Herný engine je kľúčovou súčasťou procesu vývoja počítačových hier. Ak sa o svet virtuálnej zábavy čo i len trochu zaujímaš, určite si už o tomto pojme počul. Vieš ale, kam až história herných enginov siaha a ktoré z nich sú v hernom svete najpopulárnejšie?

Herný engine – čo to je?

Ak by sme si predstavili počítačové hry ako automobil, herný engine by bol jeho motorom. Je to totiž základná architektúra používaná vývojármi na celkové fungovanie jednotlivých titulov. Ide o sadu komplexných a dopredu pripravených nástrojov uľahčujúcich herným dizajnérom tvoriť nový obsah. Podľa spôsobu využitia ich delíme na 2D a 3D nástroje.

Herný engine je teda súbor dopredu vytvorených komponentov pre tvorbu grafiky, fyziky, audia, skriptovania alebo nástrojov určujúcich fungovanie umelej inteligencie. V minulosti bolo bežné, že si vývojári pre svoje tituly vytvárali vlastné enginy. V súčasnosti je však situácia iná – tvorba excelentného herného enginu je veľmi nákladná a zaberá príliš veľa času.

Kde sa to vlastne začalo? 

Počítačové hry za posledné dekády prešli úctyhodný kus cesty a za pokrok vo veľkej miere vďačíme práve herným enginom. V praveku počítačovej zábavy, teda v 80. rokoch minulého storočia, pojem herný engine prakticky neexistoval. Bolo to obdobie lesku a slávy arkádových automatov, pričom každý z nich mal unikátnu hardvérovú architektúru. Na jednom automate pritom bežal len jediný titul.

To znamená, že unikátny kód vytvorený na mieru danému automatu nemohol byť použitý v inom zariadení. Vzhľadom na dnes už archaické systémové prostriedky to samozrejme v danej dobe dávalo zmysel. Na druhej strane tu boli zariadenia typu Atari 2600, poskytujúce istú toleranciu v úprave samotného kódu, ktorý si mohli programátori sami optimalizovať. Mohli tak napríklad zvýšiť rýchlosť nahrávania úrovní, čo ale malo za následok zníženú kvalitu zobrazenia a naopak.

Zobraziť celú galériu (16)

Bagogames

Začiatkom 80. rokov bolo zobrazenie v 3D hudbou ďalekej budúcnosti. Vzhľadom na dobový hardvér (Atari 2600 disponovalo procesorom taktovaným na 1,19 MHz a operačnou pamäťou 128 bitov) sa preto vývojári sústredili na 2D grafiku. Presne pre tieto potreby vznikol predchodca herných enginov, tzv. Game Creation System (GCS) obsahujúci dizajnové nástroje a skriptovací jazyk.

GCS využívali hlavne začínajúci nezávislí vývojári. Nevýhodou tohto nástroja bolo, že bol úzko špecializovaný len na určitý definovaný typ hier.  Zaujímavá bola aj distribúcia týchto indie titulov. Šírili sa totiž vo forme prílohy časopisov s IT zameraním, odkiaľ si museli hráči odpisovať manuálne celý kód. Postupne vznikali verzie GCS, pomocou ktorých bolo možné vytvoriť vlastné  adventúry či pinballové alebo arkádové tituly ako napríklad:

• 1983 Pinball Construction Set
• 1984 Adventure Construction Set
• 1985 Garry Kitchen’s GameMaker
• 1986 Wargame Construction Set
• 1987 Shoot-Em-Up Construction Set
• 1988 Arcade Game Construction Set
• 1988 RPG Maker

Definovanie úrovne kvality vizuálnej stránky bolo už od začiatku 90. rokov dominantou žánru akčných hier z pohľadu prvej osoby, tzv. FPS. Práve v tomto období sa na trhu objavila legenda s názvom Doom a súbežne s týmto titulom sa poprvýkrát vyskytol výraz „herný engine“. Jeho tvorcom bol geniálny programátor John Carmack, ktorý s pomocou kolegov predstavil súbor nástrojov aplikovateľných aj pre iné hry.

Pohodlnejšie a neporovnateľne lacnejšie ako vytvoriť vlastný engine pre vtedajších vývojárov bolo navštíviť Carmacka a získať od neho id Tech 1 engine, nazývaný aj Doom engine. Doba predávania licencií však bola v tom čase v plienkach, takže obchod často prebiehal štýlom predania pár diskiet s dokumentáciou za hotovosť.

Herný svet dneška

Dnes je situácia je úplne iná a na trhu existuje obrovské množstvo komplexných enginov alebo samostatných nástrojov na tvorbu hier. V súčasnosti je bežnou praxou zakúpenie herného enginu, na ktorom autori postavia svoju hru, čo je zároveň dôvodom, prečo sú si niektoré tituly veľmi navzájom podobné. Spomínaný unikátny štýl jednotlivých enginov je totiž veľmi náročné upraviť, aby bol pre každú hru jedinečný.

