|
Doom engine
Doom engine («движок Doom»), также известный как id Tech 1 — псевдотрёхмерный игровой движок, разработанный американской компанией id Software и применяемый в компьютерных играх Doom, Heretic, HeXen, Strife, HacX и других играх, созданных по лицензии. Создан Джоном Кармаком, вспомогательные функции были написаны Майклом Абрашем (англ. Michael Abrash), Джоном Ромеро (англ. John Romero), Дэйвом Тэйлором (англ. Dave Taylor) и Полом Райдеком (англ. Paul Radek). Первоначально написан на компьютерах NeXT, затем, для первого релиза Doom был портирован под DOS, а позднее ещё на несколько игровых консолей и операционных систем. Отличия от Wolfenstein 3D engine
Ограничения
Технические особенностиДвижок был написан на Си на рабочих станциях NeXT в операционной системе NEXTSTEP. Изначально использовался компилятор Intel C, но в дальнейшем был использован Watcom C. Утилиты были написаны под NeXT на Objective-C. Движок Doom был прогрессивным для своего времени. Несмотря на то, что Си — язык процедурного программирования, движок Doom написан в явно выраженном объектном стиле. Устройство уровней[1] Все уровни в Doom на самом деле двухмерные, что указывает на одно из ограничений движка: невозможно иметь комнату (сектор) над другой комнатой. Однако, с другой стороны, это позволяет без особых проблем рисовать карту уровня с отображением всех стен и объектов, в отличие от других игр этого жанра. Уровень состоит из десяти блоков Уровни строятся по субтрактивному принципу: всё пространство заполнено непроходимой материей, и автор уровня «прорубает» в этой материи туннели. Основой уровня являются вершины (англ. vertices) — точки в двухмерном пространстве. Между вершинами проводятся отрезки (англ. linedefs). Отрезок может иметь одну или две стороны (англ. sidedefs). Текстуры задаются не для отрезков, а для сторон, так что отрезок может быть покрыт с разных сторон разными текстурами. Вершины и отрезки образуют плоский граф; каждая его грань может быть или непроходимым пространством (например, колонной), или сектором (англ. sector). Иногда структуру секторов намеренно нарушают — на этом основаны спецэффекты наподобие невидимых мостов. Каждый сектор имеет в плане произвольную форму (не обязательно выпуклую или односвязную). У сектора всегда горизонтальные пол с потолком и постоянная освещённость. Односторонние отрезки являются глухими стенами, двусторонние — образуют переходы между секторами. Чтобы обеспечить высочайшую на то время интерактивность, применены так называемые теги. Отрезок и сектор имеют особое целое поле — «тэг». Чтобы сделать выключатель, опускающий лифт, отрезку-выключателю задаются код действия «выключатель, опускающий лифт» и какой-нибудь тег (например, 5). Этот же тег присваивается сектору-лифту. При активации отрезок будет выполнять указанное действие на всех секторах с этим тегом. Наконец, на уровне расставляются объекты (things). При этом набор характеристик объекта в Doom оказался довольно беден: например, не было Z-координаты, наземный объект в начале игры всегда стоял на полу, а воздушный — висел под потолком. Нельзя сделать, чтобы объект был только в одиночной игре, или только в deathmatch, или только в кооперативной (был лишь флаг «только в сетевых играх»). ИграВсе вычисления проводятся с частотой 35 тактов в секунду, в фиксированной запятой 16,16, с машинной единицей, равной одному текселю (рост игрока 56 текселей[2][3] — значит, 1 тексель примерно равен 4 см)[источник не указан 1054 дня]. Для угловых величин применяется фиксированная запятая, в которой 232 = 360°[2]. Впрочем, большинство угловых расчётов были грубее — например, повороты игрока рассчитываются с точностью в 360° = 216 = 65536, а тригонометрическая таблица состояла всего из 8192 (213) величин[2]. Запись демо-роликов и сетевая игра основаны на том, что на цифровой ЭВМ один и тот же код с одними и теми же данными приводит к одному и тому же результату, а поведение целочисленной арифметики жёстко заспецифицировано и не зависит от модели процессора. Игра записывает в демо-ролик (и передаёт по сети) команды управления[2][4][5]; если в игре нет грубых ошибок, различные машины, интерпретируя одни и те же команды управления, получают один и тот же результат. Впрочем, ошибки, приводящие к рассинхронизации, в игре всё-таки есть: в частности, если в одиночной