По мере развития технологий геймдев значительно продвинулся в создании захватывающих и реалистичных игровых миров. В этом посте пройдемся по основным игровым технологиям, которые позволяют создавать реалистичные игровые миры, ИИ для персонажей и миров, физику, звук и графику. Посмотрим, что сейчас в топе, где эти технологии применяются, в каких проектах и какие компании их разрабатывают.

Что происходит

Разработка игр класса ААА сейчас может стоить столько же, сколько съемка аналогичного фильма, если не дороже. Студии стремятся превзойти конкурентов в реализме и максимально погрузить игрока в вымышленный мир. И все это требует самых продвинутых средств разработки и оптимизации процессов.

Многие наслышаны про пресловутые кранчи в геймдеве — когда разработчики вынуждены работать круглосуточно, чтобы успеть к релизу. Это свойственно как и крупным студиям, так и инди-издателям. Но, судя по отчету Unity за 2023, ситуация начинает меняться — разработчики игр развивают эффективность, стремятся оптимизировать процессы разработки и выпускать игры в более короткие сроки. 

Всё это возможно, в том числе благодаря простоте использования современных средств разработки. Использование готовых ассетов также помогает разработчикам оптимизировать рабочие процессы и сокращать потребности в собственных ресурсах. Например, в отчете прогнозируется, что генеративный ИИ будет больше участвовать в процессе разработки, чтобы повысить производительность и сократить время создания игры.

Недавно компания Adobe анонсировала инструмент Firefly, который может генерировать как изображения, так и 3D-модели. Эта технология также может помочь в создании материалов, которые можно применять к игровым моделям и сценам. Компания указала, что ее инструмент призван «улучшить творческий процесс, а не заменить его». 

Посмотрим, какие еще технологии помогают разработчикам игр.

Генеративный ИИ и не только

Искусственный интеллект был в играх всегда, а вот генеративный ИИ в арсенале разработчиков появился не так давно. Некоторые считают, что он способен произвести революцию в разработке игр, а другие его критикуют.

Один из способов, с помощью которого разработчики уже внедряют ИИ в процесс разработки — генерация артов и ассетов. Генеративный ИИ, обученный на горстке изображений, может создать большое количество похожих работ быстрее, чем человек. А DALL-E 2 и ChatGPT могут использоваться авторами игр для создания оригинальных историй, расширения основных идей или создания внутриигрового текста.

Недавно компания Scenario открыла для разработчиков платформу генеративного ИИ GenAI. Она утверждает, что предлагает индивидуально обучаемые генераторы, которые разработчики могут использовать для создания артов в соответствии со своим особым стилем. Генеральный директор Scenario Эммануэль де Майстр показал, как это работает, создав десятки небольших артов на основе серии подсказок. Де Майстр также показал, как этот процесс работает в Twitter, создав несколько изображений бутылок с зельем с помощью Scenario.

Компания Inworld AI планирует использовать генеративный ИИ, чтобы NPC в играх могли выдавать больше диалогов в ответ на то, что говорит им игрок. Они уже использовали эту технологию для создания демонстрации виртуального Санта-Клауса, который реагирует на взаимодействие с ним детей.

NVIDIA Omniverse Avatar Cloud Engine (ACE) предлагает быстрое и универсальное решение для оживления интерактивных аватаров в масштабе. Разработчики игр могут использовать ACE для бесшовной интеграции ИИ NVIDIA в свои приложения, включая NVIDIA Riva для создания выразительных голосов персонажей с помощью речи и перевода ИИ, или Omniverse Audio2Face и Live Portrait для 2D и 3D анимации персонажей с помощью ИИ.

Audio2Face уже используется в геймдеве и помогает художникам более эффективно анимировать персонажей без утомительного ручного процесса. В последнем релизе приложения появился режим headless и REST API, позволяющий запускать приложение и обрабатывать многочисленные аудиофайлы от нескольких пользователей в центре обработки данных.

Первый в мире шейдер подповерхностного рассеивания с трассировкой лучей в реальном времени

Omniverse Audio2Face, например, использует разработчик игры S.T.A.L.K.E.R. 2 — студия GSC Game World.

Потенциал технологии и ее важность в современной разработке велики, поэтому сейчас разные стартапы предоставляют технологию генеративного ИИ в играх.

Например, Respeecher и Altered делают технологию голосового усиления ИИ. Другие стартапы сосредоточены на упрощении разработки художественных ассетов для игр. Например, компания Latitude использует передовую технологию машинного обучения для обеспечения уникального виртуального опыта. Эта компания занималась разработкой ИИ в Dungeon 2. 

Компания Rct AI предлагает продукт Chaos Box. Это движок ИИ, который анализирует входные данные игрока в игре в режиме реального времени и использует глубокое обучение с подкреплением для динамического создания реакций NPC и новых сюжетных линий. 

