Valve Corporation

Steam

Source

Движок Source, компании Valve, использовался для создания Half-Life 2. В данный момент на этой технологии строятся игры: «Vampire: The Masquerade — Bloodlines» от Troika и еще не названная RPG от Arkane.

Source обладает значительными преимуществами по нескольким ключевым аспектам разработки игр: анимация персонажей, продвинутый AI, реалистичная физика и шейдерный рендеринг.

Система анимации Source позволяет создавать выразительных персонажей с бесконечной гаммой эмоций на лице, что позволяет им донести до вас сообщение, не сказав ни слова. В дополнение к этому персонажи владеют одним из наиболее продвинутых AI, что делает их крайне умелыми союзниками и врагами.

При помощи движка с легкостью можно создавать красивые и реалистичные миры, реагирующие на ваше присутствие. Это позволит разработчикам отойти от создания скриптовых сценок, которые были стандартом для игр прошлого поколения и открыть двери для создания игр абсолютно новых стилей.

Source содержит в себе сложный сетевой код, обеспечивающий поддержку для 32 игроков по LAN и Internet и содержит в себе полный набор инструментов для левел-дизайна, анимации персонажей, создания демок и многого другого.

Визуализация

• шейдеры версии 2.0 (и ниже), бамп-маппинг, динамически изменяемый уровень детализации (LOD) моделей и мира
  
• пользовательские шейдеры, написанные на шейдерном языке высокого уровня (High-Level Shader Language)
  
• кубическое текстурирование среды
  
• динамический свет, вертексное освещение, карты освещенности, множество типов освещения, например: мигание, пульсирование и т. д.
  
• высоко-динамический диапазон освещения
  
• вода с отражением и эффектом Френеля
  
• продвинутая система управления частицами, способная создавать спрайты и модели
  
• технология «Projected Shadows» позволяет присутствовать большему числу персонажей в сцене
  
• объекты, блокирующие видимость
  
• открытые/закрытые пространства
  

• деформируемые поверхности
  
• «трехмерное небо» расширяет горизонт и добавляет параллакс на удаленных объектах
  
• динамически просчитывающаяся органика (трава, деревья и т. д.)
  

• подразделенные поверхности, диффузные и зеркальные отражения
  
• эффект отраженного света в реальном времени
  
• эффекты: частицы, лучи, объемный дым, искры, кровь, эффекты окружающей среды такие как туман и дождь
  
• масштабируемость

• поддержка DirectX6 — DirectX9 оборудования
  

Система материалов

• взамен традиционных текстур, Source работает с наборами материалов, которые определяют из чего сделан объект, какая для него нужна текстура. Материал определяет, как объект разламывается при разбивании, как он будет звучать при разбивании или волочении по другой поверхности, и какая у объекта масса и плавучесть. Эта система намного более гибкая по сравнению с любой системой основанной только на текстурах
  
• материалы могут взаимодействовать с объектами или NPC. Например, такие материалы как грязь или снег заставляют машины скользить, терять управление
  

Сетевой код

• код, проверенный временем и игроками по всему миру
  
• одновременная поддержка LAN игр и игр через Интернет
  
• анализ прогноза для интерполирования попаданий/столкновений
  
• оптимизация задержек и потерь больших пакетов для соединений 56к
  

Продвинутые персонажи

• живые и разнообразные персонажи
  
• реалистичные глаза
  

• фокусировка глаз на игроке/объекте, а не просто пустой взгляд в никуда
  
• правильное строение глаза, для реалистичного отражения в глазах
  

• симуляция мускулатуры, которая обеспечивает эмоции, речь и язык тела
  
• речь, не зависимая от языка, персонажи могут естественно говорить на многих языках
  
• система анимации, основанная на костях и скелетах
  
• многоуровневая система анимации позволяет конструировать сложные анимации из нескольких кусков
  

Физика

• мир более интерактивен и реалистичен
  
• звуки и графика являются последствием физики мира
  
• компьютерные персонажи могут взаимодействовать с объектами, обладающими физическими свойствами
  
• веревки/кабеля, машины, системы натяжения, физика «тряпичной куклы»
  
• может меняться при создании уровней
  
• кинематически анимированные объекты, которые следуют траекториям костей
  
• настраиваемые физические процессы
  
• транспортные средства
  

• колеса скользят и пробуксовывают
  
• реалистичные амортизаторы с пружинами на каждом колесе
  
• реалистичный наклон во время ускорения/замедления и поворотов
  
• индивидуально настраиваемые параметры, такие как: мощность, сцепление, максимальная скорость, скорость передачи, материал шины, трение шины, напряжение/расслабление пружин и т. д.
  
