30 лет назад, в 1992 году, разработчики из id Software впервые представили Wolfenstein 3D на персональных компьютерах. Никто тогда не предполагал, что это не только представит серию игр Wolfenstein, но и запустит цепочку игровых движков. Эти движки тесно связаны с будущими сериями Doom и Quake от id Software и известны своими достижениями в графическом рендеринге.
Абсолютно верно, наша дискуссия сосредоточена на движке id Tech, и с выходом Doom: The Dark Ages мы перешли к восьмой версии. Хотя игровые движки охватывают гораздо больше, чем просто визуальные эффекты, неоспоримо их графические возможности значительно способствовали известности id Tech.
Давайте совершим путешествие по различным версиям знаменитого игрового движка и начнем с первой игры, которая его использовала, выделив ее уникальные особенности. Также кратко рассмотрим игры других разработчиков, которые адаптировали id Tech для своих проектов.
id Tech 0 | Wolfenstein 3D (1992)
В год 1992-й кодирование для id Software было возложено на команду из трех человек: Джона Кармака (он отвечал за графику и runtime код), Джона Ромеро (он работал над инструментами для разработки игры) и Джейсона Блоховяка (который занимался подпрограммами). Вместе они разработали то, что позже будет признано id Tech 0, хотя в тот момент это называлось просто ‘движком Wolfenstein 3D’.
В те времена я не просто погружался в любую 3D игровую кодировку; нет, я выбрал довольно нетрадиционный подход — трассировку лучей методом. Во многих аспектах она схожа с продвинутой трассировкой лучей, которую используют сегодня в самых современных играх, но позвольте мне сказать, вычислительные мощности игровых систем ’90-х были далеко не такими, как у нас сейчас. Поэтому приходилось оставаться простым с трассировкой лучей.
В классической игре Wolfenstein 3D процесс визуализации начинается с создания потолком и полом как двух сплошных цветов методом заливок. Затем прослеживается или ‘перемещается’ по одной линии пикселей для каждой вертикальной строки пикселей, что соответствует 1920 линиям (или лучам) при разрешении 1080p. Для сравнения, в 1992 году использовалось около 320 лучей, что значительно меньше того количества, которое мы имеем сегодня!
Каждый луч исследует двумерное представление нашего мира, перемещаясь до встречи с объектом, таким как стена или дверь. По мере того, как далеко прошел луч, определяется и корректируется размер объекта для создания иллюзии глубины. Кроме того, немного сложной математики применяется для исправления перспективы объектов, чтобы они не казались искаженными, подобно тому, как изображения могут выглядеть при просмотре через объектив рыбий глаз.
После завершения всех операций движок переходит к затенению и текстурированию пиксельного столбца, а затем переходит к следующему лучу. После того как все процессы завершены, такие элементы, как враги, боеприпасы и пища, отображаются в виде 2D спрайтов.
Если вы хотите глубже изучить тонкости его функционирования, я рекомендую ознакомиться с книгой «»Wolfenstein 3D Game Engine Black Book»
Технология известная как Id Tech 0 использовалась несколькими другими создателями, среди которых наиболее известным является компания Apogeе Software. Она разработала игру Rise of the Triad, которую мы считаем достойной сыграть хотя бы один раз.
id Tech 1 | Doom (1993)
В игровые дни ’93 года меня поразила инновационная работа Джона Кармака над Doom, сиквелом легендарной игры Doom. Видите ли, он усовершенствовал метод улучшенного рендеринга, который изначально разработал для SNES-версии Wolfenstein 3D. Вместо использования лучевого кастинга для определения того, что нужно отображать, движок этой игры (id Tech 1) обрабатывал все с помощью умной структуры под названием BSP дерево или двоичное пространственное разбиение дерева. Это обеспечило более плавный и эффективный рендеринг, подняв игровой процесс на новый уровень!
Подобно своему предшественнику, уровни Doom имеют двумерные сетчатые дизайны. Для разбиения этих карт на быструю структуру данных используется алгоритм BSP (Binary Space Partitioning), что позволяет быстро вычислять видимость объектов.
