Drobnosti, které dnešní hráči považují za samozřejmé, jsou výsledkem jemné alchymie pečlivě dávkující grafické a programové možnosti tak, aby to celé bylo možné spustit na běžném počítači nebo konzoli. Vývojáři přitom musí překonat řadu záludností.
1. Náročnost na výkon
Problém: Pokud počítač nestačí zpracovávat instrukce, hra se „seká“, případně se zpožďují některé části programu, dochází k chybám nebo k úplnému zastavení. Dnešní hry přitom musejí zvládat realistickou grafiku nebo fyzikální chování objektů a propočítávají umělou inteligenci desítek postav.
Současný stav: Kde dříve musely stačit megabyty, dnes nalézáme gigabyty (ve stejných řádech) dat. Grafické karty podobně jako procesory umějí využívat několik jader najednou. Zdánlivá výhoda většího výkonu je však pro programátory noční můrou. Musejí se naučit s nimi pracovat, protože většina dosavadních (jednojaderných) aplikací nedokáže výkon dvou jader využít a dochází k častým chybám.
Hry budoucnosti: Podle Moorova zákona, který říká, že počet tranzistorů na čipu se každých 18 měsíců zdvojnásobí, by hry teoreticky mohly rozšiřovat své možnosti do nekonečna. Neustále by se zvyšoval výkon počítačů (jeden z hlavních výrobců grafických karet, Nvidia, dokonce tvrdí, že u svých čipů dokáže zdvojnásobit výkon každý rok) a omezení náročnosti programů by se snižovalo. V průběhu několika příštích let však Moorův zákon narazí na fyzikální hranici minimalizace počítačů, a pokud se nepodaří najít jiné, než křemíkové řešení, přestane platit.
2. Voda
Problém: Na spočítání pohybu milimetru čtverečního vodní hladiny by mohla vydat celá kariéra průměrného matematika. Videohry přitom musejí zobrazovat v jednom okamžiku celý oceán. S přesností matematikova teoretického problému se sice nemohou rovnat, přesto musí hladina vypadat reálně. „Ještě před dvěma lety jsme neměli k dispozici dostatek výkonu k tomu, abychom mohli nechat dynamicky propočítávat chování kapalin ve hrách,“ tvrdí Lee Bamber, který se programování věnuje 20 let a je zakladatelem vývojářské společnosti The Game Creators v USA.
Současný stav: „Problémem je viskozita,“ říká počítačový odborník Ron Fedkiw ze Standfordské Univerzity, který se podílel na vizuálních efektech například pro třetí epizodu Hvězdných válek. „Víme, jak dynamiku propočítat, ale nemáme na to výkon. Pro pomalé materiály s vysokou viskozitou nám stačí, voda je však stále problém.“ Vodní hladina tak často vypadá, jako by se jednalo spíš o olej, případně se vývojáři omezují na zrcadlení a cákání a vlnění příliš neřeší.
Hry budoucnosti: Herní vývojáři experimentují s částicovými systémy, které jsou založeny na reakcích drobných objektů na určité podněty podle určitých pravidel. Procesor tak nemusí počítat chování velké plochy, ale jen její části. „Společně s novým systémem modelování turbulencí a zvyšujícím se výkonem počítačů nám částicové systémy dovolí vytvářet stále dokonalejší a reálnější bubliny, pěnu i vlnu,“ tvrdí Ron Fedkiw.
3. Lidský obličej
Problém: Významem drobných pohybů a rozdílů ve výrazu tváře se malíři i vědci a lékaři zabývají již dlouhá staletí. Pokud chtějí herní vývojáři vytvořit uvěřitelné výrazy obličeje, musejí dosavadní poznatky ještě více zpřesnit a rozšířit. Pokud někde udělají drobnou chybičku, postava se bude tvářit nepřirozeně a zhýčkaná hráčská obec v lepším případě nebude šetřit příkrou kritikou, v horším jí nebude hra stát ani za pozornost. U lidského obličeje se naplno projevuje psychologická poučka, že si člověk u známých věcí všímá mnohem více detailů než u objektů, které vídá jen občas. Hráči si tedy na lidské tváři všimnou každé drobné nesrovnalosti, kterou například u krakatice hravě přehlédnou.