• несколько игроков в машине в сетевом режиме
  
• поддержка режима «воздушной подушки» (для быстрой симуляции)
  

Продвинутый искусственный интеллект

• система ввода/вывода позволяет дизайнерам уровней контролировать AI
  
• сложная навигация: персонажи могут бегать, летать, прыгать, приседать, использовать ступеньки и лестницы, закапываться
  
• искусственный интеллект воспринимает окружающий мир используя зрение, слух и нюх
  
• искусственный интеллект самостоятельно определяет статус враг/друг
  
• боевой интеллект позволяет персонажам работать вместе, знать, когда наступать, отступать, прикрывать огнем и т. п.
  

Звук

• 5.1 трехмерный звук, поддержка 4-х колонок
  
• высококачественное 3D окружение
  
• собственный обработчик сигналов программного обеспечения
  
• автоматический цифровой обработчик сигналов, основанный на геометрии среды
  
• декомпрессия ADPCM
  
• 16-bit 44KHz, стерео цифровые данные со всеми функциями
  
• mP3 декомпрессия (требует лицензии Miles)
  
• поддержка аудио потока на любой волне
  
• совмещение wav-файлов в реальном времени
  
• готовые эффекты Доплера для звуковых файлов
  
• готовые эффекты дистанций для звуковых файлов
  

Пользовательский интерфейс

• браузер серверов: показывает все активные игровые сервера и позволяет игроку выбирать, на каком из них играть. Игроки могут фильтровать и сортировать списки серверов для ускорения выбора сервера
  
• «Friends» — интерфейс для мгновенного обмена сообщениями с друзьями: позволяет игрокам общаться друг с другом, как в игре, так и вне игры и присоединяться к играм своих друзей. Используя эту функцию, можно точно определить на каком сервере играют ваши друзья и легко присоединиться к их игре
  
• графический пользовательский интерфейс: настраиваемый интерфейс, имитирующий работу с окнами, визуализируемый самим движком, как в игре, так и вне игры. Интерфейс платформо-независим и является Unicode совместимым, для легкой локализации
  

Программирование

• весь код написан в C/C++, с использованием Visual Studio 6.0. Новые классы легко и быстро выбираются из существующих базовых классов
  
• встроенная система мониторинга производительности
  
• встроенная в движок система измерения скорости графики
  
• модульный дизайн кода (используя DLL) позволяет легко обновлять компоненты ядра или менять код
  
• шейдеры Dx9 все написаны на шейдерном языке высокого уровня (HLSL)
  

Инструментарий

• лицевой постановщик
  

• инструмент для создания речи и эмоций
  

• редактор Hammer
  

• WYSIWYG редактирование
  
• создание брашей мира
  
• редактор ландшафта
  
• возможность помещения детализированных моделей мира и NPC
  
• установка навигационных точек/путей для NPC
  
• установка триггеров, связанных брашей, логики и т.д.
  
• дизайнер уровней может управлять искусственным интеллектом в игре
  

• просмотрщик моделей Half-Life
  

• просмотр всей модели
  
• возможность вращать модели в любом направлении
  
• настройка областей попадания
  
• просмотр физического каркаса
  
• отображение нормалей
  
• режимы просмотра: текстурированный, затемненный и каркасный
  

• Studiomdl
  

• компилятор моделей
  

• Vbsp, Vrad, Vvis, VMPI
  

• инструменты для компиляции карт (bsp, освещение и видимость)
  
• VMPI — инструмент для компиляции, позволяющий распределять создание уровней через множество компьютеров, сильно уменьшая время просчета
  

• экспортеры
  

• XSI, Max и Maya .smd экспортеры для экспорта 3D моделей

Масштабируемость и возможность обновлений

Движок Source сделан с большим заделом на будущее, что выражается в его широких возможностях к модификации и улучшению без изменения каких-либо ключевых архитектурных особенностей движка (вот почему, в частности, не наблюдается изменения версии движка с 1.0 до 2.0). В комбинации с системой цифрового распространения Steam движок может обновляться моментально, почти сразу после выхода обновления. Например, если Source начнет поддерживать физические карты, то все игры, распространяемые через Steam, начнут их поддерживать. Подобное можно было наблюдать после добавления разработчиками в движок HDR (High Dynamic Range).