В этом методе изначально рисуются вертикальные структуры, такие как стены и двери, путем обхода дерева BSP (Binary Space Partition). За этим следуют все горизонтальные поверхности, включая полы и потолки, которые не были отображены на ‘вертикальной’ стадии. Далее добавляются 2D спрайты для создания игрового окружения с элементами вроде монстров, оружия и боеприпасов. И наконец, применяется головной дисплей игры (HUD) для завершающего штриха.
В том же ключе, что и Wolfenstein 3D, Фабьен Санглард написал исключительный анализ процесса создания Doom и принципов работы его движка. Если вас интересует детальное использование BSP в игре, то книга «Doom Game Engine Black Book» является обязательным чтением.
Влияние игры «Doom» на игровой мир огромно и недооценить его сложно. Она не только сформировала жанры и дизайн игр, но также послужила основой для других разработчиков, которые лицензировали её движок для создания чрезвычайно успешных проектов. Хотя движки «Wolfenstein 3D» и «Doom» использовались в ограниченном количестве других тайтлов, последний сыграл ключевую роль в создании захватывающих игр «Heretic» и его сиквела «Hexen».
Но всё действительно изменилось к следующей большой игре id Software.
ид Тех 2 | Кваке (1996) | Кваке 2 (1997)
Из-за ошеломительной популярности Doom было сложно превзойти его достижения. Тем не менее Quake, выпущенный в 1996 году, оказал столь же сильное влияние. Значительным фактором успеха стала инновационная игровая движок, разработанный Кармаком и его командой, id Tech 2, который включал совершенно новую систему рендеринга.
Вместо использования плоских карт, которые кажутся только трёхмерными, движок Quake обрабатывал все объекты в действительно трехмерной манере, подобно тому, как это делают современные игры сегодня. Для создания этих 3D-окружений он использовал массивы вершин для генерации полигональных сеток. Затем движок трансформировал и освещал эти сетки перед тем, как преобразовать их в пиксели на экране.
Текстуры добавляются к каждому полигону во время одного этапа рендеринга, за которым следует смешивание предварительно подготовленных карт освещения в последующем проходе.
Итогом стало пространство, в котором можно было наблюдать и перемещаться во всех направлениях, так как поверхности больше не ограничивались строго вертикальными или горизонтальными. Предвычисляемые карты освещения эффективно передавали впечатление естественного света и тени — весьма впечатляюще для 1996 года!
1997 года Quake 2 использовал обновленную версию движка id Tech 2, имеющую значительные улучшения по всем направлениям. В частности, он применял OpenGL API для рендеринга, что повышало как графическую точность, так и производительность на совместимых видеокартах.
Может быть, то, что действительно отличало движок, было тем фактом, что многие другие разработчики решили лицензировать его и использовали для создания некоторых исключительных игр. Такие игры, как Hexen 2 и Heretic 2, Maliice, SiN, Kingpin, Soldier of Fortune и Anachronox были впечатляющими по-своему, но Half-Life действительно затмила всех.
Без сомнения, Valve внесла значительные изменения в id Tech 2 для своего шедевра, разработав также уникальные инструменты и дополнительные функции. Но возникает вопрос: смог бы Half-Life достичь такого уровня совершенства без существования изначально id Tech 2?
id Tech 3 | Quake 3 Arena (1999)
Вместо того чтобы сосредоточиться на Дум, id Software решили уделить внимание многопользовательскому геймплею для Quake 3 Arena в 1999 году. Однако Джон Кармаком не отказался от стремления улучшить графические возможности; вместо этого он продолжил выводить их на беспрецедентные уровни.
На начальных этапах движок игры Quake 3 Arena еще не был назван id Tech; тем не менее, он принес значительные улучшения в графику. К таким усовершенствованиям относились гладкие кривые поверхности, создаваемые с помощью сплайнов, продвинутые визуальные эффекты благодаря шейдерам и быстрая функция обратного квадратного корня, которая ускорила процесс рендеринга.
Первоначально разработчики столкнулись с проблемой в 3D-полигональных играх — поверхности отображались округлыми вместо угловатыми. Эта проблема была решена путем использования Béziez-патчей для разбиения (тесселяции) меша на множество меньших треугольников. В совокупности эти маленькие треугольники создают иллюзию изогнутой поверхности.