Současný stav: Vývojářská společnost Valve, která má kromě jiného na svědomí velmi úspěšnou sérii akčních her Half Life a jejíž programový základ (tzv. engine) využívá mnoho současných titulů, sestavila výčet 60 základních obličejových pohybů. Na základě psychologických a anatomických studií tak vytvořila pravidla pro nahrazení nekonečné řady kombinací výrazů tváře a emocí, které jsou zapotřebí pro rozhýbání obličeje herních postav. Jedním z největších oříšků se přitom staly oči. „Pokud se na očích něco nepovede, postava pak vypadá jako mrtvá,“ říká jeden z hlavních programátorů Valve, Ken Birdwell, který studiem očních pohybů strávil více než rok.
Hry budoucnosti: Díky vyšším výkonům počítačů se v budoucnosti dočkáme detailnějšího zpracování pohybů kůže v závislosti na stahování obličejových svalů. Vývojáři také postupem času dosáhnou lepších psychologických a anatomických znalostí, které jim umožní lidskou tvář ještě lépe rozhýbat.
4. Umělá inteligence
Problém: Počítačoví protivníci se nemohou jen tak bezstarostně producírovat po stále stejné, naprogramované trase a nechat do sebe střílet i ty nejnešikovnější hráče. Byla by to nuda. Hráči potřebují výzvu, něco, na co se nemohou spolehnout, a co se chová uvěřitelně. Naprogramovat postavu tak, aby reagovala na různé podněty, aby nelezla hráčům do pasti jak slepé jehně, není vůbec jednoduché. Navíc to vyžaduje spoustu výkonu.
Současný stav: Aby mohli vývojáři své hry zaplnit postavami, které dokáží dělat přiměřeně inteligentní rozhodnutí, musejí sestavovat složité stromy logických rozhodování a učení i navigaci pohybu, které používají projektanti moderních robotů.
Umělá inteligence navíc musí zvládat chyby. Pokud by byla neomylná, člověk by ji nedokázal porazit a hra by ho velmi rychle přestala bavit. „K tomu, abychom dokázali vytvořit neobratnou postavu, potřebujeme opravdu hodně obratnosti,“ říká herní programátor Neil Johnson z velmi známé vývojářské a vydavatelské společnosti Ubisoft.
Hry budoucnosti: Postavy přejdou z předem daných skriptů na nezávislé dynamické reakce na počínání hráče.
5. Světla a stíny
Problém: Džungle není místo pro slabochy, zvlášť pokud se jedná o herní vývojáře. Hustě porostlý prostor je nutné „vybavit“ realistickým osvětlením. Ve výsledku to znamená obrovské množství dynamických povrchů vyžadující značný výkon počítače. Na rozdíl od filmových animátorů, kteří mohou nechat jednu scénu ztvárňovat třeba celou noc, herní vývojáři musejí vše zvládat za chodu. Obraz se musí vykreslit v řádech milisekund.
Současný stav: Momentálně jedním z nejúčelnějších nástrojů je program Polybump 2, který vyvinula herní společnosti Crytek (autoři nedávného akčního hitu Crysis). Ten velmi složitý povrch převádí na relativně malý počet polygonů, a výrazně tím snižuje nároky na výkon počítače. Dokonce zvládá i takové lahůdky jako oslepení – po přechodu z dobře osvětlené scény do stínu se ztrácí mnoho detailů, které jsou při dlouhodobém pobytu ve tmě dobře vidět.
Hry budoucnosti: S narůstajícím výkonem se ve hrách dočkáme více světelných efektů. Nebude problém se světlem procházejícím ledem a jeho lomem na padajících srážkách nebo pohybujících se objektech.
6. Oheň
Problém: Hrátky s ohněm nejsou nic bezpečného ani ve videohrách. Naprogramovat chování ohně se do značné míry podobá simulaci pohybů vodní hladiny. Je tu však pár rozdílů – oheň je rychlejší a mnohem „živější“ živel a na rozdíl od vody dokáže spalovat objekty. Dříve se oheň ve hrách řešil samostatnou animací. Dnes se vývojáři zaměřují fyzikální aspekty jeho interakcí s dalšími objekty, aby mohli vytvořit reálně vypadající požár.