Рендеринг в широком диапазоне яркостей (HDR)

Впервые этот эффект был представлен в Day of Defeat: Source, который вышел 26 сентября 2005 года. HDR стал одной из первых существенных модификаций движка, и был доступен во всех сразу после релиза. Впрочем, такая теоретически тотальная модификация всех Source игр на практике не возможна, потому что создателям модификаций не доступна система обновлений, а значит развивать движок могут только сами разработчики.

Лицевая анимация, версия вторая

Half-Life 2: Episode One принес с собой вторую версию системы лицевой анимации, которую Кен Бёрдвел прокомментировал так (цитата из комментариев разработчиков к Episode One):

Когда мы создавали систему моделирования лиц для Half-Life 2 в 2000 году, то хотели добиться естественности. Учитывая бюджет, отведенный на создание текстур и полигонов, изменяющихся в режиме реального времени, мы решили ограничить мимику определенными рамками, чтобы избежать моментов, когда выражение лиц будет неудачным или неестественным. Для Episode One мы улучшили эту систему. Теперь она поддерживает более широкую мимику без ущерба естественности изображения. Мы увеличили детализацию участков вокруг глаз и рта, добавили порядка 50% новых мимических групп - что-то вроде движений мышц, - переписали алгоритм, отвечающий за сглаживание этих участков, и повысили резкость существующей мимики. Кроме того, мы написали программу, управляющую амплитудой мимики при синхронизации губ, что позволило корректировать движения губ в соответствии с эмоцией и тоном диалога.

Будущие технологии

Динамическое освещение и затенение, вторая версия

Сейчас находится в разработке новая система динамического освещения и затенения, она призвана заменить некоторые огрехи старой системы.

Недостатки текущей реализации динамических теней:

• Падают под одинаковым углом, независимо от источников освещения
• Проходят сквозь все объекты, повторяя их геометрию
• Тени отбрасываются только на геометрию мира
• Не смешиваются с просчитанными заранее статическими тенями
• Нет самозатенения (т.е. рука персонажа не отбрасывает тень на его туловище)

Что известно о новой системе:

• Улучшенный просчет взаимодействия динамических теней и просчитанных заранее
• Объекты могут отбрасывать несколько мягких теней
• Тени динамически реагируют на изменение освещения (свет от фонарика, например)
• Поддержка самозатенения
• Добавлено затенение по Фонгу и эффект Rim Lighting (подсвечивание плоскостей объекта, находящегося между источником освещения и игроком, своеобразный эффект ореола)
• Добавлена по-вершинное освещение/затенение объектов

Рендеринг следующего поколения

Улучшенный алгоритм рендеринга уже разрабатывается для будущих игр на движке Source на платформе Xbox 360. Разработка для PC пока не подтверждена, но это только пока. Никакой другой официальной информации пока нет. Возможно, будут поддерживаться пиксельные шейдеры третей версии и DirectX 10.

Рендеринг ландшафтов и растительности

Эта система рендеринга разрабатывается для Half-Life 2: Episode Two, что видно из трейлера, который показывает огромные открытые местности с густой растительностью, что на данный момент реализовать на Source просто не возможно.

Система мягких частиц

Во время июльской пресс конференции Electronic Arts, в 2006 году, Гейб Ньюэлл отметил, что в грядущем Half-Life 2: Episode Two будет представлена новая система мягких частиц. Впервые эта система была показана 19 июля 2006 года, в ролике Team Fortress 2.

Кинематографическая физика

Во время той же июльской пресс конференции Electronic Arts было объявлено, что бывший сотрудник Weta Digital (компания, создававшая спецэффекты для таких фильмов, как "King Kong", "I, Robot", "Van Helsing", "Lord of the Rings" и др.), Грей Хорсфилд, занимается созданием системы кинематографической физики для Source. Примеры такой физики можно увидеть в последнем тизере Episode Two, в сцене с разрушающимся мостом.

