Рекламодатель:
ООО «Нанософт разработка»

ИНН 7751031421 ОГРН 5167746333838

Рекламодатель:
ООО «АСКОН-Системы проектирования»

ИНН 7801619483 ОГРН 1137847501043

Рекламодатель: ЗАО «Топ Системы»

ИНН 7726601967 ОГРН 1087746953557

Рекламодатель:
ООО «С3Д Лабс»

ИНН 7715938849 ОГРН 1127747049209

5 - 2022

Фотореализм в играх на примере симулятора Flight Simulator

Василий Иванов
Полковник, кандидат военных наук, доцент, заместитель начальника кафедры боевого применения войск связи,
Военная академия связи «имени Маршала Советского Союза С.М. Будённого» МО РФ.

Валентин Лукьянчик
Кандидат военных наук, доцент, старший научный сотрудник научно-исследовательского центра, Военная академия связи «имени Маршала Советского Союза С.М. Будённого» МО РФ.

Александр Глебов
Рядовой, оператор научной роты, Военная академия связи «имени Маршала Советского Союза С.М. Будённого» МО РФ.

Илья Сикорский
Курсант факультета автоматизированных систем управления, Военная академия связи «имени Маршала Советского Союза С.М. Будённого» МО РФ.

В статье представлены основополагающее вопросы применения облачных технологий на примере симулятора Microsoft Flight Simulator, необходимый бюджет для реализации небольших проектов с использованием облачных технологий, реализация облачных вычислений на примере создание 3D-сцены на основе фотографий. Рассматривается влияние применения облачных технологий в играх, примеры реализации, а также анализ их дальнейшего развития в различных сферах.

В настоящее время идет активный поиск технологий и решений, обеспечивающих «реализм» в играх. Одним из таких решений можно назвать развитие симулятора Microsoft Flight Simulator (MFS), которое, по мнению экспертов, является технологической революцией, заключающейся в том, что впервые в мире было показано, на что способны облачные технологии. В MFS максимально детализированно изображена целая планета — 3 тыс. терабайт одних только геоданных, что позволяет игроку, который оказывается в игре, посмотреть на свой город и там отыскать свою улицу и дом. И, что характерно, он их находит. Но многих достопримечательностей в игре нет. Например, нет Красной площади, осталась только тень от храма Василия Блаженного, но шанс найти хрущевку в самой глухой провинции — почти 100%. Не всегда всё будет соответствовать реальности, но найти свой дом в симуляторе — вполне возможно.

Всё дело в системе автоматической генерации карт. Уникальные объекты она не распознаёт, поэтому статуя «Родина­мать зовёт!» здесь превращается в небоскреб, а римский Колизей становится жуткой круглой тюрьмой без окон. Зато обычные многоэтажные здания система воспроизводит просто отлично, какой бы формы они не были.

Например, превращенный в частный отель списанный самолет система распознала как обычный дом, имеющий форму самолета. То же самое произошло с экспонатами Музея русской авиации (Центральный музей ВВС) в Монино. Кроме того, разработчики реализовали в симуляторе множество всяких событий: можно отмотать время и полюбоваться на произошедшее недавно солнечное затмение или посмотреть, какая сейчас погода на другом конце земли, — при этом данные по ветру, облачности и осадкам собираются симулятором, анализируются и отображаются в игре в реальном времени. Скажем, прочитав в новостях, что где­то начался ураган, вы можете слетать туда в симуляторе и посмотреть, как он выглядит. На рис. 1 и 2 показан суперураган 4­й категории Лаура, который обрушился на восточное побережье США в конце августа 2020 года.