игре зайти в меню, игра останавливается, но ролик продолжает писаться[6]. Недостаток такого подхода — невозможность перемотать ролик; его можно только проиграть с начала. В режиме записи демо-роликов точность поворотов снижалась до 256 на 360 градусов[2][7]; внимательный игрок может заметить, что в режиме демозаписи наводка становится грубее. Это служит исключительно для экономии памяти в демо-роликах и исправлено в многочисленных портах ценой потери совместимости с исходной игрой. Каждый игровой такт (1/35 секунды) игра проводит цикл управления каждым монстром. Чтобы сэкономить процессорные такты, существует битовая матрица Структура Построение изображенияДля ускорения отображения используется BSP-дерево[9] (в отличие от порталов в Duke Nukem 3D). Объекты изображаются в виде спрайтов, в отличие от Quake. Движок рекурсивно проходится по BSP-дереву, отрисовывая стены от ближних к дальним[10]: функция ПроходПоДереву(узел)
если ОхватывающийПрямоугольник(узел) не в конусе видимости
то выход
если узел является развилкой
то // узел является развилкой - рекурсивно пройти
если камера слева от секущей плоскости
то ПроходПоДереву(узел.левый); ПроходПоДереву(узел.правый)
иначе ПроходПоДереву(узел.правый); ПроходПоДереву(узел.левый)
иначе // узел является подсектором
нарисовать(узел)
Здесь и задействованы оставшиеся три блока. Секторы разбиваются секущими на выпуклые элементы, именуемые подсекторами ( После того, как отрисованы стены, по строкам рисуются полы, записанные в visplanes. В каждом секторе держится связанный список объектов, которые находятся в нём. На этапе прорисовки стен видимые объекты вместе с точками отсечки складываются в массив. После того, как движок нарисует полы и потолки, массив сортируется, и ближайшие 128 объектов рисуются от дальних к ближним с помощью тех же процедур, что используются для рисования стен. На этом же этапе рисуются и решётки («средние» текстуры на двусторонних стенах). Текстуры стен и спрайты хранятся в .WAD-файле по столбцам, текстуры полов и потолков — простой массив 64×64. Doom для DOS работал в режиме VGA 320×200[11] с тройной буферизацией, для Linux — использовал обычный режим VGA 13h. При этом величина разрешения была закодирована в ассемблерных процедурах в двух местах; версии игры, которые использовали переменное разрешение, либо имели несколько функций под разные разрешения[12], либо динамически модифицировали код, подставляя нужное разрешение[13]. Впрочем, в частях игры, которые к движку не относятся, встречалось крайне много магических чисел, связанных с разрешением экрана и экранными координатами различных объектов, поэтому первые порты Doom страдали «расползающейся» в SVGA-режимах графикой меню[14]. Длительная загрузкаDoom известен своей длительной загрузкой (больше минуты на компьютерах своего времени). Основная часть времени тратилась на инициализацию «демона перерисовки Doom» (англ. Init Doom refresh daemon). Doom распространялся на дискетах и через BBS, важен был каждый байт. Чтобы уменьшить размер, сделали такой механизм. Каждая из текстур для стен состояла из фрагментов (англ. patches): например, стена с выключателем может состоять из картинки стены и картинки выключателя, или плиточная стена — из трёх-четырёх плиток, хаотически разбросанных по большой текстуре. Текстуры, как сказано выше, рисуются по столбцам. Doom проходился по всем столбцам всех текстур и проверял, какие фрагменты покрывают тот или иной столбец; строилась соответствующая структура данных. Эту структуру можно было закэшировать, или строить при загрузке уровня, достраивая динамически по мере надобности — в этом случае Doom загружался бы намного быстрее[15]. Кроме того, Doom имел специализированный метод кэширования данных под названием «зонная память». Инструкция советовала отключить дисковые кэши наподобие SmartDrive — в Doom есть более эффективный кэш. Сетевой кодDoom основан на модели «равный с равным». Как было сказано выше, синхронность игры на всех машинах обеспечивается тем фактом, что один и тот же код с одними и теми же данными возвращает один и тот же результат. С каждым пакетом передаётся «свёртка синхронизации» — обычно координата одного из игроков; если полученная с пакетом свёртка не совпадает с локально вычисленной, игра прекращает работу с сообщением о рассинхронизации. Никаких средств