Компьютерные игры – флагман в области художественного творчества, цифровых технологий и бизнес-моделей. Это целый ряд продуктов, от простеньких головоломок для смартфонов до масштабных аудиовизуальных интерактивных кинематографичных вселенных. И за достижениями этих продуктов кроются невероятные инновации, предвосхищающие наши фантазии о возможностях современных вычислительных машин.
Несмотря на то, что видеоигры по-прежнему многими воспринимаются как развлечение для подростков, в реальности игровая индустрия стала неотъемлемой частью жизни. Да, видеоигры – это все еще новый сектор, но развивается он в геометрической прогрессии. С малым количеством ресурсов создатели видеоигр достигают удивительных результатов, распространяя культуру и репутацию стран тех или иных проектов за рубежом, превосходя в этом даже кинематограф. Что уж говорить, согласно данным Statista, в этом году число геймеров достигло одной трети от населения Земли – это почти два с половиной миллиарда людей!
Разработка компьютерных игр сочетает в себе самые различные передовые технологии. Если оставить за пределами нашего внимания дизайн, который включает и написание сценариев, и музыку, и изобразительное искусство вкупе с анимацией, то центральными элементами индустрии станут разработка программного обеспечения, создание виртуальной реальности и развитие искусственного интеллекта. Видеоигры прошли долгий путь с тех пор, как в 1980-х они стали частью массовой культуры, и некоторые удивительные достижения в технологиях производства сделают будущее еще фантастичнее.
Хоть искусственный, но интеллект
Человеческий мозг часто сравнивают с процессором. По тому же принципу искусственный интеллект (ИИ) можно назвать мозгом видеоигры. Если вы хотя бы раз пробовали виртуальные развлечения, то абсолютно точно сталкивались с ИИ: он управляет соперниками на трассе в гоночном симуляторе, многочисленными злодеями в аркадном шутере и вражескими армиями в стратегии реального времени. Впрочем, он способен и на большее.
Игровой ИИ – это целый набор программных методик, которые используют для создания иллюзии разума у неигровых персонажей. Он включает в себя алгоритмы теории управления, робототехники, компьютерной графики и информатики. Посредством машинного обучения учится и анализирует информацию в виртуальной среде, чтобы приблизиться к человеческому поведению. И в современных игровых проектах ему это успешно удается.
В игре Middle-Earth: Shadow of Mordor, выпущенной в 2014 году студией Monolith Productions, большую популярность снискала система Nemesis. Она превратила монстров, населяющих виртуальное Средиземье, в по-настоящему опасных противников за счет создания искусственной социальной памяти. Враги эволюционируют после каждой встречи с игроком, запоминают его и реагируют с оглядкой на то, что игрок делал раньше. Игра умело убеждает в том, что враги думают не заранее записанными алгоритмами, а на другом, личном уровне – затаивают обиды, предают или мстят. Более того, виртуальный мир живет своей жизнью и продолжает функционировать даже без участия игрока.
В игре Alien: Isolation от студии Creative Assembly, вышедшей в том же году, необычные методы реализации ИИ применялись для симуляции поведения легендарного космического чудовища – Чужого. Характер пришельца зависит от заранее прописанного дерева шаблонов, но изначально ему доступна лишь малая часть возможных вариантов. Однако чем больше игрок проводит времени в Alien: Isolation, тем более разнообразными становятся поведенческие черты Чужого. Благодаря этому создается стойкое впечатление, что монстр учится на собственном опыте и на поступках игрока, а это способно с каждым разом все больше шокировать и удивлять.
В наши дни искусственный интеллект применяют не только для имитации человеческого поведения внутри игр, но и для создания самих игр. Алгоритмы ИИ позволяют существенно повысить качество графики и естественность различных объектов и процессов: толп людей, потоков транспорта, стад животных, погодных условий. Разработчики игры Cyberpunk 2077 использовали нейросеть JALI для того, чтобы губы персонажей всегда двигались в соответствии с тем, на каком языке они говорят: даже если игрок поменяет языковые настройки, люди в игре по-прежнему будут естественно произносить реплики. Компания Ubisoft использует ИИ, чтобы сглаживать анимации движения. Технология Learned Motion Matching делает плавными переходы из одной анимации в другую, благодаря чему картинка в игре становится более кинематографичной. При этом памяти требуется в несколько десятков раз меньше, чем было необходимо до изобретения и внедрения этой технологии. Это позволяет разработчикам игр создавать особенно сложные интерактивные сцены с множеством уникальных взаимодействий.
А в 2020 году искусственный интеллект под названием GameGAN полностью воссоздал знаменитую игру Pac-Man всего за четыре дня – с нуля, без доступа к коду игры, просто наблюдая за игровым процессом. Это ли не чудо прогресса?
Как работает матрица
На языке разработчиков движок – это программа-инструмент, которая позволяет создавать игры без долгого написания кода. Она содержит все необходимые элементы, чтобы упростить работу над игрой и при этом добиться фотореалистичной графики. Сама подбирает необходимые параметры для объектов внутри игры, рассчитывает результаты взаимодействий с игроком и применяет законы физики, а также предоставляет авторам удобный интерфейс для редактуры. При должном умении и большом желании с помощью хорошего движка можно создать свой игровой шедевр даже в одиночку.