Рис. 1. Суперураган в симуляторе, вид из кабины пилота

Рис. 1. Суперураган в симуляторе, вид из кабины пилота

Рис. 2. Суперураган в симуляторе, вид от третьего лица

Рис. 2. Суперураган в симуляторе, вид от третьего лица

В целом генератор ландшафта в симуляторе работает на высоком уровне, поскольку его создатели по­настоящему увлечены тем, что пытаются воплотить в симуляторе копии реальных снимков. Порой у них получается на удивление реалистично. На рис. 3 представлены знаменитые фотообои, которые были использованы как стандартный рабочий стол для операционной системы windows xp. И оказалось, что с тех пор там разбили виноградники, так что красивой зеленой травы, увы, не осталось.

Рис. 3. Сравнение фотографии рабочего стола для операционной системы Windows XP и фото того же самого места, помещенного в симуляторе MFS

Рис. 3. Сравнение фотографии рабочего стола для операционной системы Windows XP и фото того же самого места, помещенного в симуляторе MFS

Сами по себе это всего лишь бездушные объекты, но в симуляторе их используют для того, чтобы создавать истории и вызывать эмоции. Пользователь, имея цель, получает бесконечный простор для исследования, что и способен реализовать симулятор высокого класса.

В MFS нет сюжета исследования — это очень сложный и нишевый проект, но благодаря одной уникальной технологии он превратился в весьма популярный хит, способный увлечь даже людей, не интересующихся пилотированием самолетов. Разработчики этого проекта наглядно показали на своем детище, что процедурная генерация может использоваться не только в инди­играх, чтобы сэкономить на создании различных игровых предметов и ландшафтов, но будет одним из концептуальных основ симуляторов в ближайшем будущем.

Сейчас в большинстве симуляторов с открытым миром размер игровых локаций, по сравнению с MFS, становится несоизмеримо меньше, так как лучше становится графика. Это объясняется повышением качества объектов на ней, потому что создание каждого квадратного километра начинает обходиться все дороже и дороже. Есть всего два пути решения указанной проблемы. Переложить задачу создания локаций или на компьютеры, потому что они быстрые, или на игроков, потому что их много. При этом уже сейчас в симуляторах самим игрокам дается возможность воздвигать дома, изменять ландшафт и прочее.

Возникает вопрос, а где хранить созданные миры? Microsoft для данного проекта приходится содержать 3 тыс. терабайт данных, раздавая их всем по первому требованию. Хотя обычный винчестер у пользователя — это 0,5­2 терабайта. Microsoft может позволить себе содержать такие серверы, так как компания не только очень богата, но еще и одна из крупнейших компаний на рынке облачных сервисов — с ней могут соперничать только Google и Amazon, так что серверов у нее в избытке.

А вот как быть простым разработчикам, могут ли они в принципе использовать такие технологии, и сколько вообще это стоит? Сама Microsoft, понятное дело, ничего не рассказывает, но это и не нужно. Потому что еще пару лет назад русский программист Роман Шувалов выпустил свой проект Generation streets. Он делает то же самое, что и MFS, — сгенерировал локацию в целую планету, на которой можно найти собственную улицу или дом. Конечно, разработчику не хватало спутниковых снимков, которые обрабатывались бы с помощью искусственного интеллекта, и ему не помогала команда художников и 3D­дизайнеров. Но в целом технологии были те же. Ему точно так же пришлось запустить сервер, чтобы игра брала с него данные по ландшафту и строениям, и это удовольствие обходилось ему в 6 евро в месяц. Хотя ему и не нужно хранить постоянно 3 тыс. терабайт, но в целом это не какая­то секретная технология, доступная лишь Microsoft, а вполне обычная вещь, которую могут использовать даже нишевые разработчики.

Тем не менее на данный момент студиям проще и выгодней записывать всё на жесткие диски игроков, но размеры клиентов уже начали переваливать за отметку в 200 Гбайт. Прямо сейчас та же Microsoft начинает предлагать альтернативу в виде оперативной подгрузки нужных файлов прямо из Интернета. Например, если пользователь давно не пользовался программой, то часть проекта удаляется, а при первом требовании быстро подгружается.