противостояния задержкам передачи нет; если средний пинг превышает 1/35 секунды, замедляется реакция игры на управление. Игра может запрашивать потерянные пакеты и дублировать их, чтобы запросы повторной передачи шли как можно реже. Входа в начатую игру нет. Поддержка того или иного сетевого протокола не включена в Doom. Для того, чтобы запустить игру по сети, игроки вызывают внешнюю программу — сетевой драйвер, который налаживает связь между машинами и вызывает .EXE-файл Doom. Такая конструкция позволяет писать внешние драйверы для других сетевых протоколов — или программы запуска Doom по сети, более удобные, чем имеющиеся. Каждый из игроков имеет свой цвет: первый — зелёный, второй — серый, третий — коричневый, четвёртый — красный. Номера игроков (и, соответственно, цвета) раздаются сетевым драйвером, а не игрой. В игре по IPX через программу Интересной недокументированной функцией версий 1.0 и 1.1 была одиночная игра на трёхмониторной системе: один показывает то, что спереди от игрока, второй — то, что слева, третий — то, что справа. Поскольку видеоплат с таким количеством мониторов на то время не существовало, для такой игры нужны были три компьютера, соединённых сетью. Впрочем, эта функция существовала лишь в зачатке: чтобы загрузиться с сохранения, требовалось на всех трёх компьютерах перезапустить игру. Список игр, использующих Doom engineДвижок Doom продавался другим компаниям. На нём был сделан ряд игр. Среди них: Также фанатами игры создавались пользовательские модификации, которые полностью преображали игру. Первая из них — Alien Doom — была сделана по фильму «Чужой». Впоследствии появились модификации и по другим фильмам: «Охотники за привидениями», «Бэтмен» и «Секретные материалы». См. Моддинг Doom’a. Открытие исходного кодаВ 1994 году открыли исходные тексты сетевых драйверов. Энтузиасты начали разрабатывать собственные драйверы: например, для LPT-кабеля ( В декабре 1997 года полный исходный текст Doom для Linux был опубликован под несвободной бесплатной лицензией (версия для DOS не публиковалась из-за платной звуковой библиотеки DMX). Уже в январе 1998 года появился первый порт этого кода для DOS — DosDoom. Вместо DMX использовали открытый Allegro. Пионерами расширения Doom были Ли Киллоу (Boom — расширенная версия Doom, в которой были исправлены многие ошибки оригинальной игры), Денис Фабрис и Борис Перейра (Doom Legacy с поддержкой высоких разрешений), а также Брюс Льюис (glDoom, первый порт Doom под OpenGL). После полугода разработки поломка жёсткого диска компьютера Льюиса поставила крест на glDoom: резервной копии не было. Из-за этого Кармак перелицензировал исходные тексты под GNU General Public License: если бы лицензия не была такой ограничивающей, исходный текст обязательно нашёлся бы у кого-то[16]. Остальные ресурсы так и остаются платными. Спустя 12 лет исходный код нашёлся — у друга, к которому Льюис ходил с диском. В Doom было найдено огромное количество ошибок[17]. Физический движок и рендерер по-разному определяли, является плоскость «небесной» или нет: ракета могла ударить в небо и взорваться[18], и наоборот, могла «улететь», не взрываясь, через глухую стену[19]. Монстры застревали в дверях[20], а Arch-Vile, воскрешая раздавленный труп, одновременно делал его неуязвимым и способным проходить через стены[21]. Обычно порты проверяли версию демо-ролика: ошибки включались, если ролик записан исходной версией игры, и выключались, если портом. Подобные ошибки на некоторых пользовательских уровнях были критичны для прохождения — поэтому в Boom и производных портах их можно было включить через меню. Сейчас существует несколько десятков расширенных версий Doom — от простейших до чрезвычайно мощных. Они позволяют играть с более высоким разрешением, чем оригинальный Doom, имеют дополнительные возможности (обзор вверх-вниз, перекрестие прицела), а также расширенную сетевую игру. Наиболее известные из этих версий:[источник не указан 1948 дней]
В Doom Legacy, ZDoom и SkullTag присутствует возможность игры с ботами. Менее значимые модификации кратко перечислены в списке портированных версий игр серии Doom. Файлы данных Doom по сей день остаются платными. Для создания полностью свободного IWAD-файла был начат проект FreeDoom. Примечания
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Portal di Ensiklopedia Dunia
