельных данных с низкой детализацией и добавлением новых деталей во время рендеринга. Тем временем Хью работал над сжатием данных, позволяющим моментально получать доступ к нужной информации прямиком из памяти консоли. В совокупности эти процессы значительно ускорили рендеринг объемных воксельных облаков».
«Однако всё это обладало недостаточно быстрой скоростью», – вспоминает Эндрю. «Самой трудозатратой частью этого процесса был расчёт облачного освещения, что само по себе в крайней степени непросто. Чтобы решить эту проблему, Нейтан создал новый метод рендеринга, который воспроизводился одинаково хорошо, как в режиме визуализации, так и в режиме повышенной частоты кадров».
«Это была одна из тех ситуаций, когда действительно качественная оптимизация давала хороший визуальный результат. Это позволило нам добиться отображения теней, отбрасываемых облаками, и нанести их поверх других облаков, что само по себе повысило реалистичность картинки. На данный момент у нас есть метод визуализации объёмных облаков, которые остаются таковыми не только при взгляде с земли, но и при нахождении непосредственно в самом воздушном пространстве».
Вторая проблема заключалась в поиске баланса. «Инженеры по графике лезли из кожи вон, чтобы сбалансировать качество картинки и производительность игры», – продолжает Эндрю. «Качество обычно сопряжено с большими "затратами" с точки зрения обработки. Таким образом, каждый раз, когда мы делали облака более реалистичными, нам приходилось думать, как сделать так, чтобы они занимали столько же, а иногда и меньше ресурсов, чем могла позволить себе наша облачная система».
Чтобы достигнуть баланса, старший технический программист и графический инженер Джеймс Макларен (James McLaren) написал код, который стал для авторов отправной точкой, поскольку он позволял отобразить работу на оригинальном железе в реальном времени. «Вклад Джеймса был основополагающим, особенно на ранних этапах, так как позволял Guerilla раздвинуть границы в ходе производственного процесса», – вспоминает Эндрю.
В конце концов, кусочки стали складываться в единое целое, чтобы предоставить игроку возможность насладиться полётами в облаках, которые должны стать такими же детализированными и разнообразными, как и находящиеся под ними земли. И всё он сможет увидеть, сидя на спине у своего верного Светокрыла.
Что ждёт игроков на Пылающих Берегах
Направляясь к Пылающим Берегам, Элой столкнётся с массой знакомых и не вещей. Но она также откроет для себя новые способы исследования этого мира.
«Нам было важно сделать так, чтобы игрокам нравилось любоваться красотами этого мира. Чтобы они могли отложить ненадолго свой контроллер и просто понаблюдать за тем, как меняется небо. Облака – это не просто часть пейзажа, но и ландшафт, который можно исследовать отдельно от всего остального. Среди облаков игроки смогут найти свои туннели, пещеры и другие сюрпризы, делающие полёты увлекательными», – рассказывает Эндрю.
«Самое потрясающее во всём этом – это то, что впечатления будут зависеть от выбранного времени суток – всякий раз они будут разными. С течением дня качество и направление света будут меняться, скрывая или, наоборот, демонстрируя взгляду игрока некоторые из этих особенностей, а также меняя ощущения от каждого полёта».
«Я не хочу никому ничего портить, но мы надеемся, что вы не боитесь сверкающих возле вас молний».