Odpoveď na túto otázku je pomerne jednoduchá. Jednotlivé vývojárske tímy totiž používajú rovnakú sadu nástrojov šetriacu čas a prostriedky, a preto záleží na schopnostiach jednotlivcov, aby pripravované tituly odlíšili od konkurencie. Aj napriek šikovnosti dizajnérov a grafikov sa však medzi jednotlivými titulmi vždy vyskytne istá úroveň podobnosti.

Ideálnym príkladom je populárny Unreal Engine tretej generácie z produkcie spoločnosti Epic. Stačí sa napríklad pozrieť na dobre známe tituly ako na hry zo série Gears of War, Bioshock alebo XCOM 2, pri ktorých je evidentné, že sú postavené na tom istom základe. Aj keď vybrané hry patria do odlišných žánrov, pri bližšom pohľade je jasne badať, že aj napriek snahe tvorcov dosiahnuť unikátny vizuály štýl, to nie je celkom možné.

Strata identity jednotlivých titulov je spôsobená práve použitím rovnakého enginu. Postavy sú tvorené z totožného základu, na ktorý sa nanesú potrebné textúry. Fyzika je presne zadefinovaná a kto by pracoval na zlepšovaní správania umelej inteligencie, keď už je raz vytvorená? Odlišnosť a výnimočnosť jednotlivých titulov je tak možné docieliť len individuálnym prístupom vývojárov.

Tí, ktorí posúvajú hranice

Na trhu existuje nepreberné množstvo herných enginov, je teda len na tvorcoch, ktorý z nich im najviac vyhovuje na vytvorenie vysnívanej hry a nakoniec sa preň rozhodnú. Zároveň nie je prekvapením, že aj v hernom svete existujú viaceré skupiny štúdií určujúcich trend už niekoľko desaťročí. Pozrime sa na najlepšie herné enginy a tých, ktorí stoja ich vznikom.

SCUMM engine – to najlepšie v 2D

Aj keď je prvé využitie tohto enginu uvádzané v roku 1990, vychádza zo základov položených už v roku 1980. Obdobie 80-tych rokov je často označované za zlatý vek žánru adventúr, teda titulov postavených na silnom príbehu so zameraním na využitie hráčovho intelektu, pozornosti a zmyslu pre detail.

Jedným z najväčších producentov týchto titulov bola spoločnosť LucasFilm Games, neskôr známa pod menom LucasArts. Pre svoju hernú prvotinu Maniac Mansion, vydávanú roku 1987, vytvorila vlastnú technológiu s názvom SCUMM (Script Creation Utility for Maniac Mansion). Vo svojej podstate môžeme túto technológiu zaradiť niekde medzi programovací jazyk a plnohodnotný herný engine.

Tituly postavené na engine SCUMM boli ovládané príkazmi, ktoré si hráč mohol vypísať do príkazového riadku alebo ich vybral priamo z herného menu. To ich odlišovalo od ostatných firiem, v tej dobe totiž ešte nebol zadefinovaný „ten najlepší“ spôsob ovládacej schémy a každá spoločnosť sa s tým pasovala po svojom. Najlepším dôkazom fungovania podobného systému je, že pomocou tohto nástroja vznikli jedny z najznámejších adventúr všetkých čias.

Zaujímavý je novátorský prístup LucasArts, akým ťažili zo svojej technológie. Kým ostatné spoločnosti ako Sierra alebo SCI využívali svoje enginy výhradne pre vlastné účely, LucasArts svoj SCUMM predával tretím stranám, ktoré oň prejavili záujem.

Aj napriek značnému veku týchto titulov sú mnohé z nich hrateľné aj dnes. Ručne kreslená 2D technológia totiž vďaka svojmu unikátnemu výtvarnému štýlu zostarla oveľa lepšie ako prvotné pokusy o 3D zobrazenie. Najpopulárnejšie tituly, teda Day of the Tentacle, Full Throttle a The Curse of the Monkey Island, dokonca vyšli v remastrovanej podobe s možnosťou prepínania do pôvodného zobrazenia.

id Tech engine – revolúcia v 3D

id Software, spoločnosť založená v roku 1991 geniálnym dizajnérom Johnom Romerom a nemenej známym programátorom Johnom Carmackom, mala od svojho vzniku jediný cieľ. Byť jednotkou na trhu a produkovať len tie najlepšie tituly. Na to dvojica využila svoj vlastný nástroj zvaný id Tech engine a trafila sa naozaj do čierneho.