В декабре 2021 года вышла в свет техническая демоверсия игры под названием The Matrix Awakens производства студии Epic Games, которая показала, что новый игровой движок Unreal Engine 5 может творить настоящие чудеса. В этой демоверсии игроку предоставляется возможность не только гулять по большому виртуальному городу, но и мгновенно менять время суток, уровень городского трафика и плотность потока пешеходов. В виртуальном городе более 7 тысяч зданий, 260 км дорог и 512 км тротуаров, 45 тысяч припаркованных машин и 17 тысяч автомобилей на дороге. Общая площадь города – 15,79 кв. км. Заядлых игроков, следящих за новинками индустрии, эти цифры могут и не впечатлить, но настоящее чудо не в количестве объектов, а в том, что все это рендерится (то есть генерируется в реальном времени) сразу и целиком – даже те участки, которые игрок в данный момент не видит. Абсолютно все сцены в игре, даже вступительные ролики с фотореалистичными персонажами, воссозданные по первому фильму кинофраншизы, – все это не записано заранее, а буквально рождается в игровой приставке за доли секунд.
Искусственный интеллект обрабатывает разом все движения в городе: все 17 тысяч машин едут в реальном времени, тормозят на перекрестках, подчиняются указаниям светофоров, не возникают из ниоткуда и не пропадают в никуда. То же самое относится к пешеходам, которые создаются автоматически программой MetaHuman. В демоверсию заложено 35 тысяч уникальных обликов, поэтому, прогуливаясь по виртуальной улице, вы не встретите ни одного повторяющегося лица.
Раньше игровые движки демонстрировали свои способности в тщательно срежиссированных видеороликах. Разработчики использовали все доступные вычислительные мощности, чтобы показать зрителям невиданную доселе графику. На деле приходилось ждать несколько лет, прежде чем реальные игровые продукты смогли радовать игроков желанной картинкой. Годы разработок уходили на то, чтобы с этим движком справлялись не только могучие серверы, но и обычные пользовательские компьютеры и игровые приставки. The Matrix Awakens поломала эту парадигму, и возможности современной компьютерной графики пользователи смогли оценить сразу, на собственных мониторах с геймпадом в руках.
Новейшие технологии этого движка – системы Lumen и Nanite. Первая – это полностью динамическое глобальное освещение, которое в реальном времени подстраивается под конкретную игровую ситуацию и любое изменение положения источников света. Если лампочка в игре освещает стены, то свет, отраженный от этих стен, тоже освещает другие объекты, как в реальном мире. Днем на виртуальной улице источником света является солнце, а ночью – каждое светящееся окно дома. Освещение получается настолько честным, что разработчикам в некоторых сценах приходится применять техники из кинематографа. Например, устанавливать светоотражающий экран напротив лица «актера», которого нужно подсветить.
Вторая система Nanite – это виртуализированная геометрия на основе микрополигонов, которая исключает влияние сложных сцен на процессор и видеокарту. Система заметно упрощает создание фотореалистичных уровней и снижает нагрузку на художников. Качество и детализация при этом не только сохраняются, но и достигают кинематографического уровня.
Завершающим штрихом стал тот факт, что The Matrix Awakens создавалась усилиями 50 разработчиков в течение года. Это очень короткий срок по меркам игровой индустрии. При этом половина сотрудников занималась исключительно программным кодом. По заверениям создателей, сейчас, когда у них появился опыт работы с новым движком, они справились бы с подобной задачей всего за несколько месяцев и с вдвое меньшим составом.
Синергия возможностей
Центральную трибуну, на которой зритель сталкивается с возможностями современных медиатехнологий, сейчас делят видеоигры и кино, и кинематограф уже значительно меняется под влиянием своего интерактивного собрата. Режиссеры высокобюджетных фильмов и сериалов используют новые техники, позволяющие добиться удивительных спецэффектов на экране, при этом упростив работу над их созданием.
Например, на съемках сериала «Мандалорец» для создания фонов за актерами использовался не набивший оскомину хромакей (зеленый экран, который обычно на этапе постпродакшна программно заменяется на анимированные пейзажи), а большие LED-экраны. Фактически это светодиодные стены, на которых в режиме реального времени отображались проекции всех деталей окружения. За обработку изображений отвечал движок Unreal Engine 4. Он отслеживал любое движение камеры и сдвигал изображение, имитируя реальный эффект параллакса. Таким образом, не только сократилось время работы над фонами, но и появилась возможность вносить в них правки прямо во время съемочного процесса, за несколько минут: в любой момент можно было поменять время суток или добавить фону недостающих объектов. Стоит ли говорить, что это позволило значительно сэкономить на производстве реквизита. Более того, актерам не приходилось притворяться, что видят какую-то деталь окружения – они видели ее на самом деле и реагировали соответствующим образом. А еще изображение с экранов натурально отражалось от блестящих поверхностей вроде очков и преломлялось на стекле, если оно использовалось в реквизите. Такой процесс очень напоминает классические методы комбинированной съемки, но исключает свойственные ему недостатки вроде несовпадения деталей, теней от съемочной группы или отсутствия глубины кадра.
На съемках фильма «Король лев», фотореалистичного ремейка диснеевского мультфильма, все сцены изначально создавались прямо в виртуальной реальности, чтобы во время настоящих съемок команда могла опираться не на раскадровки, а на готовые анимации с заранее выставленными светом, цветокоррекцией и операторскими приемами. Режиссеру фильма Джону Фавро не требовалось подолгу искать общий язык с создателями визуальных эффектов: вся графика уже была перед глазами, максимально наглядно. Этот опыт окончательно убедил киноиндустрию в эффективности подхода.
Полностью статья была опубликована в журнале «Человек и мир. Диалог», № 2(7), апрель – июнь 2022.