Современные видеокарты могут обрабатывать миллиарды треугольников в настоящее время, что стало значительным шагом вперед для создания все более реалистичной графики на приемлемых скоростях воспроизведения в прошлом. Однако даже самый мощный игровой комплект будет испытывать трудности с максимальным разрешением и настройками графики для игры Quake 3 Arena.
Система шейдеров в Quake 3 Arena заложила основу для современных игровых шейдеров. В отличие от простого применения базовой текстуры и карты освещения к полигону, этот движок использовал небольшие скрипты для определения характеристик поверхности. Эти скрипты содержали детали о текстурах, режимах смешивания, объёмах, эмиссионной способности и даже указывали аудиофайлы, которые должны воспроизводиться при взаимодействии игрока с поверхностью.
Хотя Кармаком не был создан сам метод, его инновационный подход к вычислению обратного квадратного корня числа (что эквивалентно 1 делённому на квадратный корень из некоторого значения) принёс ему признание в программистских сообществах благодаря своей исключительной эффективности и скорости.
Действительно, Id Tech 3 продемонстрировал свою мощь благодаря огромному количеству игр, созданных на его основе, которые можно назвать настоящим звездным составом в игровой индустрии. Например, было выпущено два шутера Star Trek: Elite Force, две игры серии Medal of Honor, оригинальный Call of Duty, обе части серии Star Wars Jedi Knight, продолжение Soldier of Fortune, Return to Castle Wolfenstein и Alice от American McGee. Однако для следующего крупного проекта id Software решили вернуться к старой любимой игре.
id Tech 4 | Doom 3 (2004)
В 2004 году состоялся дебют игры Doom 3, и вновь компания id Software представила передовой движок — id Tech 4, чтобы значительно повысить качество графики до невиданных ранее высот. Текстурная технология в этой игре значительно продвинулась вперёд, позволяя использовать нормальные карты и карты блеска для улучшения деталей поверхности.
Вместо этого рендерер в Doom 3 вычислял освещение для каждого отдельного пикселя вместо простого окрашивания углов треугольников (вершин) и последующего смешивания цвета по всей полигоне.
Помимо использования трафаретных буферов для теней, Doom 3 отличился исключительной графикой благодаря своему попиксельному освещению. Тем не менее, общая производительность игры была менее впечатляющей.
Проще говоря, первая игра Doom предлагала быстрые и интенсивные действия, тогда как Doom 3 двигался более размеренно, сочетая экшн с элементами выживания. Однако из-за использования буферных трафаретов и продвинутых методов освещения обе игры требовали самых современных графических процессоров (GPU). Это означало, что многие старые системы не могли справиться с игрой, а даже высокопроизводительным GPU было сложно обеспечить плавный игровой процесс.
По сравнению с ареной Quake 3, не многие студии разработки игр выбрали использование id Tech 4 и даже встретили критику со стороны других разработчиков. Тем не менее, несмотря на меньший уровень популярности, это привело к созданию таких заметных игр как Quake 4, первая часть Prey, Enemy Territory: Quake Wars и Briink (которую несколько недооценили).
Спустя пять лет после релиза Doom 3 компания id Software была выкуплена компанией Zenimax Media, которая также владела Bethesda Softworks. С этого момента движки id Software использовались исключительно их собственной студией и другими студиями под управлением Zenimax Media.
Игровой движок Doom 3 также стал последним, исходный код которого id Software выпустила.
id Tech 5 | Rage (2011)
В 2011 году компания id Software представила новый движок под тем же названием вместе с абсолютно новой игровой интеллектуальной собственностью. Игра, названная Rage, работала на движке id Tech 5 (ранее известные двигатели были впоследствии переименованы аналогичным образом). Заслуживающим внимания элементом в её рендеринге была технология MegaTexture.
Термин «pdf предупреждение» напрямую не связан с предоставленным объяснением и возможно был включен в исходный текст как предупреждение о доступе к дополнительным ресурсам.
Преимуществом здесь является то, что id Software могла создать единый рендерер, который функционирует одинаково на всех аппаратных платформах. Однако при запуске было множество багов и проблем с рендерингом, но когда всё работало стабильно, качество текстур превосходило многие PC-игры того времени.
Было выгодно то, что id Tech 5 был оснащен множеством графических улучшений, таких как мягкие тени, HDR-рендеринг, объемное освещение, отражения в пространстве экрана, глубина резкости и размытие движения. В частности, Zenimax Media привлекло двух своих разработчиков для работы с id Tech 5.