Už prvý titul z produkcie id Software, Wolfenstein 3D, spôsobil medzi hráčmi šialenstvo. V hre síce chýbala podlaha a strop, tie boli zobrazené jednoduchou textúrou, no nikomu to nevadilo. Hráči ospevovali pokročilú grafiku a technologický krok vpred, nespokojný bol snáď len John Carmack, ktorý v snahe za perfektným výsledkom začal okamžite pracovať na novom engine pre svoju ďalšiu plánovanú hru Doom.

Ak by sme mali označiť niekoho ako priekopníka v spracovaní 3D grafiky, určite by sme ukázali prstom na id Software. Pre Doom bol vytvorený revolučný engine pripomínajúci plnohodnotné 3D, v skutočnosti však išlo len o 2,5D engine, kde je použitý jednoduchý trik na oklamanie ľudského oka. id Tech 1 engine totiž nedokázal zobraziť hĺbku obrazu a vykreslená vzdialenosť na obrazovke tak bola len šikovným klamom.

Ten spočíval vo vykresľovaní 2D hernej mapy, pričom postava, s ktorou sa hráč pohyboval, bola na mape vyobrazená vo forme úsečky. Engine na túto úsečku následne dopočítal kolmú stenu orientovanú smerom nahor a určil textúry, ktoré tam namapoval.

Tento engine si ako prvá zakúpila spoločnosť Raven Software pre pripravované akčné tituly z fantasy prostredia, Hexen a Heretic. Keďže model licencií prakticky neexistoval, predaj engine prebehol formou predania z ruky do ruky. Carmack tak odovzdal záujemcom dokumentáciu a pár diskiet a na oplátku dostal dohodnutú sumu peňazí. Novopečení majitelia enginu si tak s ním mohli robiť, čo len chceli.

Zobraziť celú galériu (16)

id Tech Wiki

Nasledovala lavína nových titulov prinášajúca so sebou aj nové enginy. S rozmachom 3D akcelerátorov tak id Software priniesli na trh titul Quake bežiaci na variácii ich nového enginu id Tech 2.0, tentokrát už v plnohodnotnom 3D zobrazení.

Zaujímavosťou je, že základ tejto technológie bol dokonca použitý pre pripravovanú novinku od Valve, dnes už kultový Half-Life, nakoniec vyšiel na zdokonalenej verzii enginu id Tech 2, ktorý debutoval spoločne s vydaním Quake II.

Na id Tech enginoch a jeho variáciách postupne vzniklo obrovské kvantum titulov a hry sú na ňom vydávané do dnešného dňa. Stačí sa napríklad pozrieť na posledné dva tituly série Doom, ktoré stále ukazujú, že id Software a ich nástroj ešte nepovedali posledné slovo a v žiadnom prípade nepatria do starého železa.

Unreal Engine – ako blesk z jasného neba

Kým celý herný svet upieral svoj zrak smerom ku grafickým výtvorom spoločnosti id Software, skupinka vývojárov spoločnosti Epic Games sa pripravovala na predstavenie svojho nového počinu s názvom Unreal. Tim Sweeney, zakladateľ spoločnosti, totiž vytvoril vlastné nástroje pre vývoj titulu, ktorý by mal byť priamym konkurentom pripravovanému Quake II.

Na rozdiel od konkurencie boli v titule Unreal zobrazované veľké plochy, čo bolo v ostrom kontraste s uzatvorenými koridormi z produkcie id Software. Veľkou novinkou nového engine bolo dvojité textúrovanie prostredia. V praxi to znamenalo, že steny pôsobili zblízka oveľa detailnejšie ako z diaľky. Engine zároveň exceloval v spracovaní umelej inteligencie nepriateľov, ktorá v danej dobe nemala konkurenciu.

Herný tábor sa vydaním prvého dielu Unreal okamžite rozdelil na dve skupiny. Kým prvá z nich inklinovala k technickému riešeniu id Software, druhá skupina hráčov novinku vychvaľovala do nebies a nedala na ňu dopustiť. Engine Unreal bol technologicky na rovnakej úrovni ako ten použitý v Quake II. V tomto čase si už bol Sweeney vedomý možnosti predávania licencií svojho enginu a pár mesiacov po vydaní bola táto prevratná technológia k dispozícií verejnosti. 

Unreal Engine sa postupom času menil a vychádzali jeho nové verzie podporujúce najnovšie technológie. S príchodom siedmej generácie herných konzol sa tretia inkarnácia Unreal Engine stala vďaka svojej prístupnosti pre vývojárov najpoužívanejším herným enginom všetkých čias. Do karát vývojárom hralo aj jednoduché portovanie na jednotlivé herné zariadenia.