Машинное обучение

Нередко NPC в играх — это боль. В них заложено ограниченное число скриптов, и такие персонажи становятся предсказуемыми и неинтересными для игрока. А вот машинное обучение может сделать этих персонажей более интеллектуальными и гиперреалистичными. Например, обучение с подкреплением позволяет NPC адаптировать свое поведение и принятие решений в зависимости от действий игрока.

В играх Civilization используется ИИ для создания интеллектуальных противников, которые могут адаптироваться к стратегии игрока. ИИ в игре может анализировать действия игрока и реагировать соответствующим образом, делая игру более сложной и увлекательной.

В Minecraft используется обучение с подкреплением (RL) для обучения агентов, называемых «ботами», выполнению различных заданий и задач в игре. В Minecraft также используется платформа Malmo от Microsoft, которая включает в себя обучение с подкреплением. Разработчики могут тренировать и тестировать алгоритмы RL в виртуальном мире Minecraft с помощью платформы Malmo.

Процедурная генерация контента, или PCG, — широко используемый в игровой индустрии метод, который помогает создавать игровые уровни, окружение и другой контент с помощью алгоритмов. Разработчики могут быстро и эффективно создавать сложные игровые миры, сохраняя при этом высокий уровень разнообразия и непредсказуемости.

Игра No Man's Sky, посвященная исследованию космоса, — это реальный пример использования PCG. В No Man's Sky ИИ создает бесконечную вселенную с планетами, флорой, фауной и местностью. Используя заранее заданные параметры и правила, алгоритм создает определенный тип планеты, основываясь на расстоянии от звезды или солнца, наличии элементов и т. д. Это делает игру непредсказуемой.

Машинное обучение помогают сбалансировать степень сложности игры, оптимизируя игровую экосистему и механику, уменьшая количество ошибок и глюков и улучшая игровой процесс. Анализируя данные об игроках, их поведение и статистику игры, алгоритмы ML помогают разработчикам точно настроить игровую механику.

В игре FIFA используется ML для контроля сложности. Алгоритмы анализируют данные о команде и поведении игроков и осуществляют динамическую настройку сложности. Игра настраивает уровень сложности в зависимости от уровня мастерства и поведения игрока, чтобы игра оставалась сложной, но не перегруженной. Алгоритмы ML используются для анализа движения и позиционирования игроков, что позволяет персонажам двигаться и вести себя на поле как люди.

Игры Black and White используют ИИ для создания богоподобного опыта, позволяя игрокам контролировать и манипулировать игровым миром посредством своих действий. ИИ в игре может учиться на основе выбора игрока, адаптируясь к его стилю игры и обеспечивая уникальный игровой опыт.

Наконец, ИИ можно использовать для улучшения тестирования игр. Используя алгоритмы ИИ для моделирования поведения игроков, разработчики могут выявлять ошибки, нарушения баланса и другие проблемы в игре до ее выпуска, обеспечивая более совершенный и приятный игровой опыт для игроков.

Кроме собственно разработки, RL также помогает тестировать игры.

Работа группы исследователей ИИ из Electronic Arts показывает, что агенты глубокого обучения с подкреплением помогают тестировать игры и проверять их на сбалансированность и решаемость.

В ААА-играх с открытым миром, большое количество контента процедурно сгенерировано в огромных масштабах. Это создает множество «движущихся частей», которые могут создавать ошибки в играх. Сейчас у разработчиков есть два основных инструмента тестирования игр: скриптовые боты и люди-тестеры. 

Люди хороши в поиске ошибок, но в играх больших масштабов они будут работать медленно. Боты быстры и масштабируемы, но не могут сравниться по сложности с людьми, а также плохо работают в больших средах, вроде игр с открытым миром, где бездумное исследование не всегда успешная стратегия.

В подходе Electronic Arts используется состязательная модель с одним агентом RL (генератор) и одним решающим агентом RL (решатель).

Состязательное обучение с подкреплением с процедурной генерацией контента:

Движки

Игровые движки объединяют многие аспекты создания игр. Предоставляя разработчикам единую экосистему для создания игр, они обеспечивают уровень согласованности, совместимости и модульности.

Объем мирового рынка игровых движков оценивался в 2,14 млрд долларов в 2023 году и, как ожидается, будет расти с совокупным годовым темпом роста 26,76% с 2022 по 2029 год. 

Unity — одна из ведущих мировых платформ компьютерной графики. Она используется для всего — от VFX в кино до создания видеоигр. Недавно Unity выкатила обновления, которые во многом упростят жизнь разработчиков.

Теперь в Unity входят наборы инструментов ​​Weta и Ziva, компании которых недавно купила Unity.