МашинеГеймс разработала ребуты Вольфенштейн: Новый Орден и Вольфенштейн: Старая Кровь, в то время как Танго Геймворкз создала всю серию Эвил Уэндин. Однако они значительно переработали id Tech 5 для второй части серии Эвил Уэндин.
2013 год ознаменовался уходом Джона Кармака из id Software, что сделало его последним участником первоначальной команды, покинувшим компанию. Он принял решение присоединиться к Oculus VR, где внес значительный вклад в развитие технологий виртуальной реальности, уделяя внимание как аппаратному обеспечению, так и программным аспектам.
id Tech 6 | Doom (2016)
Вместо выбора традиционного подхода, принимая во внимание устоявшуюся репутацию франшизы, id Software решила сделать смелый шаг. В 2016 году они вернули DOOM, причем не только с привычной внешностью, но и с исключительным движком, который заставил игру ощущаться как ад на земле.
Во время своего пребывания в id Software Джон Кармак погрузился в использование трассировки лучей и вокселей для следующей версии id Tech. После его ухода команда предпочла сохранить традиционный рендерер на основе полигональной сетки с использованием стандартных техник растеризации, что привело к созданию id Tech 6.
При их дальнейшем использовании мегатекстуры были усовершенствованы для повышения качества и в сочетании с широким спектром современных методов рендеринга переработанный Doom мог похвастаться впечатляющим визуальным оформлением, при этом демонстрируя плавную производительность.
Кроме того, игра могла похвастаться несколькими новыми методами, среди которых был временной антиалиасинг (TAA). Хотя этот метод не являлся абсолютно новым, id Tech 6 впервые применил супсэмплинг данных движения для устранения проблем мерцания и размытия, обычно связанных с TAA.
Хотя кажется, что id Tech 6 внесла минимальные изменения в область рендеринга, при ближайшем рассмотрении графики в игре Doom (2016), проанализированные Адрианом Куррежем, видно скрытую сложность и запутанность. К сожалению, id Tech 6 была использована еще только дважды, оба раза MachineGames для Wolfenstein: The New Colossus и Wolfenstein: Youngblood. Важно отметить, что Youngblood позже был обновлен для поддержки технологии RTX от Nvidia; однако, поскольку это была ранняя реализация трассировки лучей, компромисс производительности не казался пропорциональным достигнутым результатам.
id Tech 7 | Doom Eternal (2020)
В конце 2010-х годов игра Doom Eternal от id Software получила значительные обновления для своего движка id Tech 6. Они заменили код OpenGL на настройку, эксклюзивную для Vulkan, и также устранили использование мегатекстур.
В настоящее время Id Tech функционирует как высокопроизводительный многозадачный движок с несколькими потоками, работающими одновременно вместо использования одного потока для рендеринга. Эти потоки отвечают за различные задачи: управление шейдерами, загрузку ресурсов (геометрия и текстуры) и декомпрессию данных.
Конечный продукт представляет собой игру с заметно более высоким уровнем детализации по сравнению с предшественником, улучшенным реализмом освещения и теней, а также множеством частиц для взрывов и кровавых эффектов. Примечательно, что она работает быстрее чем id Tech 6.
Примерно через год после релиза для Doom Eternal было выпущено обновление, позволяющее совместимость с Nvidia’s DLSS — технологией масштабирования и генерации кадров на основе ИИ — а также отражения с трассировкой лучей, что обеспечило точное отражение окружающего пространства всеми игровыми поверхностями.
В игре ‘Indiana Jones and The Great Circle’, которая является единственной игрой, использующей id Tech 7 помимо других, трассировка лучей применялась исключительно для управления освещением и тенями. Вероятно, эта технология проложила путь к следующей версии id Tech.
MachineGames снова участвовали в разработке этой игры.
Технология id Tech 8 | Doom: Темные века (2025)
Таким образом, мы приходим к игре ‘Doom: The Dark Ages’, созданной на движке id Tech 8 — предшественнике движка игры ‘Doom’ 2016 года, обогащенному графическими усовершенствованиями, подобными тем, что были использованы в версии MachineGames для ‘Индианы Джонса’.