Žiaľ, tento engine mal svoje neduhy, ktorými trpeli takmer všetky tituly. Pomalé nahrávanie textúr spôsobovalo ich neskoré zobrazovanie a postupné doskakovanie na jednotlivých vrstvách modelov. Tento nedostatok postupne s príchodom rýchlych SSD diskov vymizol, na zariadeniach Xbox 360 a PlayStation 3 daným problémom ale trpeli takmer všetky tituly. Unreal Engine sa s ďalšími generáciami neustále zlepšoval a tieto chyby minulosti postupne vymizli.

Obrovské nadšenie spôsobila prezentácia novej verzie Unreal Engine pri uvedení PlayStation 5. Vysoká miera detailov, obrovská dohľadnosť a nulové doskakovanie textúr ukázali nový Unreal Engine 5 v tom najlepšom svetle. Ak je toto budúcnosť herného vizuálu, tak sa skutočne máme na čo tešiť.

Unreal Engine je medzi vývojármi naďalej veľmi obľúbený, o čom svedčia stovky titulov postavených práve na tejto technológii. Z obrovského zoznamu hier stojí za zmienku určite séria Gears Of War, séria ťahový stratégií X-Com, akčné sci-fi Deus Ex.

Ako máš možnosť vidieť, tento engine je možné využiť takmer pri každom hernom žánri, o čom svedčí aj výborné využitie v ťahovej stratégii X-Com či trilógia Batmana od štúdia Rocksteady bežiaca na tretej generácii.

Zoznam pokračuje

Spomínané herné enginy nie sú tými jedinými na trhu, ich význam pre herný priemysel je však výnimočný. Existuje veľké množstvo ďalších populárnych i menej známych nástrojov, ktoré sú technicky na vysokej úrovni, ich využitie však nie je ani zďaleka tak rozšírené ako pri už spomínaných technológiách. Dôvodom môže byť komplikované vývojárske prostredie, ale tiež vysoká obstarávacia cena. Pozrime sa na tie najzaujímavejšie.

Source Engine – modifikovaný id Tech 2 engine poslúžil ako základ poháňajúci hernú legendu Half-Life 2. O výnimočnú hrateľnosť sa postaral fyzikálny engine Havok, ktorý vo svojej dobe nemal konkurenciu. Zámerom autorov bolo vytvoriť dokonalú ilúziu reálneho herného sveta, čo sa im aj podarilo. Z ďalších známych hier bežiacich na Source Engine za zmienku stoja napríklad séria Left 4 Dead, Portal či Dota 2.

CryEngine – engine vyvinutý spoločnosťou Crytek bol po prvý krát použitý v akčnom titule s otvoreným svetom Far Cry. Oproti konkurencii v podobe Doom 3 a Half-Life 2 pôsobil herný svet trochu umelo, to sa však zmenilo v jeho ďalších verziách a plný potenciál svojho herného nástroja nám nemeckí vývojári naplno ukázali vo vizuálne úchvatnej akcii Crysis. Zaujímavosťou je, že CryEngine bol dokonca použitý aj pri vývoji výborného RPG z českej produkcie Kingdom Come: Deliverance.

Dunia Engine – Nástroj postavený na základoch Cry Engine vyniká predovšetkým zobrazovaním obrovských otvorených plôch a fungujúcim šírením sa ohňa. Svoju premiéru si odbil vo Far Cry 2 a následne bol použitý vo všetkých ďalších pokračovaniach tejto série. Výhodou enginu Dunia bola aj výborná optimalizácia, čo sa o CryEngine v jeho začiatkoch povedať nemohlo.

Unity – tento multiplatformový herný engine bol prvýkrát predstavený na konferencii Apple ešte v roku 2005. Od tej doby sa rozšíril o viac ako 15 ďalších platforiem a v súčasnosti je veľmi populárny medzi menšími multiplaformovými vývojármi. Silnú reputáciu si tento engine v posledných rokoch buduje aj v mobilnom Android segmente.

Zaujímavosťou je, že na Unity engine beží aj slovenská hra Vikings: The Wolfes of Midgard vytvorená košickými vývojármi Games Farm. Zo svetových hier, ktoré Unity využívajú, spomeňme napríklad hardcore skákačku Cuphead či prekvapivý minuloročný hit Fall Guys.

Frostbite – herný engine vyvinutý známymi vývojármi DICE bol kvôli dôrazu na deštrukciu prostredia pôvodne určený len pre akčné tituly, postupne sa však rozšíril aj do ďalších žánrov. Okrem série Battlefield tak na ňom svoje hry postavilo množstvo ďalších vývojárskych štúdií patriacich pod EA a Frostbite sa dnes môže pochváliť pestrým zástupom rôznorodých titulov. Patria medzi ne napríklad Dragon Age: Inquisition, Star Wars: Squadrons, aj novodobé hry zo sérií FIFA, Dirt či Need for Speed.