Současný stav: Zjednodušeně lze říci, že v současnosti má oheň ve hrách k dokonalosti daleko. Mohou za to přílišné nároky na výkon. Vývojáři se tedy uchylují k tomu, aby efekt byl intenzivní a trval jen krátce. Zakryje se tak většina nedostatků. „Nemáme prostě k dispozici dostatek výkonu,“ říká Ron Fedkiw.
Hry budoucnosti: V současnosti už existuje algoritmus založený na viskozitě a vířivosti materiálů, který umožňuje zobrazování mnoha druhů ohně, jako je kouřivé plynové hoření, zapálený papír nebo hoření kapalin. Jediným limitujícím faktorem je tedy nedostatečný výkon počítačů, který postupem času zmizí.
7. Fyzikální chování materiálů
Problém: Zatímco zobrazování budov není v současné době žádným problémem, jejich destrukce při výbuších nebo při kolizích s těžkými objekty už představují větší výzvu. Zatím se spoléhá na skriptované animace (po nárazu do budovy se spustí jeden z několika „filmů“s jejím zbořením), vývojáři se však bez přechodu na algoritmy propočítávající chování materiálů už dlouho neobejdou.
Současný stav: Existují už programy, které objekty přepočítají na 3D kolekce stovky čtyřstěnů. Ty se pak na místě kontaktu s jiným objektem vychýlí ze své pozice a spustí lavinu reakcí pro další součástky. Chovají se přitom podle algoritmu určujícího pevnost, pružnost, vizkozitu a řadu dalších fyzikálních parametrů materiálu. Zatímco však například rozbíjení skladu už vypadá téměř dokonale, u celých budov tomu tak zdaleka není.
Hry budoucnosti: Podobně jako u dalších grafických efektů, i u destrukce a pohybu objektů by měly vymizet připravené animace a nahradit je realističtější fyzikální modelů, a to nezávisle na materiálu či složitosti objektu.
8. Realistický pohyb
Problém: Postavy ve hrách se dodnes pohybují hodně neohrabaně. Důvod je opět ve vysoké náročnosti na výkon. Frenetické máchání mečem, jehož hlavním účelem je destrukce dalších objektů, sladěné s téměř nekonečnou řadou možností pohybů těla je pro vývojáře tvrdý oříšek.
Současnost: Vlivem nedostatku výpočetního výkonu se grafici přiklánějí ke skriptovaným (naprogramovaným) animacím. Je vcelku logické, že ve výsledku se postava nemusí chovat zcela v souladu s okolím a pohyb ne vždy vypadá přirozeně. Přesto existuje například engine Euphoria, který herním postavám umožňuje dynamicky reagovat na nebezpečí a zranění, a to díky virtuálním nervům, svalům a kostem. „Reakce postav jsou založeny na stejném algoritmu, ve kterém se pohybujeme ve skutečnosti. Dát tento engine dohromady vyžaduje dokonale porozumět lidské biomechanice,“ říká Haden Blackman z LucasArts. Jeho projekt by se měl stát první hrou, která bude využívat Euphorii.
Hry budoucnosti: Pomalý ústup od skriptovaných animací a prosazení enginů podobných Euphorii. Ani ta však zdaleka není dokonalá, prostoru pro vylepšování reakcí postav tu bude je dlouho dost.
9. Uvěřitelné herní mechanismy
Problém: Aby měla hra atmosféru, nesmí rušit tak jako se dříve stávalo, nesmyslnými okamžiky. Vývojáři si už teď nemohou dovolit do středověké hry dát například rychlopalné zbraně, přesto musejí vytvořit takový systém, který nezačne po pár hodinách nudit.
Současnost: Současný trend je co nejvíce se přiklánět k reálnému světu. Sportovní tituly mívají licence opravdových hráčů, závodníků, klubů a soutěží, ve válečných hrách se používají co nejpřesnější repliky historických zbraní. Velmi podstatná část vývoje moderních her padá na studium reálných předloh. Modely závodních automobilů se opírají o fyzikální studie skutečných vozů, na vytvoření asijské džungle je zapotřebí pomoc profesionálních botaniků, zoologů a geologů.
Hry budoucnosti: Přestože dozajista budou mít na trhu své místo víceméně pohádkové fantazy i scifi tituly, od kterých se reálie skutečného světa ani neočekávají, sportovní a válečné hry budou stále do větší míry obrazem licencí reálných společností a historických událostí.