Ziva уже была задействована в ряде творений, включая Hellblade: Senua's Sacrifice и Godzilla vs. Kong, и Unity заинтересовалась этой платформой для моделирования персонажей на основе физики. С момента своего создания Ziva стала важным инструментом, позволяющим аниматорам разного уровня мастерства создавать персонажей.

Что касается технологий нового поколения, то наиболее интересны инструменты ZivaRT и Ziva Face Trainer из этого набора. ZivaRT использует машинное обучение для создания персонажей кинематографического качества на платформах в режиме реального времени. Благодаря этой технологии художники могут воспользоваться последними достижениями в области лицевой анимации и деформации тела.

Главный конкурент Unity — Unreal Engine, принадлежащий Epic Games. На GDC 2023 Epic Games провела мероприятие State of Unreal, на котором представила последние обновления для Unreal Engine.

Например, в новую версию входит MetaHuman Animator для создания реалистичной лицевой анимации персонажей.

Инструмент позволит создателям использовать iPhone или стереокамеру, установленную на шлеме, для «воспроизведения любой мимики в виде высокоточной анимации» на персонажах MetaHuman. Epic утверждает, что эта новая функция позволит создателям «уловить индивидуальность, реалистичность и точность игры вашего актера и перенести каждую деталь и нюанс на любого персонажа, чтобы оживить его в Unreal Engine».

Звук

3D-моделирование звука позволяет разработчикам создавать реалистичный и захватывающий звуковой ландшафт, где звуки располагаются в трехмерном пространстве в зависимости от положения и ориентации игрока. Это создает ощущение глубины и реалистичности.

Для достижения трехмерного звукового моделирования разработчики используют различные техники, включая бинауральное аудио и позиционное аудио. Бинауральное аудио использует два микрофона для создания стереоэффекта, имитируя способ обработки звука человеческим ухом. Позиционное аудио использует алгоритмы для расчета положения звука в трехмерном пространстве и регулирует громкость и направление звука в зависимости от движений игрока.

Например, в игре The Last of Us использовалась техника распространения волн, которая помогала игрокам определить, где находятся звуки: от расположения врагов, дверей и любой другой активности. Звуковой движок игры выбрасывает около 1500–2500 волн на кадр. Это означает, что звуковые волны в игре распространяются так же, как и в реальной жизни, звук является пространственным и контекстуально отзывчивым.

Звуковой дизайн The Last of Us II:

Движок Wwise — это наиболее полный и продвинутый интерактивный набор инструментов для работы со звуком в играх. С его помощью звук сделан во множестве игр — от Assasin's Creed и League of Legend до Angry Birds.

Блокчейн, NFT и прочие баззворды

А напоследок поговорим о блокчейне, NFT и прочих всеми любимых вещах в контексте разработки игр.

Блокчейн породил новый поджанр под названием «криптоигры». Отличаются они от традиционных игр тем, что позволяют игрокам зарабатывать криптовалюту (или цифровую валюту), играя в игру. Криптовалюта, полученная в этих играх, может быть конвертирована в реальные деньги или использована для покупки новых предметов в игре.

Игры на основе блокчейна могут оказать значительное влияние на игровую индустрию, предоставив игрокам новый уровень владения и контроля над своими игровыми активами. Поскольку игры на основе блокчейна используют децентрализованную сеть, игроки могут безопасно владеть и передавать внутриигровые активы без посредников, таких как разработчики или издатели игр.

Блокчейн-игры также предоставляют разработчикам новый способ монетизации своих игр. В традиционных играх разработчики получают доход от продаж игры или внутриигровых покупок. В блокчейн-играх разработчики могут создавать и продавать уникальные внутриигровые предметы или валюту, которую игроки могут покупать, продавать или обменивать друг с другом.

Есть мнение, что игры на блокчейне способны произвести революцию в игровой индустрии, предоставив игрокам больше контроля над своими игровыми активами и создав новые источники дохода для разработчиков. А игры на основе NFT могут стимулировать экономику и существенно повлиять на игровую индустрию.

Однако технология все еще находится на ранней стадии, а модель блокчейн-игр сама по себе пока неустойчивая. Как она будет развиваться со временем — непонятно.

То же можно сказать и о дополненной реальности (AR). AR мог бы стать прорывом как в «Первому игроку приготовиться», но пока технология еще слишком сырая.

Если подводить итоги — то видно, что геймдев постоянно наращивает арсенал технологий. Если прибавить к этому растущие возможности железа, то можно надеяться, что у тех, кому сейчас за 30, ещё есть шанс при жизни увидеть пресловутый фотореализм, который обещают уже лет 10, огромные, «бесшовные» миры без подзагрузок и полный звуковой эффект присутствия…

НЛО прилетело и оставило здесь промокод для читателей нашего блога:

— 15% на все тарифы VDS (кроме тарифа Прогрев) — HABRFIRSTVDS.