Используя трассировку лучей в большом объеме и поскольку нет резервной системы шейдеров для GPU без поддержки трассировки лучей, неудивительно, что id Tech 8 не работает так же быстро как его предыдущая версия. Однако, учитывая обстоятельства, она демонстрирует довольно плавное общее выполнение.
Мы продолжаем собирать информацию о внутренней работе id Tech 8, поскольку id Software не раскрыла много деталей о своем последнем движке, но было подтверждено, что обновление для Doom: The Dark Ages скоро выйдет с поддержкой трассировки пути.
Как преданный геймер, могу поручиться за эту технику трассировки лучей, которая обеспечивает наиболее реалистичное освещение, тени, зеркальные отражения и даже преломления. Однако любой опытный PC-геймер подтвердит факт того, что требования к аппаратному обеспечению для этой визуальной магии очень высоки!
Конечно, это означает что повышение разрешения и возможное создание кадров станет критически важным, а также указывает на то, что id Software должна отдать приоритет разработке лучшего алгоритма удаления шума в id Tech 8.
Тёмные века медленнее, чем Doom 2016 и Eternal. Частота кадров может быть не такой критичной, но учитывая историю создания высокоэффективных движков id Software, мы считаем, что стоит включить трассировку пути.
Если у вас есть подходящее железо на ПК, конечно!
Что нового в технологии id?
Понятно, что нового двигателя Id Tech мы не получим до конца этого десятилетия, поскольку они обычно выпускают один каждые четыре-пять лет. Этот временной интервал предполагает появление как минимум двух поколений графических процессоров. Сравнивая сегодняшние GPU с теми, которые были выпущены в 2020 году, можно делать обоснованные предположения о том, какие функции и улучшения предложит Id Tech 9.
Проще говоря, новейшие процессоры AMD и NVIDIA улучшают производительность и качество изображения за счет использования методов искусственного интеллекта, таких как апскейлинг, создание кадров и шумоподавление. Но Nvidia пошла дальше с выпуском серии RTX 50, внедрив нейронный рендеринг — концепцию, которая использует AI для улучшения графического рендеринга.
Примерно пять лет назад AMD выпустила первую серию своих графических процессоров с поддержкой трассировки лучей — Radeon RX 6000, в то время как Nvidia представила вторую итерацию своих чипов RTX, особенно серии 30. В то время ещё не существовало технологий типа генерации кадров или AI-управляемого сглаживания шума. Концепция нейронного рендеринга всё еще находилась на ранних этапах исследования как тема научных исследований.
К 2030 году вполне вероятно, что id Tech 9 будет использовать технологии искусственного интеллекта для улучшения реализма и качества графики, сохраняя при этом оптимальную производительность. В будущем игры Doom или Quake могут включать постоянную трассировку пути, возможно с добавлением масштабирования.
Независимо от того, что мы в итоге получим, богатая история графических требований к разработке игр компании id Software гарантирует нам впечатляющий визуальный опыт.
Хотя движок Id Tech может не находиться на переднем крае инноваций в современных технологиях рендеринга, поскольку его методы уже использовались ранее, он остается исключительным по уровню оптимальной производительности.
Ну и сколько игровых движков ты бы назвал этим словом?
Смотрите также
- Список филлеров Наруто и Наруто Шиппудена: все эпизоды, которые можно пропустить.
- Лучшие слайдеры NHL 25 и как их использовать
- Проверьте вступительную анимацию NTE «HypervorTex перед бурей»
- Обзор MSI MAG X870 Tomahawk WiFi
- Читы Stardew Valley: каждый необходимый вам чит-код, никаких модов не требуется.
- Полная аудиокнига Onyx Storm: Empyrean уже вышла в свет и предоставляется скидка 41 доллар на 3 месяца Audible.
- В последнем выпуске июня DLC «Industrial Wonders» для игры Railway Empire 2 добавляет три новых озвученных сценария и многое другое.
- Все персонажи, классы и способности Elden Ring Nightreign
- Dune: Awakening меняет свой эндгейм в ответ на жалобы игроков: «Наша цель не заставить игроков PvE взаимодействовать с системой PvP, которая может их не интересовать»
- Обзор BenQ X3100i: «лучший друг геймера»
2025-05-30 18:06