Генерация локаций — это хорошо, экономия места тоже, но что там с улучшением картинки, когда уже нагрянет обещанная революция? И вот тут самое время рассказать про китайский проект black myth wu kong. Многие видели игровой процесс и задались вопросом — это и есть следующее поколения уровня графики в играх? Локации линейны и небольшие модели вполне себе обычные, освещение очень качественное. Взаимодействие с окружением минимальное, уровень интерактивности довольно низкий. Сейчас все стремятся к фотореалистичной картинке, но, возможно, наступит время, когда фотореалистичная графика станет самой простой и дешевой, а мультипликационный стиль графики будет самым сложным и дорогим. А всё потому, что технологии фотограмметрии развиваются не по дням, а по часам. Однако фотограмметрия работает только с небольшими объектами и нужно специальное оборудование, чтобы всё получилось качественно. Тем не менее Intel создает инструмент, способный делать копии реальной местности всем, у кого в руках есть фотоаппарат. Раньше такое уже попытались сделать, но трехмерные сцены получались просто ужасного качества со сплошными артефактами. Специалисты Intel нашли решение: они сперва создают грубую трехмерную сцену, далее происходит заливка цветом и на основе нейросетей создается качественная 3D­модель, расставляются тени, блики и множество мелких деталей. Поэтапно эти процессы представлены на рис. 4.

Рис. 4. Этапы создания 3D-модели на основе фотографий

Рис. 4. Этапы создания 3D-модели на основе фотографий

А затем 3D­модель обрабатывают с помощью нейронной сети. Разработчики считают, что подобные технологии позволят создавать симуляторы, неотличимые от реальности, потому что в них графика будет трехмерным вариантом фотографии. Команда разработчиков уверяет, что когда­нибудь они смогут обучить систему работать даже с подвижными объектами. Просто представьте себе: сейчас движения, модели и текстуры записывают отдельно, но все идет к тому, что всё это можно будет делать одновременно, целиком перенося в симулятор виртуального двойника актера.

Фотореализм постепенно перестает быть недосягаемой вершиной. Уже виден путь к нему, появляются первые инструменты для его достижения, поэтому о перспективах развития графики можно не беспокоиться. Кроме того, понятен способ решения проблемы бюджетов автоматизации процесса разработки и машинной генерации контента. В целом, индустрия готова к новому скачку, такому же, который начался с выхода игры Doom в 1993 году и продолжался около 10 лет. Но вот конкретное время, когда случится этот скачок, пока сложно назвать…

Список используемых источников:

  1. Что такое облачные вычисления? Все, что нужно знать о данной технологии // URL: https://tempting.pro/chto_takoe_oblachnye_vychisleniyaask_vse_chto_nugno_znat_o_dannoi_tehnologii/ (дата обращения 04.02.2022).
  2. Microsoft представила облачный сервис Windows 365// URL: https://habr.com/ru/news/t/567770/ (дата обращения 05.02.2022).
  3. Что такое облачные технологии и зачем они нужны // URL: https://sonikelf.ru/oblachnye­texnologii­dlya­zemnyx­polzovatelej/ (дата обращения 02.02.2022).
  4. Microsoft Flight Simulator // URL: https://www.microsoft.com/ru­kz/p/microsoft­flight­simulator/9nrrjllxm68v (дата обращения 03.02.2022).
  5. История Microsoft Flight Simulator // URL: https://itc.ua/articles/microsoft­flight­simulator­nebo­eto­svoboda/ (дата обращения 01.02.2022).

Регистрация | Войти

Мы в телеграм:

Рекламодатель:
ООО «Нанософт разработка»

ИНН 7751031421 ОГРН 5167746333838

Рекламодатель: ООО «КЭЛС-центр»

ИНН 7707548179 ОГРН 1057746796436

Рекламодатель: ООО «ПЛМ Разработка»

ИНН 6658560933 ОГРН 1236600010690

Рекламодатель: ЗАО «Топ Системы»

ИНН 7726601967 ОГРН 1087746953557

Рекламодатель: ООО «А-Кор»

ИНН 9731125160 ОГРН 1237700820059