Данная система добавляет следующие возможности к физическому симулятору движка Source:

• Деформируемые объекты - до этого физические модели не могли быть изменены любым образом, кроме как на основе заранее просчитанной анимации
• Динамическое разрушение игровой геометрии - до этого линии разрушения должны были указываться создателем карты

Кинематографическая физика поддерживает систему ключевых кадров, однако её точное поведение на данный момент точно не известно. Возможно что у аниматоров появится возможность создавать длительные сцены, с маленьким количеством ключевых моментов, детали к которым будет добавлять физическая система. Возможно, что аниматоры будут создавать несколько конечных положений, используемых для просчёта движений между ними (наподобие технологии Endorphin NaturalMotion). В конечном итоге разработчики получают в руки технологию, которая позволяет им создавать гораздо более сложные сцены, чем раньше, затрачивая на это теже самые ресурсы.

Не подтвержденные будущие технологии

Кино эффекты

Цветовая гамма-коррекция и эффект зернистости уже реализованы, однако Valve намеревается добавить такие эффекты как глубина резкости, размытие в движении, когда до этого дойдут видео системы, конечно же. Для отображения подобных эффектов, например, размытия в движении на каждый обычный кадр должен быть просчитано от двадцати до тридцати размытых кадров. Для стабильного отображения тридцати кадров в секунду видео карта должна производить от шестиста до девятиста кадров в секунду. В таких условиях даже современное железо потратит две секунды для просчёта одного видимого кадра анимации.

Размытие в движении и глубина резкости могут быть увидены в нескольких промо-видео, включая:

• Day of Defeat: Source
• Portal
  

Двумерный рендеринг

Это технология, позволяющая заменять трехмерные объекты игрового мира их двумерными изображениями с огромным приростом производительности. Замена происходит только в тех местах, где это практически не заметно. Сегодня реализацию подобной технологии можно увидеть в игре Rome: Total War. Эта технология разрабатывалась ещё для Half-Life 2, как следует из интервью 2003 года, но из финальной версии она была удалена. В проекте "недели Valve на сайте 1UP" Гейб Ньюэлл снова упоминал об этой технологии:

Это одна из тех технологий, которую я очень хотел бы увидеть, ведь она очень сильно влияет на производительность: заменяет трехмерный объект простой картинкой, которая вполне реалистично присутствует в игровом мире. То есть всё что возле вас - чистая геометрия и физика, а то, что очень далеко - картинка. Но разглядеть в картинке картинку достаточно сложно, поскольку объекты могут улетать далеко, превращаясь в картинку, а могут и возвращаться, и тогда они снова превращаются в трехмерные объекты".

В июне 2006 года вышло обновление для Day of Defeat: Source, включающее "основанный на изображении текстурный смешивающий шейдер". Окружающая среда Half-Life 2: Episode Two идеально подходит для этой технологии, однако это нигде не было упомянуто или даже анонсировано.

Подгрузка

Технология, разработанная для Xbox версии Half-Life 2. Суть технологии заключается в том, что уровень загружается не полностью, а только та его часть что возле игрока. В дальнейшем, по мере продвижения по уровню, то, что осталось далеко сзади выгружается, а то, к чему постепенно подходит игрок - подгружается. Такие подгрузки составляют всего 15 секунд. Технология не будет реализована для персонального компьютера, поскольку сама она была необходима лишь по причине ограниченности оперативной памяти в консоли Xbox.

Истоки

Хотя Valve всегда заявляла, что Source разрабатывался полностью с нуля, ходят слухи и мифы, согласно которым этот движок является комбинацией движка Quake и GoldSrc (Half-Life). Подтверждением тому является схожая с GoldSrc система доступа для разработчиков, а так же комментарий в блоге Джона Кармака: "в движке Half-Life 2 по прежнему есть куски кода из движка Quake". Хотя этому нет никаких серьезных доказательств. Этого даже не подтверждает утечка кода Source в 2003 году - никаких совпадений найдено не было.

Впрочем, точно известно, что Source разрабатывался частями, постепенно заменяя движок GoldSrc во внутренних проектах Valve. Доказательств этому так же нет, но вывод вполне логичный, ведь сделать движок значительно проще по частям, а у GoldSrc очень удобная для этих целей модульная структура.

Игры на движке Source

Valve

• Day of Defeat: Source
• Half-Life: Sourse
  
• Half-Life 2
• Half-Life 2 Episodes (One, Two и Three)
• Portal
• Team Fortress 2
• Counter-Strike: Source